陈宇　胡经国

[摘 要]在新课标中，科学探究作为物理学科核心素养之一，被重点提了出来。物理是一门以实验为基础的学科，探究性实验包含科学探究的每一个环节，因此在物理教学中设计探究性实验尤为重要。文章一方面归纳总结了目前物理探究性实验中普遍存在的问题;另一方面基于学生的主体地位和认知特点，提出了设计物理探究性实验的几个策略，以促进物理探究性实验有效开展。

[关键词]高中物理;探究性实验;核心素养;策略

[中图分类号]    G633.7        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2022）08-0050-03

在传统物理实验教学中，教师往往轻视实验过程、重视实验结果，这不利于学生核心素养的培养，特别不利于科学探究能力的培养。为此，教师要有目的地设计探究性实验以培养学生的核心素养，并加深学生对物理知识的理解及应用;要善于创设生活化情境，让学生结合生活经验和感性认识去探寻生活中的物理知识;要用心发现学生的闪光点，不断挖掘学生的潜能。通过探究性实验，让学生的创新思维得到发展，使他们学会自主探究，进而不断提升他们应用知识的能力，逐渐培养他们的核心素养。

一、高中物理探究性实验教学的注意点

（一）注意物理问题情境

问题是探究性实验的开端，好问题可源于教师创设的物理情境[1]。探究性实验成功与否很大程度上取决于教师所创设的情境以及所提出的问题是否“符合”学生的能力。这里所说的“符合”并不是单纯意义上的刚刚好，而是略高于学生能力的一种精确把握。当问题与学生的已有知识经验存在冲突时，就会激发学生的探究兴趣[1]。

（二）注意探究内容的选择

探究性实验教学成功与否取决于其教学内容是否具有探究的价值。有探究价值的内容往往具有两个特征：（1）清晰的探究目标[2]。当确定要对某一个内容进行探究时，教师心中要有明确的目标。如使学生通过探究性实验能够提升多种能力，而这些能力亦是要求学生所具备的关键能力。其中包含自主学习的能力、自主发现问题和解决问题的能力以及自主创新的能力等。因此，教师在选择内容时要考虑教学目标任务的完成[3]，如果教学目标仅限于掌握一些基础知识或者是一些低难度的操作技能，那么探究的目标就偏离了核心素养的培养要求。（2）新旧知识之间要建立起联系。这种联系要在学生的“最近发展区”内，即要达到学生已有的认知水平，同时难度又要在已有水平之上。因此，在选择探究内容时，可从学生的生活入手，使探究内容与生活建立密切联系，使其符合学生的认知规律，这样才能激起学生的探究欲望[4]。

（三）注意学生的主体性

实验探究要以学生为中心，在日常教学中教师往往会忽略这一点。有的教师会在课前预设好探究路线，课上让学生按照设计好的路线去探究，以获得预期的探究效果。显然这样的探究是不符合核心素养理念与要求的，因为学生只是机械地按照教师所预设的路线进行探究，并没有融合自己的想法，所以学生的参与感并不高。有的教师为了节省上课时间，省去了科学探究中的“解释、交流”环节，没有体现“以人为本”的教育理念[3]。课堂教学想要“以人为本”，就必须以学生为主体，而探究性实验教学更应该彰显这一特点，让学生积极主动地参与实验探究[5]。

（四）注意科学探究本质的理解

科学探究的基本要素是提出问题、猜想与假设、制订计划与设计实验、进行实验与收集数据、分析与论证、评估、交流与合作，其核心是问题和实验，关键是分析和论证[6]。日常教学中教师需要把握探究核心，但是这并不意味着循规蹈矩，这要求教师能够根据实际情况做出调整，避免千篇一律，同时要抓住科学探究的重要环节，做到靈活运用。

（五）注意科学探究的时间

科学探究包含七个环节，相对于验证性实验、测量性实验和演示性实验，探究性实验的内容量要大得多，如果都放在一节课完成，显然任务量会很大，也会使教师很难把控好时间，甚至会让教师放弃探究性实验，或者将探究性实验改为演示性实验，或者是直接不做实验，将实验的结果和结论直接告诉学生，以确保教学计划能够在规定的课时内完成。这些做法违背了核心素养的理念。新版教材提升了探究性实验的地位，并且将一些验证性实验变为探究性实验。之所以有这样的变化，是因为核心素养理念更加注重实验过程，而不再强调实验结果。因此，探究性实验要在时间上做好合理安排。

二、高中物理探究性实验教学的策略

（一）紧密联系生活，创设物理问题情境

课堂教学是学生获取知识的重要、关键途径之一，在教学中教师要为学生营造一个勤思考、勇提问的课堂氛围，以帮助学生更好地理解知识。在传统高中物理实验教学中，教师大多是依葫芦画瓢地进行实验操作示范，而学生只是“观众”，师生间没有互动，课堂气氛沉闷。这样的实验教学，不仅学生的动手能力得不到提高，而且会降低学生对物理探究实验的兴趣[3]。因此，教师可以通过不同的物理问题，创造相应的想象空间，利用欢快的情景模拟改变常规的课堂环境，打破严肃、呆板、乏味的氛围，使其变得有趣起来，从而激发学生的学习兴趣。

高中物理是初中物理的延伸和拓展，相较于初中物理，学生学习高中物理更吃力，其原因之一是高中物理与生活联系不够紧密，高中物理知识更加抽象、难以理解。对此，教师应想办法使高中物理知识变得直观且生动形象，从而帮助学生更好地理解高中物理知识。这就需要教师了解学生的认知水平和知识储备，紧密联系生活实际创设问题情境，并从学生所能感知的生活情境入手，找到学生的“最近发展区”，再提出问题，激发学生的学习动机和探究欲望，让学生生动构建物理观念。

比如，在探究“力的合成”时，在引入环节，教师可以播放一段视频（如图1所示），并创设问题情境：纤夫们通过纤绳齐心协力拉船只运送物资。有这么多人拉船，船会受到多大的拉力呢？创设这样的问题情境，可激发学生的探究兴趣。纤夫们在铿锵有力的号角声中万众一心地拉动船只，是极富三峡地域特色和中国年代特征的景象，它冲击着学生的视觉和听觉，既为学生学习新知识提供了新图式，也对学生的情感产生了积极影响。

（二）适当将其他实验改为探究性实验

物理实验可以分为验证性实验、测量性实验、演示性实验和探究性实验等[4]。而这些实验或多或少都有一些缺点，如验证性实验是在知道结论的前提下进行实验的，缺乏对未知探寻的乐趣;测量性实验则是将结论禁锢于数字之中，缺乏新意，难以激起学生的学习兴趣;演示性实验中，学生缺乏参与感，且主体性得不到充分体现，学生的积极性不高。针对上述实验的缺点，教师可以对实验的某个环节做出改变，如使实验的某个环节具有探究性，或者根据教学内容对它们做出改变，形成探究性实验，让学生自主探究。

例如，在教学“电阻”测量性实验时，可将 “伏安法测电阻”实验改成探究性实验。将学生分为4组，第1、2组采用内接法，第3、4组采用外接法。在实验器材方面，第1、3组实验器材相同，第2、4组实验器材相同。让学生分别用内接法、外接法测量电阻。在“解释、交流”环节，教师可要求学生比较、分析实验结果和误差，得到合理测量电阻的方法。通过探究性实验，既加深了学生对电流表、电压表测量原理的理解，又增强了学生的实践能力。

（三）拓展实验探究的宽度和深度

在高中物理探究性实验教学中，教师要向学生阐明物理概念和规律，增加或减少物理实验影响因素的外部条件，使得探究性实验影响因素多元化，拓展科学探究的宽度和深度。科学探究可从探究行为、探究要素、探究活动和探究结果几个方面进行拓展。教师在拓展设计实验探究时要有宏观意识，探究行为要体现整体性，探究要素要体现全面性，探究活动要体现自主性和开放性，探究结果要体现深刻性。

比如，在探究弹簧的弹力与形變量的关系时，通过一个研究对象虽然也可以探究出结果，但是对过程而言略显单薄，对胡克定律适用范围也记忆不深刻，因此可以改为对比探究橡皮筋和弹簧弹力与形变量的关系，拓展研究对象。做完实验，处理所得数据，描点连线得到如图2所示的图像，接着带领学生分析弹簧弹力与形变量之间的关系。为什么后面再增加砝码时不再满足之前的线性关系？学生在教师的引导下思考总结出弹簧是有弹性限度的，超出弹性限度后，弹簧的弹力与形变量就不再满足线性关系。在原来只探究弹簧的弹力与形变量的关系的基础上拓展探究橡皮筋的弹力与形变量的关系，加深了学生对胡克定律适用范围的印象。

（四）由课内探究向课外探究延伸

物理实验探究应该具有开放性、动态性的特点。学生在实验探究时，能发现新现象和新问题，针对这些新现象和新问题教师可以将课内探究延伸到课外，让学生通过查阅资料或进行课外实验对新现象和新问题进行探究。物理课程标准强调对学生科学探究能力的培养，教材中也增加了许多课外探究活动，比如“做一做”栏目，这个栏目主要以课外探究为主，能够培养学生分析问题和解决问题的能力，锻炼学生的协作能力，培养学生的科学思维和严谨求实的科学态度，因此教师不仅要注重课内探究，还要重视课外探究。

例如，在讲授完“电磁感应”相关实验后，教师可让学生在课后尝试利用电磁炉让小灯泡发光。变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场使闭合电路产生电流，学生掌握电磁感应的本质规律就能想出利用电磁炉让小灯泡发光的方法。如图3所示，将铜导线弯成圆圈状，将其两端连接小灯泡，水平放到电磁炉面板上，打开电磁炉就可以使小灯泡发光。除此之外，还可以让学生在寒暑假期间完成一些综合性的课外探究。比如在高二学完电磁场后，让学生自制小变压器、小发电机、小电动机等器件。这样做，一方面可以加深学生对物理概念和规律的理解，另一方面可以提高学生将所学知识应用于实践的能力，提高学生自主探究和团结协作的能力。

（五）提高教师的专业素养

探究性实验教学必须突出学生的主体地位，而教师是引导者、辅助者，其教学重心应该转移至为学生创造探究环境和提供必要的帮助等方面[8-9]。相比2011年版物理课程标准中的“情感态度与价值观”，2017年版物理课程标准中的“科学态度与责任”增加了科学本质的内容，它向学生传达了“要辩证地看待世界”的理念。科学理念是会变化的，不是所有的问题都能得到答案并且有一个完整的答案。要使探究性实验有效开展，教师应重视探究过程和掌握科学探究的方法，这就要求教师在实际教学中将物理知识与社会生活联系起来，明白物理在社会生活中的作用。教师要树立终身学习的理念，不断提高自己的专业素养和科学探究能力，除了学习专业知识，还要具备一定的社会生活实践经验和科研能力。

本文就有效组织探究性实验教学提出了五点注意事项，并分析了实验教学中可能出现的问题，进而给出了相应的教学策略，以激发学生学习物理的兴趣并提高学生探究物理知识的水平，使学生在体验探究性实验的过程中提升自主学习、自主探究和自主创新的能力，进而帮助学生更好地理解和掌握物理知识，为学生后续的物理学习打下良好的基础。

[   参   考   文   献   ]

[1]  朱建明.数学探究活动设计中的常见问题及有效改进[J].教学与管理，2010（13）：48-50.

[2]  徐春晓. 高中物理教学中学生探究能力的培养[D]. 烟台：鲁东大学，2012.

[3]  洛桑，李伟，周勇.实施探究性实验教学，提高学生的综合素质[J].大学教育，2014（10）：39-40，43.

[4]  陈祖顺.高中化学探究教学中的思考[J].考试周刊，2010（2）：180-181.

[5]  周士信.高中物理探究式实验教学策略研究[J].高考，2020（33）：91.

[6]  张英波.高中化学实验教学创新研究[D].石家庄：河北师范大学，2009.

[7]  褚华，邢小军.拓展实验宽度 优化课堂结构：以“探究弹簧的弹力与形变量的关系”为例[J].实验教学与仪器， 2020（9）：11-12.

[8]  秦文佩. 基于物理核心素养对人教版初中物理教材的研究[D].西安：陕西师范大学，2018.

[9]  沈金林.试论理性思辩在探究式教学中的作用[J].中小学教师培训，2004（12）：33-35.

（责任编辑 易志毅）