高中物理探究式實驗教學問題分析及優化策略

姚遠

伴隨著課程改革的不斷深入，探究式教學成為備受一線教師關注的教學方式。實驗作為高中物理教學的重要組成部分，也是教師開展物理教學的主要手段。將探究式教學方式與物理實驗教學進行有機結合，形成了探究式實驗教學模式，將其運用在高中物理教學過程中，有助于激發高中生的物理學習熱情，促使學生在探究式的實驗學習中經歷發現、分析、討論、解決等全過程，在一定程度上鍛煉了學生的物理學習能力。但在探究式實驗教學的實踐運用中仍然存在一些問題，影響了高中物理教學整體質量的提升，需要教師予以重視，并找到有效的優化方案，掌握科學的教學策略?；诖耍疚囊愿咧形锢斫虒W為例，主要就探究式實驗教學存在的問題及其優化策略進行以下幾點分析。

一、高中物理探究式實驗教學存在的問題

（一）學生的探究思維受限

在探究式實驗活動的開展中，發現許多學生無法及時地發現問題并提出問題，這就是學生思維模式發展不足的體現。導致這一問題出現的原因有兩點：第一，學生自身缺乏提問意識。一部分學生在物理實驗學習中探究學習目標模糊，存在思維惰性，認為教師教的以及書本上寫的都是絕對正確的，因此抱著一味接受的學習態度，幾乎不會在課堂中主動地發問，缺乏自主探究的意識，養成了被動吸收的學習習慣，不利于學生探究學習思維意識的形成；第二，教師采取的教學指導方法不當。雖然教師在高中物理課中組織了探究式的實驗活動，但是并未真正地放手讓學生自主、獨立、合作探究，而是一步一步地指導學生按部就班地完成物理實驗操作流程，流于形式的探究式實驗教學會讓其教學效果大打折扣。學生的探究思維被束縛，缺乏真正意義上的探究學習空間，從而導致學生對物理實驗探究的興趣不高，問題思考不夠深入。

（二）無法正確地猜想與假設

在探究式的實驗教學中，許多學生在具體的實驗探究中不具備根據實驗問題做出準確猜想與假設的能力。同時在教師沒有提醒或要求的情況下，絕大多數學生不會主動地提出實驗猜想與實驗假設。高中生在物理探究式實驗的學習中無法正確做出猜想與假設的原因主要是學生缺乏自主思考的意識，未能形成發散性思維。同時還受到學習環境的影響，如教師創設的問題情境不當，課堂氛圍沉悶等，難以激發學生猜想與假設的興趣。學生在探究式實驗中接收的信息不足以支撐起猜想與假設等，阻礙了物理探究式實驗的順利開展。

（三）缺少實驗操作的規范性

在物理實驗中獲取的實驗數據是否準確，直接影響著實驗的最終效果與結果。只有實驗操作者掌握了正確、規范的操作流程與操作方法，才能夠保證實驗數據的收集是可靠的。但是在高中物理教學過程中，因為許多學生的實驗操作不規范，對于物理實驗操作技能的掌握不牢固等問題的存在，會經常出現實驗操作上的失誤，導致實驗數據失真，最終的實驗結果不理想。

（四）分析、論證等環節的教學實施困難

在以往的高中物理課堂中，大部分教師會更為重視實驗探究的過程，而忽視了對實驗分析、論證等環節指導的重要性，只是簡單地對學生的實驗結果進行分析，并未進一步地深入引導學生分析實驗誤差產生的原因，得出的結論是否具備科學性。究其原因在于探究式實驗本身需要耗費較多的時間，而課堂時間是有限的，教師在組織了探究式物理實驗活動之后，剩余的可供教師利用的時間不充足，教師無法及時地完成對探究式實驗的分析、論證任務，一般會將其作為課后學習任務執行。但是讓學生在課后執行分析論證任務收獲到的效果又不理想，這是困擾眾多教師的難題。

二、高中物理探究式實驗教學的優化策略

（一）在探究式實驗中提出合適問題

在新課改不斷推進的背景下，高中物理教師的教學方式與方法也隨之發生了轉變，不再局限于傳統的講授式教學方法，試圖將探究式實驗教學模式融入物理課的各個模塊之中。想要實現這一目標，需要高中物理教師充分地掌握學情，能夠創設有效的問題情境，引發學生樹立問題意識，鍛煉提問能力，能夠在物理實驗的探究中提出科學、合理的問題。從某一角度分析，當學生能夠在探究式實驗中提出合適的問題時，證明了學生的思維活躍性較高，學習積極性高漲，為探究式實驗活動的順利開展奠定了基礎。

如在“相互作用力”的章節學習時，教師可以采取情境創設的方式，促進學生提出合適的探究問題。以生活中人們經常會做的“擊掌”動作為例，組織“擊掌”游戲，并結合“擊掌”游戲創設情境，教師：“請學生們嘗試用不同的力度擊掌，說一說每一次擊掌時，手的感覺是怎么樣？”學生們不約而同地說：“手會疼，而且擊掌的力度越大兩只手越疼。”教師：“由此你想到了什么問題嗎？請你提出來與同學們一起討論?！睂W生A：“擊掌時，一個手不動，另一種手發力，為什么兩只手都會疼？”學生B：“擊掌為什么會感覺到疼呢？” “作用力的大小與哪些因素有關？”通過貼近生活的情境創設，可以快速地吸引學生的注意力，并且在實踐的實驗探究中獲得了更為真切的學習體驗，能夠促使學生主動地思考，進而提出與探究式實驗高度相關的問題。又如在“電容器”的教學中，讓學生清晰地掌握電容的概念是教學的難點，主要是學生無法將了解到的生活現象與熟悉的物理現象進行類比的推理，那么，在這節課的教學中教師可以利用類比法創設情境，促使學生提出合適的實驗探究問題。例如首先教師重述了水容器灌水的現象，讓學生思考在向容器中持續注入水的時候，水面高度與水量之間存在怎樣的變化關系？二者之間的比值變化是怎樣的？引導學生在本節課的學習中從水容器灌水的現象分析為思維起點，類比推理電容器儲存電荷現象，并由此提出合適的問題。這樣不僅可以鍛煉學生的發散思維與類比推理思維，也有助于學生對探究式實驗的學習產生濃厚的興趣，促進學生更好地掌握電容的概念。

（二）在探究式實驗中敢于提出猜想與假設

猜想與假設的提出是學生探究科學必不可少的環節，其主要是指學習者能夠在科學實驗的探索中根據已有經驗，結合具體的實驗內容，猜想問題可能的答案，排除錯誤的猜想，讓自己提出的猜想更加地合理、準確。針對當前高中生在探究式物理實驗中不能做出正確猜想與假設的問題，需要教師予以指導，促使學生有興趣提出猜想與假設，敢于提出合理的猜想與假設，并由此獲得實驗猜想與假設能力的提升。

如在“牛頓定律”的實驗教學中，教師所組織的探究式實驗過程為：當小車從靜止狀態在斜面上向下滑動時，若平面比較粗糙，測量小車滑行的距離是多少，若平面相對光滑，小車滑行的距離相較于之前是否有變化，通過兩次的實驗探究引發學生對本次實驗的猜想與假設。例如有的學生提出的猜想與假設是：“小車滑動的平面越光滑，其滑行的距離就越遠；若小車運動的接觸面足夠光滑，小車會持續做勻速運動”。在這個過程中，教師通過探究式實驗組織的方式，喚醒了學生的生活經驗，在教師的引導下根據自己的生活經驗與直覺，提出了實驗的猜想與假設。又如，在“電勢能”的一課教學中，需要學生通過探究式實驗活動進一步研究電場力做功與電勢能之間的關系，能夠根據電勢能的物理表達式對實驗做出合理的猜想與假設。那么，此時教師可以使用類比聯想的方式，引發學生對“平方反比”的概念的猜想，并提出實驗假設，可以使學生的物理實驗探究更加的快捷。

（三）正確操作實驗儀器與收集實驗數據

在提出實驗假設與猜想之后，需要學生加以驗證，在探究式實驗教學中最好的驗證方法就是學生操作實驗設備，完整實驗探索的過程，并以收集到的準確數據作為“證據”，證實猜想與假設是否正確。在探究式的實驗操作過程中國，需要教師堅持以學生為主體的原則，能夠給學生提供更多自主探究的空間，但絕不是教師的毫不參與，而是在發現學生出現操作上的失誤等問題時，能夠及時地發現，并在恰當的時機糾正，從而讓學生掌握物理實驗的正確方法，提升學生的實驗操作規范性，提升記錄與收集數據的準確性，保障實驗數據的實效性，為實驗結論的總結做好鋪墊。

以“探究最大靜摩擦力”的探究式實驗教學為例，首先，在具體的實驗探究過程中，需要學生完整實驗儀器的安裝工作。若是學生已經掌握了實驗儀器的安裝方法可以選擇直接安裝；若是未掌握實驗安裝的方法，可以選擇查閱書籍或者與同學討論等方式，以保障各個實驗安裝的規范性。在實驗器材安裝完整之后，需要學生利用注射器在塑料杯中注水，當0.5N的摩擦塊被塑料杯帶來的拉力拉動后，迅速停止注水，利用靜力傳感器記錄此時的數據，將拉力最大值標記為T1。其次，在摩擦塊上面繼續放置一塊0.5N的重物，將其放置在首次實驗的位置，此時摩擦塊與重物的重量達到了1N。重復上述實驗過程，并記錄數據，在拉力最大值處標記T2。繼續添加一塊0.5N的重物，重復上述操作，在拉力最大值處標記T3。最后，利用二力平衡的知識，確定T1、T2、T3的數據和。在實驗探究過程中需要學生注入一定量的水，因此需要學生注意數字傳感器上顯示的數值變化情況，并且及時地將變化的數據記錄下來，認識到拉力最大值就是最大摩擦力。教師應指導學生利用表格整理數據，讓整個實驗的數據變得更加清晰，有助于學生在數據信息的觀察與分析中，掌握最大靜摩擦力與正壓力數值之間的關系。

（四）在分析與論證中總結實驗結論

在對物理實驗的探究過程中，會產生各種數據信息，部分學生雖然清晰地記錄與整理了這些信息，但是卻缺乏對這些實驗數據的分析與論證，因此導致一直處于淺顯的物理實驗探究學習狀態，不能夠從探究式實驗學習活動的參與中進一步地挖掘出其中隱藏的物理規律，無法發現其中的本質屬性。為了實現深入的物理探究式實驗學習，需要教師有意識地引導學生在探究式實驗的數據整理之后，能夠對數據信息進行分析與論證，剖析出其中的隱含內容，從而得出探究式實驗的結論，提升學生對實驗數據的加工與應用能力，促進學生更好地理解物理知識與物理定律。

如在“探究彈簧彈力和彈簧伸長量的關系”的實驗教學中，學生通過實驗的探究得到了大量的數據信息，教師應引導學生結合實驗數據進行加工與分析，能夠利用數據解釋二者之間存在著什么樣的關系，做到有理有據地總結與表達，這樣可以增加學生對二者之間為什么存在正比例關系的理解程度，加深對物理知識點的理解與掌握，強化了學生的數據分析能力。又如，在“功和速度變化”的探究實驗中，學生們通過橡皮筋拉動小車的實驗探究活動，可以發現橡皮筋對物體做功的變化，思考小車速度的變化以及原因，進而推導出結論。在利用已經學習過的能量守恒定律、轉化定律推導驗證動能原理，促使學生在推理與論證中，獲得邏輯思維能力的鍛煉，學會在實驗探究、觀察、數據記錄之后，能夠總結出實驗中蘊含的物理學知識，帶領學生從淺層學習走向深度學習。

總之，探究式實驗在高中物理教學中的運用對于高中生的科學探究能力發展有著重要的作用，能夠促進高中生的物理實驗能力提升，需要教師加大對探究式實驗的研究力度，找到影響探究式實驗教學提升的原因，并制定針對性的改善措施，最大限度地發揮探究式實驗教學的功能，促進高中物理實驗教學水平的提升。