探究性實驗在高中物理教學中的應用分析

魏仲舉

【摘要】實驗是物理研究的基礎，物理是高中學習的重要課程之一，對于學生的思維開發(fā)以及進一步大學深造與科學研究十分重要，所以教師們需要聚焦高中物理教學的改革。經過大量研究表明，探究性實驗教學在高中物理教學的改革中效果十分明顯，極大地提高了學生的物理學習效果，本文通過對目前探究性實驗在高中物理教學中的現(xiàn)狀進行了分析，提出了具體的改革教學策略。

【關鍵詞】探究性實驗? 高中? 物理教學

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）28-0067-02

高中學習是進入大學之前最重要的知識掌握階段，針對國家提出的新課改要求，我國教育行業(yè)掀起了教學改革的熱潮。但是就目前來說，我國的探究性實驗教學在很多高校實施的經驗還不夠，普遍還是會受到傳統(tǒng)教育思想的影響，問題很多，為了能夠解決這些問題，需要針對問題進行具體的分析，才能得出原因，最終實現(xiàn)改革的目的[1]。

一、探究性實驗在高中物理教學中的現(xiàn)狀

1.探究性實驗教學相對不足

受到“大綜合”或“小綜合”的應試特點的影響，高中物理教學時間被壓縮。在有限的物理課堂上，相對于理論教學，實驗教學的課時分配與相關練習又少之又少。而在實驗教學中，又以演示實驗為主，探究性實驗所占的比重較小。多數(shù)實驗操作，是由教師完成的，而學生對實驗的參與較少。由于高考的壓力，為了能夠讓學生通過筆試拿高分，很多教師都把主要精力放在了課堂知識的教學上，盡可能地讓學生多背一些知識點，多掌握一些解題技巧。但是物理是一門具有實驗性、探索性、研究性的自然學科，需要學生自己去觀察與思考、探索與發(fā)現(xiàn)、實驗與驗證。但從目前的教學來看，探究性實驗的教學相對短缺，脫離探究性實驗的傳統(tǒng)物理課堂教學，讓學生死記硬背公式或定理，對物理現(xiàn)象背后的科學聯(lián)系并不能很深刻的了解，這就使得高中生會做題卻不會科學探究，懂物理理論卻不會將其生活化應用，由此導致物理成績兩極分化，在實驗操作時學生的動手創(chuàng)新能力不夠，不利于創(chuàng)新思維與創(chuàng)新人格的培養(yǎng)。而且，雖然隨著現(xiàn)代化世界的到來，很多學校積極使用現(xiàn)代化技術，對很多教學設施進行了重組，學生的學習也開始變得便捷。但是學校引進的教學設施，大多數(shù)是針對于其他課程的多媒體設施，而對于物理實驗的不重視，導致物理實驗設備較為短缺。高中物理教學中實驗較多，目前學校的設備無法支持完成太多的實驗。

2.關于探究性實驗的知識準備不足

教師在高中物理課堂教學中，主要針對的都是知識性教學，對于很多比較困難復雜需要進行實驗才能了解的知識點，教師只是枯燥進行口頭講解，學生不僅毫無積極性，而且還會由于太難，產生抵觸情緒。由于知識技能掌握得不明確，再加上很多教師在開展實驗的時候，對實驗的目標并沒有做出明確的要求，針對個別實驗的示范不明顯，安排不合理，使得實驗無法進行下去，這就導致了很多學生缺乏積極性。所以有的學生做實驗無從下手，有的人在做實驗的時候十分松懈，對實驗現(xiàn)象的觀察不夠詳細，對實驗現(xiàn)象及其背后的物理原理的理解不夠深入。因此，為了提高探究性實驗的教學效率，教師應當引導學生做好實驗準備，對教材認真預習，借助網絡、教材、圖書館等資源，詳細列出探究性實驗的目的、原理及步驟，對實驗所用儀器準備充分，調查實驗的特殊要求及相關注意事項。在實驗過程中，為了減小實驗誤差所采取的重復實驗的數(shù)據記錄要有所體現(xiàn)，詳細而充分的實驗準備，真實而具體的實驗數(shù)據記錄，為探究性實驗節(jié)省了時間，能夠讓師生更從容地進行觀察、思考、交流，使其探究過程更為充分具體，物理實驗的探究價值也更為真實。比如，有關勻變速直線運動的探究實驗，打點計時器的使用方法及誤差范圍，是學生在開展探究實驗前必須準確了解的內容。通過探究性實驗，完善相關注意事項：為了方便測量與減小誤差，需先開通電源，等打點計時器穩(wěn)定后，再釋放小車;在釋放小車時，應盡量使小車靠近計時器，實驗中的計時單位規(guī)則有所調整，是以每打點5次計時1次，分別測出多段位移，標記為S1、S2……

3.實驗課堂的問題太少而互動不足

由于應試要求、教學內容、課時分配等因素的限制，高中物理探究性實驗活動的開展不夠，學生對探究性實驗的自主性不足，方案設計、操作步驟、實驗觀察、實驗記錄、結果反思等的形式已初步具備，但實質性的內容遠遠不夠。沒有有效的質疑與提問，缺乏必要的批判與探討。眾所周知，科學探究不僅需要自主去進行探索發(fā)現(xiàn)，還需要積極地展開互動，合作探索。但是在目前的實驗教學中，很多教師本著服務到底的原則，在實驗示范的過程中，將實驗全部細致地進行了示范，而且讓學生嚴格照著示范的過程來進行實驗，這就使得學生沒有在一起討論從而得出結果的必要。這種教學方式雖然能讓學生直接得出實驗結果，但是他們之間缺乏交流，也失去了實驗教學的最初目的。所以教師在開設實驗教學的時候應該設置具有啟發(fā)性的問題，給學生可以思考與交流的空間，讓大家能夠通過課堂的教學互動來對問題進行探索。

二、探究性實驗教學的教學策略

1.創(chuàng)設教學情境推動實驗探究

傳統(tǒng)的物理實驗教學實踐表明，實驗教學的效率不高與教學情境的嚴重缺失、學生實驗動力不足、科學探究意識不強存在密切的相關性。由于應試壓力、高中生特點、教學模式等因素，課堂氣氛不夠活躍，學生在這種教學的環(huán)境中感到十分無趣，再加上高中物理難點較多，學生的教材理解與自主建構不夠充分，最終導致對物理失去了學習的興趣。物理是一門探究性的課程，包含著很多生活中有趣的現(xiàn)象，所謂探究性實驗，就是需要學生自己去動手操作，親自參與實驗觀察與記錄，從而發(fā)現(xiàn)其中的奧秘。教師可以針對這一特點來進行教學的改革，創(chuàng)設生動形象的教學情景，讓學生從生活中有趣的現(xiàn)象來引入物理實驗的教學，讓學生不再感到枯燥。比如，在學習人教版的高中物理必修課中的摩擦力時，教師首先可以問學生一個問題：學生坐車從一個斜坡下去，是積了雪的地中的車開得快，還是從正常的路上車開得更快，通過大量的討論，得出初步的結論，然后進行一個小實驗：讓學生每人準備一塊小木板，再準備一張紙、一個鋼板、一個砂紙。讓學生用小木塊分別從這三個平面上向下滑，讓學生通過實際的分析，引出最終的物理結論，最后引出相關的公式教學。當然，教學情境的設計并不是越復雜越好，需要根據課堂教學的需要而定，有時簡單明了的實驗情境反而能夠讓學生加深印象，對物理規(guī)律及原理理解得更為透徹。比如，在進行自由落體運動教學時，教師可以讓學生參與隨堂實驗，自主開展探究性實驗活動，分別準備一枚一元硬幣與等面積的紙片，由課桌高度的空中同時釋放并落下，看哪一個物體先落地。按照牛頓第二定律的解釋，應該是兩個物體同時落地，但是實驗觀察與實驗記錄的結果是硬幣先于紙片落地。教師啟發(fā)學生思考：判斷兩個物體下落過程中，是否受到外力的影響？自由落體運動是勻變速直線運動的一種特殊形式，也是一種理想的運動模型，在實際生活中，自由下落的物體要受到空氣阻力的影響，物體與空氣的接觸面積的大小等因素，會影響到空氣阻力的大小，進而會影響到物體下落速度的變化。

2.因材施教提高實驗探究的效率

教師在教學中，首先要明確學生的主體地位，明確學生之間的個體差異性。學生的各種知識掌握技能都十分的不同，有的學生學習能力好一點，有的學生學習能力相對較差。首先，高中物理探究性實驗的因材施教，體現(xiàn)在內容個性化的探究。教師在教學中就需要看到學生之間的差異性，通過對教學內容進行分析，結合學生個人學習特點，有針對性地開展教學實驗。比如在學習高中物理教學人教版選修課中的測定電池的電動勢和內阻這一課中，對知識和技能的掌握非常高，應在教師的指導下盡可能地讓學生多參與，通過自主設計電路圖、選擇儀器來熟悉儀器測電池的電動勢與內阻的方法。

其次，高中物理探究性實驗的因材施教，體現(xiàn)在學生的分層次探究。目前的高中物理探究性實驗多體現(xiàn)在整體性探究，對學生的實驗能力、理論基礎、科學探究品質等的研究較少，以至于學生的探究主體作用沒有充分發(fā)揮出來。教師可以根據學生的學習情況來安排實驗的內容，比如有的學生學得比較好，實驗掌握的程度較高，教師可以給出一個比較復雜的，需要多個電流表變阻器等進行串聯(lián)或者并聯(lián)的實驗，讓他們進行探究，測出最終的電動勢以及電阻;針對一些基礎薄弱的學生來說，教師可以選擇一些比較簡單的連接方法，首先教師對學生做出示范或演示，然后學生通過模仿或觀察熟悉實驗流程，理解實驗的思路及原理，最后學生在熟悉實驗并系統(tǒng)把握教材的基礎上自主探究。這種方法不僅讓基礎知識掌握牢靠的學生進一步的鞏固了知識，推動了物理的創(chuàng)新探究，而且還使得基礎薄弱的學生能夠通過簡單的實驗掌握教學知識，這樣有效的提高了整體的教學質量。

3.探究性實驗應將實現(xiàn)從課內到課外的延伸

物理的探索應該是開放性、動態(tài)性的。學生在進行實驗探索的過程中，不只是對當前實驗提出的問題進行探究，很多學生在實驗的過程中還可以發(fā)現(xiàn)新的現(xiàn)象、新的問題，也可以發(fā)現(xiàn)一些不一樣的解題方法，甚至這是老師都不一定能知道的。教師在進行教學時，不一定要讓學生用一種方法來探索一種現(xiàn)象，針對這些其他的問題，教師可以把探究延伸到課外，讓學生通過課外現(xiàn)象的觀察和大量的查閱資料來進行研究，還可以讓他們針對這些研究結果寫出新的應用文章，這樣不僅能夠拓展學生的思維，還能夠讓他們在生活中隨時隨地發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象，養(yǎng)成良好的學習習慣[2]。例如，在學習人教版教材，電磁感應之后，教師可以安排相關的實驗，研究電磁感應的現(xiàn)象，通過對知識的理解和實際運用，學生對電磁感應的產生條件有了很清晰的認知，并且得出相應的結論，只有磁鐵是相對于線圈的運動時，才會產生出電流，如果磁鐵和線圈都相對靜止了，就不會產生電流。實驗結束后，學生通過分析會得出很多問題，比如說通過實驗所得出結論有沒有特定的適用范圍，該結論是不是普遍適用的;或者通過實驗發(fā)現(xiàn)了磁能生電，那么電能不能生磁？教師解答了相應簡單的問題后，讓學生課后進行延伸，并通過相關的研究讓學生去發(fā)現(xiàn)身邊運用了電磁感應現(xiàn)象的物品：磁懸浮列車運行的物理學原理是什么？從而調動了學生課外學習的積極性。此外，教師還可以引導學生運用生活中的物理現(xiàn)象來解釋物理規(guī)律，并將其設計為探究性小實驗。比如，以某段公路為監(jiān)測點，調查汽車剎車距離與車速的相關數(shù)據，對二者之間的關聯(lián)嘗試運用動能定理來解釋，進而探究恒力做功與物體動能變化的關系。

結語

傳統(tǒng)的物理教學注重知識的獲取、規(guī)律的驗證，而對實驗的“探究性”重視不足，對學生的科學探究精神培養(yǎng)不夠。就當前的世界而言，物理研究中還存在著很多未知的東西，教師應在實驗教學時有意識地培養(yǎng)學生的科學探究精神，使其認真觀察并不斷地進行探索，在探索中建構，在建構中發(fā)現(xiàn)，從而體會物理學的魅力。同時，在進行物理的教學時，教師也應該注重學生的自主探索能力，在實驗探究中注重對學生的科學素養(yǎng)的發(fā)展與提升，為社會提供物理人才，為物理的開拓提供人才。

參考文獻：

[1]陳小敏.基于新課標的高中物理實驗教學的創(chuàng)新路徑[J].求知導刊，2016（5）：33.

[2]曾珂珂.高中物理探究性實驗教學研究[D]. 華中師范大學，2016.