高中物理探索性實驗的設計與實踐

摘 要：實驗是物理課程學習中培養學生創造性思維和能力的渠道，認真探索科學有效的物理實驗教學方法意義重大。本文對高中物理探索性實驗教學進行分析，并提出了實驗設計原則，引導學生主動學習探索知識，達到現代社會終身教育的要求。

關鍵詞：高中物理； 探索性實驗； 設計原則

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2013）11-020-001

一、前言

物理是以實驗為基礎的學科，物理實驗中取得的重大突破都會引起物理學的巨大飛躍，但由于很多高中學校受物理實驗條件的限制和傳統教學模式的影響，學生的實驗素質和技能需要進一步提高，尤其是在倡導素質教育的今天。相關教育工作者應積極探索科學合理的物理實驗教學方法，提高學生的學習能力。

二、高中物理探索性試驗設計指導思想

心理學家皮亞杰提出的平衡學說認為，只有引起學生在認知上的沖突，才能激發學生的好奇心和求知欲，沖突是認知結構得以發展的基礎，所以在設計物理探索性試驗時要足夠新穎，這樣才能激起學生的探索欲望。關于“新穎”要把握好度，太弱的刺激無法引起認知上的沖突，而太強的刺激會超出主體認知的范圍，正如人們不會去注意司空見慣的東西，也不會注意太不熟悉的東西，所以探索性物理實驗的設計指導思想要適度、新穎。

三、高中物理試驗設計原則

1.探索性設計原則

探索性試驗能夠幫助學生構建良好的認知結構，它適宜、新穎的信息刺激決定了物理實驗設計具有探索性。探索性的意義是它產生的刺激能夠引起學生的認知沖突，促使學生主動地構建認知結構。學生的探究行為不同于演示實驗中的觀察，也不同于分組實驗中的操作，實驗中的觀察和操作雖然有學生的精神動作和物質動作的參與，但精神動作的參與相對較少，且兩者很少相互轉化，這也是當前實驗教學不受學生歡迎的原因。而學生的探究行為卻是精神動作與物質動作的交織與轉化，這種交織與轉化又來自于認知沖突，因此學生在探索性實驗中的抽象思維除了來自感覺因素，還來自感知與行動的協調，這就解釋了為什么物理理論思維訓練效果與運用實驗思維訓練效果差別如此之大。例如，教師在講解運動電荷在磁場中的作用時，可以從通電導線在磁場中所受安培力進行分析，在導入實驗時可以從以下幾個方面入手：一是所要驗證的觀點之間的因果關系是什么，二是磁場是怎樣產生的，離開導體的運動，電荷又是如何產生的，三是如何顯示微觀粒子的受力。

2.趣味性設計原則

趣味性設計原則是指在設計實驗時要考慮學生的生理特征和認知水平，盡量做到生動有趣，讓學生始終保持對實驗探索的興趣。之所以要強調探索性實驗的趣味性，是因為物理實驗的操作不能依靠教師來被迫完成，而應該讓實驗本身吸引到學生主動地完成，只有這樣，才能真正實現高中物理課程的教學目標。有趣的實驗本身只能讓學生暫時保持興趣，解決問題的探究可以讓暫時興趣轉變為持久興趣，興趣作為一種內驅力能夠刺激主體做出相應反應，反應結果滿足主體的需要，當內驅力和需要指向特定的探索性實驗時，主體就獲得了動機。

3.理論聯系實際設計原則

理論聯系實際設計原則是指設計探索性物理實驗除了有觀察、測量的過程，還需要建立物理模型，用物理模型的表達式來解釋實驗的現象和結果，培養學生運用理論知識來解決實際問題的能力。之所以提出這條設計原則，是因為相關教育工作者缺乏對物理實驗教學功能的深入研究，認為實驗只是服務于理論的手段，學生在實驗報告中實驗目的與作用處通常歸納為認真讀取測量數據、驗證物理定律的正確性，然而物理實驗不僅僅是用來驗證規律的，也是探索物理規律的手段。

4.科學性設計原則

科學性設計原則是指在設計物理實驗時不僅要保證不出現科學性錯誤，還要求設計具有科學思想和方法，使學生在探索性實驗中形成科學的物理思想，運用科學的方法解決物理問題，例如把誤差分析用于實驗當中的思想，通過觀察、判斷推理得出假設的思想，用圖像處理數據的方法，建立物理模型的方法等，這些思想和方法都具有很好的科學性，對學生解決問題起著刺激作用，引導學生深入思考，從而真正實現培養學生科學思想的目的。

5.簡易性設計原則

簡易性設計原則是指在設計實驗時要采用盡量少且簡單的儀器，選題設計盡可能與實際生活相聯系，實驗所涉及的原理盡可能在高中范圍內。教師給出實驗課題、提供相關實驗器材，學生也可以從生活中選取器材或者自制簡易器材，自己設計實驗方案，這樣可以使學生感到物理并不神秘，物理就在我們身邊，調動學生的積極性和主動性。

四、總結

開展高中物理探索性試驗是非常必要的，它既是教學改革的需要，也是為社會培養有創新能力人才的需要，探究性試驗具有學習的主動性、教學的過程性等特征，改變了以往“老師教，學生學”的局面，增加了學生的積極性和主動性。雖然傳統的教學模式有很多缺點，但也不能完全拋棄它，而是要充分利用傳統的教學模式，在它的基礎上開展探索性研究，這樣既讓學生掌握住了基礎知識，又培養了學生的創新意識。

參考文獻：

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