高中物理實驗教學中探究能力培養路徑

王慧

物理屬于理科范疇的一門基礎科目，主要以觀察和實驗為基礎，不少物理結論都是通過反復實驗推導得出的．在高中物理教學中，教師要格外重視與認真對待實驗教學，引領學生以所學理論知識為基礎展開實驗探究，著重培養他們的探究能力，促進學生對理論知識的深入理解與牢固掌握，使其形成嚴謹的科學態度，不斷提升科學探究能力，推動學生的全面發展．

１ 巧妙引入生活素材，培養學生探究能力

在高中課程體系中，物理是一門同實際生活聯系十分密切的學科，不少現象和問題都可以通過物理知識來解釋．在高中物理實驗教學中，為有效培養學生的探究能力，教師首先需注重所授內容同生活的聯系，巧妙引入一些生活化素材，同物理實驗整合到一起，帶領他們在熟悉的生活化氛圍中產生自主探究意識，使其積極踴躍地參與到實驗探究中，實現探究能力的培養．

例如，在進行“圓周運動”教學時，教師可先利用多媒體設備展示一些生活中常見的圓周運動現象，如鐘表指針、風車、電風扇、摩天輪的轉動，汽車與自行車輪胎在行駛途中轉動等，詢問：這些運動有什么共同點？

由學生認真觀察、分析與探究得出運動軌跡是一個圓的結論．接著，教師組織學生分組動手實驗，觀察自行車的傳動裝置，搭配問題：自行車的大小齒輪與后輪中的質點都在進行圓周運動，那么哪些點的速度更快一些？引導其說出理由．討論后播放自行車傳動裝置的視頻，進一步發問：怎么比較物體做圓周運動的快慢？鼓勵他們分享各自的方案，如在一段固定時間內，比較物體轉過的圈數、半徑、轉過角度的大小、圓弧長度，以及物體轉動一圈耗費的時間等，思維得以發散．之后，教師組織學生在小組內設計與操作實驗，通過實驗探究圓周運動的特點，掌握線速度與角速度的定義、大小、單位和物理意義等．

２ 創設良好實驗情境，培養學生探究能力

從建構視角來看，教師設計教學活動時，要以一定的教學情境為基本依托，引領學生在特定的情境中展開思考、分析與探究，使其產生強烈的探究興趣與意識，讓他們不自覺地展開探究性學習，并培養探究能力．具體到高中物理教學中，教師應當以學生的身心特點、認知規律與學習情況為基本立足點，結合具體實驗內容創設一個良好的教學情境，使其融情融境，獲得不錯的學習體驗，推動他們在特定情境中開拓個人思維，培養探究能力．

以“自由落體運動”教學為例，教師可先利用信息技術手段播放一些現實世界中的落體運動現象，如從屋檐掉落的水滴，成熟的果實落地等，據此創設情境，引出問題：日常生活中不同物體下落的快慢如何？

學生可能說小或者重的物體下落得快，教師可要求學生說出各自的理由，順勢導入新課．接著，教師講述：實踐是檢驗真理的唯一標準，如何通過實驗進行驗證呢？然后進行演示實驗：讓一張Ａ４白紙和一枚一元硬幣從同一高度同時下落，結果是一元硬幣先落地；把剛才的白紙揉成一團，重復上述操作，發現它們基本上一起著地；準備兩張Ａ４紙，其中一張揉成團，另外一張伸展開，將兩者從同一高度同時釋放，結果紙團下落得快．引導學生猜測原因，使其結合實驗現象展開探究，他們聯想到可能與物體受到的阻力大小有關．隨后教師演示實驗：在牛頓管中讓鐵片與羽毛從同一高度同時下落，學生仔細觀看后發現兩者下落的速度一樣快，引出自由落體運動概念．

３ 發揮問題驅動功能，培養學生探究能力

正所謂“學起于思，思源于疑，疑解于問”．學生的思維一般都是從問題與疑問開始，學習過程就是解決問題與解疑釋惑的過程．在高中物理實驗教學實踐中，要想有效培養學生的探究能力，教師需要圍繞實際教學內容精心設計一系列問題，充分發揮出問題的驅動功能，為學生明確觀察、分析與動手的方向，讓他們思維發生摩擦與碰撞，使其通過對問題的處理實現探究能力的提升．

比如，在開展“機械能守恒定律”教學時，教師先播放一個有趣的“碰鼻實驗”：將懸掛的一個小球拉動到鼻子前面開始放手，實驗者站在原地保持不動，小球不停擺動，始終不會碰到實驗者的鼻子，引出問題：這是為什么呢？

由學生結合已學知識思考與討論，使其發現僅靠原有認知無法解釋這一現象，教師明確指出要用機械能守恒的知識來解釋．接著，教師鼓勵學生結合已有知識分析小球上升與下降過程中動能與重力勢能的轉化情況，引出新的實驗探究內容：當一個質量為１ｋｇ的物體從２０ｍ 的高處自由下落時，分別求５ ｍ、１０ｍ、１５ｍ 與２０ｍ 處的速度，以及動能、重力勢能和它們的和．將班內學生分成四個大組，借助數字化實驗設備分別研究５ ｍ、１０ ｍ、１５ ｍ 與２０ ｍ 處的各個量，由教師匯總各組結果，引導他們探究出其中的規律，使其得出結論：物體在運動過程中，如果只有重力做功，機械能總量保持不變．

４ 設置開放物理實驗，培養學生探究能力

通常來說，在高中物理教學中，大部分教師在實驗教學環節，都是按照教材中安排的實驗內容與步驟按部就班地進行實驗．在新課改背景下，高中物理教師要敢于突破原有教學的束縛與禁錮，根據教學內容與目標，科學設置開放性的物理實驗，鼓勵學生對教材中的實驗加以改進，或者引入一些課外實驗，增強他們的探究能力．

如在“超重和失重”教學中，教材中安排的是人站在臺秤上利用電梯上升與下降進行實驗，通過觀察臺秤示數變化驗證超重和失重，該實驗明顯無法在課堂操作，教師可鼓勵學生想方設法改進實驗，采用新的方式探究超重和失重．之后，教師與學生一起設計新的實驗：把一個塑料瓶中裝滿水，瓶底鉆一小孔，讓塑料水瓶在空中保持正立姿勢，觀察水的流動情況；再把裝滿水的塑料瓶下面放置一個水桶，塑料水瓶在空中以正立的姿勢自由下落，據此設置以下問題：當塑料瓶中裝滿水在空中正立時，水為什么會從底部的孔中流出來？當塑料瓶中裝滿水在空中以正立姿勢自由下落時，塑料瓶與水分別是什么運動狀態？此時加速度是什么？結合物體的運動情況分析塑料瓶的受力情況，塑料瓶與水之間存在擠壓嗎？使其思考后一起討論．

５ 充分調動學生感官體驗，強化學生質疑能力

高中物理實驗教學中，教師需要充分調動學生的聽覺、視覺等多種感官，提高學生學習效率，提升學生學習能力．因此，作為教師，應當根據實驗內容，構建課堂情境，調動學生感官進行探究，引導學生主動質疑，發現、分析和解決問題．

例如，在“自由落體運動”的探究中，首先讓學生思考兩個簡單的問題：（１）兩個質量不同，其他均相同的小球，從相同的高度自由落下，哪個小球下落速度更快？（２）一個鐵片和一個紙片，從相同的高度自由下落，哪個下落的速度更快？第一種情況的實驗結果是兩者速度相同，而第二種情況的實驗現象是重的下落速度快．通過這樣的演示實驗激發學生探索欲望，引導學生結合生活經驗進行反思．如第一個問題中，很多學生會根據生活經驗，認為重的小球下落速度快．通過這樣的認知沖突，引導學生質疑．之后，教師播放伽利略的斜塔實驗，加深學生知識記憶．對于第二個問題，則讓學生自主探究，在實驗過程中找尋正確答案，激發學生學習興趣，培養學生的自主探究能力．

６ 引導學生反思實驗，強化學生探究能力

新課程標準中要求，物理教學應當注重學生探究意識培養，鍛煉學生實驗過程評估能力，在實驗中，能夠及時發現問題，描述實驗過程．作為教師，應當組織學生對實驗探究過程進行評價，反思實驗探究方式的科學性與合理性，表達自己的觀點，認真聽取他人意見，發現自身的不足，主動改進探究實驗方案，不斷提高學生探究能力．

綜上所述，在高中物理教學活動中，實驗教學的重要性不言而喻，教師在實驗教學環節，除關注學生對實驗中蘊含的物理原理、規律是否掌握外，還要把側重點放在探究能力的培養上，深入挖掘實驗教學的功能，通過生活素材、情境創設、問題導向與開放性實驗等路徑培養學生的探究能力和物理學科核心素養．

（完）