優化實驗探究方法 提升學生思維能力

胡灶錢

摘 要：從落實物理學科核心素養出發，對高中物理電學實驗進行了研究，提出了任務驅動法、類比分析法、自主探究法和聯系實際法等教學方法，以充分發揮學生的主體性，進而培養學生的科學探究和實踐應用能力。

關鍵詞：科學探究;高中物理;電學實驗

新課程改革已經持續了一段時間，教育部先后出版了2003版和2017版的課程標準，我們將兩個版本的物理課程標準的總體目標和具體目標進行對比：

通過對比我們可以發現：新的一輪的課程改革是原有的課程改革的繼續深入，2017版的課程標準是2003版的升級版本。舊的物理課程標準更多注重本學科內知識和技能的培養，過程與方法的體驗;新的課程標準，站在更高的位置，要求學生通過物理課程的學習，培養自己正確的物理觀念和科學思維以及科學探究的能力，以后遇到實際問題時，學生能夠本著科學負責的態度，用物理課程中培養的核心素養解決問題。

一、物理核心素養的概念及高中物理電學實驗的現狀分析

根據我國教育部印發的《教育部關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》文件中提出的我國當前教育工作的主要任務是不斷加快“核心素養體系”建設要求，2017年我國制定了《普通高中物理課程標準》，這一新修訂的高中物理課程標準將物理核心素養界定為：學生在物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會發展所需必備的關鍵能力和品格，主要包括4個方面：物理觀念、科學思維、科學探究以及科學態度和責任。其中科學探究是指培養學生具備科學探究意識、設計實驗探究方案和獲取實驗證據的能力，具有分析論證的能力，從而能對實驗探究結果進行準確的解釋和描述。

電學實驗教學是高中物理教學中的重要組成部分，但是電學實驗教學現狀是：學生的實驗操作能力并不強，靈活應變能力更弱，究其主要原因在于大部分教師在教學過程中沿用簡單的演示，學生不明原理的模仿，無法進行自主探究和思考，難以將知識吸收和內化。有些老師想要引導學生進行自主的科學探究，但是教學設計脫離了學生已有的認知水平，導致學生無法自主地進行探究。有些老師設計探究實驗又過于簡單，沒有思維的深度，出現了很多為了探究而進行的“假探究”。新課改明確指出，教師在教學過程中，應尊重學生的主體地位，探索一切能促進其形成適應個人終身發展和社會發展所需必備的關鍵能力和品格（即核心素養能力），才能促進其獲得更好的發展，因此，在這種教育理念下，教師需不斷轉變自身教學理念，積極探索能提高學生物理核心素養能力的模式進行教學，才能促進學生獲得良好發展和不斷提高課程教學質量。

二、基于核心素養的高中物理電學實驗教學方法

1.任務驅動，提高課堂的時效

物理電學實驗課往往容量比較大，學生需要明確實驗目的，了解實驗原理，根據原理選擇合適的實驗儀器，設計可行方案，然后進行實驗，記錄分析數據，推斷實驗的結論，并對實驗誤差進行分析。這么多的內容很難在一兩節課內完成。如果每個實驗都要慢慢做，將會嚴重影響教學進度。為了提高課堂的時效性，我在平時的教學過程中嘗試了任務驅動的方法進行教學，取得了不錯的成效。以下是我關于《描繪小燈泡的伏安特性曲線》的部分任務清單。

這樣的任務清單能讓學生更加明確上課目的和流程，可以提高上課的時效性。結合實物投影等現代化教學技術，可以充分地展示學生某個環節的思維過程和存在的問題，提供更加鮮活的課堂實例進行點評，這樣老師可以針對學生的問題進行更加精準的教學。但是任務清單也會產生一定負面效果，即學生思維會受到一定的局限，老師在使用這種方法的時候要注意留白，能夠引導學生思考的內容盡可能地讓學生自己完成，以培養他們的科學思維。

2.類比分析，排除學生的困惑

在電學實驗中常常有兩個類似的問題出現，學生很容易搞混。比如在《描繪小燈泡伏安特性曲線》的實驗中，滑動變阻器通常采用分壓式的接法;而在《測電源的電動勢和內阻》的實驗時候，滑動變阻器通常采用限流式的接法。什么時候該用分壓式，什么時候該用限流式這個問題讓很多的學生感到困惑。遇到類似問題，我覺得可以利用類比的教學方法進行教學。我在上課的時候讓學生對比限流式接法和分壓式，完成以下表格的填寫。

對比后學生發現限流式接法更加節能，但是分壓式接法電流和電壓的調整范圍更大。然后引導學生在具體實驗中對比體會這兩種接法的不同之處，讓學生有深刻的體會。電學中還有很多可以利用類比法教學突破的難點問題，比如電阻的決定式和定義式的比較，純電阻電路與非純電阻電路的比較，電流表內接和外接的比較的問題，老師要利用好類比法，幫助學生解除困惑。

3.自主探究，啟迪學生的思維

引導學生自主進行實驗操作和探究最能培養學生的科學探究能力。在高中物理教學過程中，教師應充分重視學生個體對課堂教學的參與，并引導學生積極參與到實驗中來。例如，在進行《測電池電動勢能和內阻》教學過程中，我用水果電池代替干電池，先將小燈泡接到水果電池上讓學生觀察小燈泡的發光情況。很多同學認為是水果電池的電壓太小導致小燈泡沒有發光。然后教師演示用多用電表測水果電池電壓，發現水果電池的電壓其實不小。這樣制造學生認知上的沖突，引起學生進行實驗探究的欲望。然后引導學生根據其自身認知采用不同的方法對電池電動勢能和內阻進行測量，如伏安法、伏阻法、安阻法。處理數據的時候可以采用列方程求解，也可畫圖像求解。等學生做完實驗，安排足夠的時間交流討論，讓學生的思維之花盛開在課堂的每個角落。這樣不僅能有效激發學生實驗探究興趣和培養其創新精神及發散思維，同時還能加深其對所學知識的理解，從而達到課程教學目標。

4.聯系實際，內化學生的能力

在核心素養教育背景下，開展物理實驗教學的目的不僅在于幫助學生更好地理解物理理論知識和深入掌握物理現象的規律性，同時還能促進其利用所學知識更好地解釋現實生活中與物理相關的自然現象和解決實際問題，要達到這一教學目標，就需要教師在教學過程中將物理實驗與實際生活聯系起來。

例如，學生在學習完《探究導體的電阻與其影響的因素的定量關系》實驗后，老師可以創設以下的真實的情境引導學生思考，啟發學生設計實驗的方案，并進行實驗進行測量。

真實情境：某個同學家里裝修，購買了一捆標稱為100 m的銅線（已經知道銅的電阻率為1.7×10-8Ω·m）。該同學想通過實驗測定其實際長度，請同學們設計合理可行的方案并進行實驗。

學生實驗方案設計完成后，老師引導學生相互交流，指出學生的問題，主要有以下幾類問題：

問題1：有的同學用多用電表的歐姆檔測量電阻，然后將測量的電阻代入電阻定律求長度。

錯因分析：學生不理解多用電表測電阻的原理，不明白這樣測量的電阻誤差比較大。

問題2：有的同學不知道電流表應該內接還是外接。

錯因分析：學生不清楚內接外接的誤差來源。

問題3：滑動變阻器的接法不知道應該選擇限流式還是分壓式。

錯因分析：學生對這兩種接法的特點還不夠清楚。

以上三類問題也是電學實驗中學生經常容易弄錯的地方，也是高考的?？键c，老師可以就學生在實際問題中遇到的問題，進行詳細的講解分析，這樣學生才能更加專注地聽課學習，了解物理的本質和規律。在幫助學生弄清楚了存在的問題，完善了自己的實驗方案后，安排足夠時間讓學生根據自己的方案進行實驗，讓學生在實驗中提升自己的能力，實驗完成以后安排學生交流評價，讓學生在有效的交流評價中培養自己的表達能力、質疑能力，從而讓核心素養中的科學探究真正落地于高中物理課堂。

三、結語

核心素養教育是新課改提出的重要教學理念，并且其指出各學科均有核心素養，物理核心素養指的是學生在物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會發展所需必備的關鍵能力和品格，擁有這些關鍵能力和品格，不僅能使學生獲得良好的個人發展，同時還能切實提高課程教學質量與效率，因此，教師在教學過程中，應積極探索能提高學生物理核心素養的方法對其進行教學，如文中總結的任務驅動法、類比分析法、自主探究法、聯系實際法，這樣才能更好地培養學生具備科學探究意識、設計實驗探究方案和獲取實驗證據的能力，并且能應用所學知識解釋與物理相關的自然現象和解決實際問題，從而實現課程教學目標。

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編輯 杜元元