中學生實驗科學探究特征的演變及啟示

摘 要：高中物理教科書中學生實驗科學探究特征的演變，對創新物理教學、作業設計、科學探究，具有一定必要性和積極的教育意義。本文基于魯科版高中物理教材實驗科學探究特征，對高中物理教學創新性策略展開了探析。

關鍵詞：實驗科學探究;特征演變;啟示性策略

在國家教育改革背景下，高中物理課堂教育教學及作業設計活動的開展應當著力培養學生的能力，在培養創造性思維以及實踐操作能力的基礎之上，引導學生學會自主學習物理知識，并將其運用于對日常生活實踐活動的指導當中。高中物理教育工作者應當順應新課標的指導，根據高中物理教科書中學生實驗科學探究特征的演變及啟示，經由教師教學經驗的總結，注重對學生的引導和啟發，促進物理學習方式的轉變和革新。在開展高中物理教學活動的過程當中將“授人以魚”轉變為“授人以漁”，培養學生物理學科核心素養。

一、高中物理教科書中，學生實驗科學探究特征的演變

（一）注重將物理知識與生活經驗相結合，激發學生的學習興趣

在初中學習階段，物理知識難度較低且充滿趣味性，使得學生在趣味橫生的學習活動中能夠較為輕松地掌握和應用物理知識。高中學習階段，物理知識難度較大，為了幫助學生更好地適應這一學習情況的轉變，規范、高效地掌握和應用高中物理知識，魯科版高中物理教材在編排時從日常生活實際取材，將物理知識與生活實例有機融合，同時根據知識難度，對相關物理現象及原理加以說明，有利于在激發學生學習興趣的同時，幫助學生理解相關知識內容，完善物理知識體系。

例如，在彈力知識教學部分，從生活中的實例（捏扁的面包、撥動的琴弦）引出形變的概念，并通過橡皮筋與橡皮泥的對比，給出彈性形變的概念，通過蹦極時人可以被拉回，引出彈力的概念，探究彈簧彈力的變化規律得出胡克定律，介紹彈力在實際生活中的應用。

（二）尊重學生的主體性，融入小組合作探究學習模式

新課程理念指導下，魯科版高中物理教材在實驗教學設計方面一改傳統的以教師為主體的驗證性實驗教學，著眼于學生的主體性地位，引導學生自己動手、動腦來設計實驗、控制變量、分析結果、討論驗證等，完成物理實驗過程。讓學生在參與自主性物理實驗操作活動的過程當中大膽假設、科學質疑。在提出、思考、解決問題的過程中，有效培養自身的邏輯思維能力和創造性思維能力。探究性實驗是發現與建構知識，訓練實驗與探究技能，培養探究意識、探究能力和探究精神，融知識、技能、過程、方法、情感、態度與價值觀于一體的學習過程[1]。為了更好地引導每位學生高效參與探究性物理實驗，從中獲得知識和技能的積累、培養，魯科版高中物理教材在實驗模式設計方面，通過融入小組合作探究學習模式引導學生在相互研討中共同學習，共同進步。通過小組合作的模式，發揮“1+1>2”的效用，使得學生可以在小組內展開思維的交流和靈感的碰撞，學生之間可以相互啟發，相互幫助，共同高效地完成物理實驗任務。同時在此過程中培養學生的責任意識和合作精神，為引導其樹立和踐行科學精神奠定基礎。

（三）在知識建構過程中，大力推進科學探究能力的培養

在教育改革背景下，科學探究能力的培養已然作為高中物理教育教學活動開展的重要目標之一，是教學評估的重要指標。同時基于物理知識內容基本特征和學習應用的基本要求來看，學生科學探究能力的培養和踐行是其開展高效的高中物理學習活動并在此過程當中不斷提高理論理解能力和知識應用能力的必然要求。魯科版高中物理教材編排和設計最大限度地融入了科學探究性，注重培養學生的學習興趣，通過創設疑問、引導學生假設猜想培養其自主探究能力，著力在引導學生參與物理知識學習活動的過程中，培養科學探究精神和創新意識，形成理論知識和實踐能力的統一。例如，把教材的“驗證平行四邊形定則”改成“探究互成角度的力的合成規律”，大力推進科學探究能力的培養。

二、高中物理教科書中學生實驗科學探究特征的演變帶給物理教學的啟示

（一）創新物理學習形式

1.學生的學習狀態由“要我學”向“我要學”轉變

從學生身心成長狀況來看，確立并踐行獎勵機制，可以在一定程度上調動其在物理學習方面的積極性和主動性。為此，需要以獎勵機制保障學生創新性思維的培養，引導學生由“要我學”向“我要學”轉變。具體來講，教師可以以班級為單位，不定期組織創新性物理理論知識以及實驗操作類比賽活動。活動的形式是多種多樣的，既包括個人賽，也包括班級內部集體賽。同時可以用學校內部網站，將學生的實驗作品發放到網絡平臺當中。由學生和教師共同投票選出優勝者，由校方給予獎狀、獎金等獎勵，并且在網絡平臺當中予以公示。這樣的活動不僅可以充分培養學生的創新性思維和實驗實踐能力，也可以在全校范圍內營造創新性學習氛圍，充分調動起學生參與高中物理學習的自主性和積極性。

2.推動學習形式由個體化轉向合作化

推動學生學習的組織形式由“個體學習”向“合作學習”轉變，就需要將“學法三結合”模式融入高中物理學習當中。所謂“學法三結合”是指學生的學習方法要與個人學習、小組學習、全班學習相結合，與文本問題、師本問題、生本問題相結合。就高中物理學習形式方式來看，主要由教師圍繞本節課堂物理知識學習重點來開展教學活動，學生基于相關知識內容及問題開展思考和作答活動。在教科書中學生實驗科學探究特征的演變帶給物理教學的啟示之下，教師可以引導學生圍繞本節重難點知識提出思考問題，在小組內部利用課上時間展開思考和交流活動，尋求問題解決方式以及答案。小組內部難以自主解決時，可在班級開展討論活動，最后再由教師對學生的答案和看法加以總結和講解。

例如，在學習“向心力”內容時，將學生分成若干小組，以小組為單位開展實驗活動，探究“向心力大小表達式”。引導學生以小組為單位設計實驗方案，在小組范圍內進行分工合作之外，還可以實現各小組之間的實驗數據共享，感受合作在獲取數據中的作用，增強學生的合作意識[2]。

在此過程當中，由學生思考問題、解決問題的方式來開展高中物理學習活動，可以充分挖掘學生的動腦思考能力和創造性思維。將小組學習與集體學習的方式相結合，有利于培養學生的溝通交流能力，增強班級凝聚力，為提高班級整體物理學習水平奠定良好基礎，有助于充分調動學生參與物理學習的自主性和積極性。

（二）完善科學探究體制機制

1.創設情境，激發探究意識

科學探究能力的培養應當基于探究意識和問題意識的建立，教師可以通過創設特定的學習情境引導學生自主發現、提出問題，同時利用實驗探究、資料查詢等方式思考并解決問題。教師可以充分利用物理知識之間的銜接性和延伸性引導學生探究、發現新的物理情境和已有知識之間的矛盾性，在此基礎上進行科學合理的假設和猜想，引導學生利用實驗探究、資料查詢、調查訪問等形式來探究新的物理情境與應用知識之間沖突產生的原因及其蘊含的原理。

例如，在學習平拋運動知識內容時，教師可以利用生活中的飛機炸碉堡的實例建立情境，引發學生的探究欲望，然后用丟氣球和丟粉筆頭的情境引導學生理性思考平拋的概念，動腦思考探究方案，尋找描繪平拋軌跡的方法，探究平拋運動的規律，討論分析后按自己的方案進行探究，最后分析并認知規律。

2.借助物理學史，培養探究思維

物理有著完整的知識體系和發展歷史，對物理知識尤其是物理原理的理解和應用離不開對物理學史的掌握和理解。物理學史能夠提供重要的科學事實、概念、原理、方法，以及技術發明的歷史背景、現實來源和應用等，不僅有利于幫助學生了解物理現象和原理，也可以在培養探究性思維的同時使其找尋物理現象及原理之間的關聯性和共性，為后續物理知識的學習和理解能力的培養奠定良好基礎。在此基礎之上幫助學生把握科學技術與社會發展之間的內在聯系，充分認知科學技術創新對于推動社會進步的積極意義，理解物理知識的學習和應用本身所具有的價值性和實踐性。

例如，在學習自由落體運動規律部分知識內容時，除教師課堂講解分析以外，也可以采取布置課后任務的形式，引導學生借助豐富的網絡資源查閱自由落體運動規律建立的歷程：亞里士多德提出物體從高空落下的快慢與物體的重量成正比，重的物體下落得快，輕的物體下落得慢。而伽利略通過比薩斜塔實驗推翻了亞里士多德的落體運動論，并且又進一步發現了物體下落運動的規律——自由落體定律。在此過程當中，深入體會規律建立的曲折性以及科學家的質疑創新、實事求是和持之以恒的科學態度[3]，引導學生自覺樹立并踐行堅定的自主探究意識。

3.借助物理實驗探究知識

從高中物理學科知識內容及基本特征來看，物理實驗作為學生知識學習的構成部分及重要渠道，對于學生探究知識能力的培養以及物理知識體系的完善有著重要的影響。因此，推動學生的學習方式由“接受與掌握”向“發現與探究”轉變就需要將物理實驗活動作為學習形式的重要方面，引導學生探究知識。教師可以圍繞高中物理課本中章節的重點知識內容確立物理實驗主題，引導學生圍繞該物理實驗主題自主準備相關原材料，確立實驗計劃并且開展實際動手操作，對其中蘊含的物理原理及相關理論知識加以驗證和拓展，引導學生在動手實驗的過程當中深入體會和把握物理理論知識。

例如，在對電磁學重要定律之一“楞次定律”進行探析時，教師可以引導學生根據實驗要求利用（靈敏電流計，標明導線繞向的線圈，條形磁鐵，導線等）實驗器材設計出實驗電路圖，說明實驗操作過程，并設計出實驗現象記錄表格，得出“楞次定律”。在參與實踐活動的過程中將課本知識與解決日常實際問題有機結合，培養學生動腦思考能力及動手實踐能力。在教科書中學生實驗科學探究特征的演變帶給物理教學的啟示之下，將動腦思考能力、動手實踐能力深入貫徹落實于高中物理學習過程中。

4.運用課外資料擴充知識

高中物理知識體系內容具有多樣性和復雜性的特征，除課本、課堂知識內容以外，物理課外資料對于高中物理知識體系也能夠起到必要的補充作用。同時為了推動學生的學習方式由“接受與掌握”向“發現與探究”轉變，教師也應當引導學生自覺運用物理相關課外資料擴充自身的知識體系，并在自學的過程當中培養獨立思考能力和邏輯思維能力。為此，教師需要將課外資料閱讀及探究活動作為高中物理學習形式的重要組成部分[4]。將物理學習及作業完成過程轉變為發展與探究過程，在運用課外資料開展自學活動的過程中提出問題、思考問題并采取有針對性的舉措解決問題。就物理課外輔導資料的選擇來看，除課本、考試等輔導資料以外，也可以引導學生自覺閱讀物理相關的科學期刊，深入了解自然環境以及日常生活當中存在的物理現象，在激發學生學習探究物理知識興趣的同時引導其自覺樹立對物理現象的問題探究思維，豐富的網絡資源更是為物理課外學習資料的查詢和應用提供了極為便利的條件。

（三）差異化作業布置

高中物理教科書中學生實驗科學探究特征的演變帶給物理教學的啟示之下，高中物理課堂教學活動以及作業布置活動的開展應當遵循因材施教的原則，根據學生知識體系以及學習能力的掌握情況進行差異化作業布置，有針對性地幫助學生提高學習能力和效率。首先，高中物理教師應當對不同學生的學習情況有明確的把握和了解，尤其要在課堂教學活動當中加強觀察和思考，針對每位學生不同的學習情況和鞏固知識的需求，布置差異性和個性化的作業內容。對于基礎掌握較差的學生，教師要加強對于其基礎知識掌握情況的檢查;對于基礎較好的同學，教師要布置帶有一定難度的課外習題，引導其擴充對于課外物理知識的掌握。

結束語

綜上所述，在新的教育背景下，為了滿足新的教學環境以及考試環境的需求，充分利用魯科版高中物理教材，高中物理教育工作者應當著力推動自身教學觀念和教學方式的升級。在促進學生物理學習方式轉變的過程當中，充分調動學生參與物理知識學習的自主性和積極性，加強培養創造性學習思維以及動手實驗能力，從理論知識的學習、科學實驗操作及探究能力等方面，提高學生物理學習效率和水平，進一步完善高中物理教育教學的體制機制。

參考文獻

[1]張正嚴.中學物理教師重構教材內容的問題研究[D].重慶：西南大學，2006.

[2]楊曼，李倩.人教版高中物理教科書的科學探究及其呈現方式[J].課程與教學改革，2013（6）：169-171，48.

[3]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準[S].北京：人民教育出版社，2017.

[4]鄧華.中學物理教師科學本質觀的研究[D].南京：南京師范大學，2008.

作者簡介：邱瑜（1982— ），女，漢族，福建建陽人，福建省晉江市第一中學，中學一級，本科。研究方向：高中物理教學。