基于科學探究能力培養的高中物理實驗合作學習

馬菊芳

摘要：高中物理是學生的必修科目，教師可以高中物理學科為載體，在實驗合作學習中培養學生的科學探究能力，促使學生形成科學探究精神，讓高中物理教學工作實現創新發展。科學探究能力是衡量人才發展水平的重要因素，而實驗是培養學生科學探究能力的重要手段。學生可以在實驗中相互合作，解決問題，并且形成一定的科學探究能力。因此，在新時代背景下，要加強對基于科學探究能力培養的高中物理實驗合作學習的研究。

關鍵詞：科學探究能力；高中物理；實驗；合作學習

高中物理實驗教學一直是教學難點，不管是在教學組織方面還是在實驗操作方面，對于教師和學生來說都是十分嚴峻的挑戰，因此，要加強對高中物理實驗學習的關注，為物理實驗教學創造發展的條件，塑造一批具有科學探究能力的人才。

1? ?精心分組、合理分配

高中物理知識學習的重要性不言而喻，物理知識是建筑、工業等各個行業發展的基石，學生物理知識掌握不扎實，不利于學生更好地融入社會生活。因此，在新時代教育背景下，教師要想培養學生的科學探究能力，就要組織學生進行實驗合作學習，同時精心分組、合理分配。

首先，為了保障分組的科學性，教師要做好基本的調研工作。調研方式主要包括以下幾種：第一，家訪方式。家訪是了解學生的有效途徑之一，物理教師要合理安排好家訪時間，比如，將每周五晚上作為家訪的固定時間，這樣可以避免部分家長因平時工作忙，無法協調與教師溝通的時間。在家訪中，物理教師可以更深層次地了解學生的性格特點，也可以找出學生物理知識學習困難的原因。第二，課堂觀察。課堂是教師教學的主要陣地，物理教師要密切關注學生的課上反應和動態，落實到實驗課堂。教師需要確定課堂觀察的目的，比如，學生在實驗研究中注意力是否集中、動手能力是否能達到基本標準等。在確定觀察點之后，教師需要做好記錄工作，記錄包含定性記錄和定量記錄兩種，在記錄的過程中要盡可能做到簡潔、明了，方便后期的準備工作。第三，教師和學生溝通。不同的學生在學習方面存在較大的差異性，同時學生的性格特點、能力素質以及學習態度也千差萬別。首先，物理教師可以站在學生的角度了解學生，關于物理教學過程、實驗過程等內容詢問學生的意見，為后續的物理學習提供指導和方向。其次，教師要確定分組的細則。比如，基于高中物理實驗學習的特殊性，教師可以將每個小組人數控制在3到4人，這樣不僅能夠發揮小組成員的作用，也能夠避免人數過多導致一部分學生沒有表達的機會。在分組時，物理教師要做好學生能力的搭配，保障每組成員總體實力相當。最后，做好分組后的培養工作。小組中分為小組長和成員，分別承擔著不同的責任，所以在后續的培養方面也會采用不同的策略。以小組長為例，在培養過程中，教師可以召開小組長培訓會，給小組長講解科學分工的知識，讓其能夠承擔起組長的重任。在培養小組成員方面，教師要注重培養成員獨立思考的能力，讓小組成員能夠在解決問題時有自己的見解和思路，避免盲從。

2? ?創新合作學習方案

合作學習方案直接影響學生參與的積極性，高中物理知識本身較為枯燥，如果教師給學生設計的合作學習方案沒有新意，很容易影響學生的成長和發展。因此，教師要從學習方案設計入手，不斷創新，充分發揮合作學習方案的作用，促進高中物理實驗合作學習的開展。

以“探究小車速度隨時間變化的規律”實驗為例，該實驗的主要目的是讓學生能夠根據實驗器材，設計實驗并能夠熟練地操作實驗，運用已學知識求各點的瞬時速度，并且通過小車的運動過程培養學生善于思考的習慣。在明確實驗目的后，教師要創新合作學習方案，讓學生能夠積極地參與到實驗過程中。首先，教師通過小組分工的方式讓學生明確此次實驗需要的器材。在教師的引導下，學生開始研究課本內容，明確此次實驗需要用到小車、鉤碼、打點計時器、紙帶等工具。其次，教師將設計實驗方案的權利交給學生，讓學生以小組為單位，通過查閱資料或者相互交流等方式確定實驗操作流程。過去教師總是給學生設計好實驗流程，這種方式很難激發學生對實驗問題和實驗步驟的思考，也缺乏對實驗過程中可能出現的問題的思考，不利于培養學生的獨立思考能力。現在讓學生獨立設計實驗流程，學生在實驗中不再是被動的參與者，而是參與實驗流程設計時，對每個步驟的設計會多問幾個為什么，并且會明確實驗的目的，這有利于調動學生的積極性，增強其參與感，培養其獨立思考能力。最后，在實驗過程中，教師會讓小組長對小組內的實驗過程進行監管，同時包括對小組成員的監管。比如，在實驗中，如果學生出現意見相左的情況，小組長會從中協調，讓不同的成員表達自己的意見，然后采用集中投票的方式明確意見內容。如果還是不能解決矛盾，這時候小組長可以請求教師的支持，但是教師在指導過程中不能直接要求學生具體怎么做，而應給學生提供解決問題的思路，讓學生沿著思路自己摸索，這樣才能讓學生在摸索的道路上提升科學探究能力。

3? ?構建完善的學習機制

高中物理知識的學習涉及大量的實驗研究，這也是培養學生科學探究能力的關鍵。因此，教師要緊緊地抓住實驗這個環節，構建更加完善的學習機制，促進高中物理實驗合作學習能夠有序地進行。

首先，教師要引導小組中每個成員都要設立一個實驗目標。之所以設計實驗，其主要目的是深化知識理解，鍛煉學生的實踐能力，培養學生形成科學探究能力。對于學生來說，在參與實驗中要想達到這些要求，就要建立清晰的目標，在目標的指引下進行各項實驗。比如在“探究加速度與力、質量的關系”這個實驗中，某位學生設計的目標內容：認識加速度的概念，感受物體在運動中速度的變化；明確加速度與力的定量關系；在實驗中鍛煉動手操作能力，形成科學探究的精神。其次，教師要建立實驗管理機制。一方面，教師要給學生講解實驗室的管理制度和規章，如幫助學生樹立規則意識。另一方面，教師要讓學生保護好實驗室里的器材和設備等。比如，對于此次的分組實驗，教師要求學生妥善保管此次實驗中所使用的鉤碼、小車、繩子、天平、牛頓第二定律演示器等等，如果在實驗過程中學生出現對儀器的損壞行為，應該對其做出相應的懲罰。因為實驗室設備是學校一項不小的投資，并且這些設備和儀器都是循環利用的物品，所以對于任何一個學生來說，在實驗合作學習中都應該保護好實驗器材和設備，這也是對學生最基本的要求。此外，教師要讓每個小組成員參與到實驗報告完成中。實驗報告是實驗成果的展示，也是小組合作學習的智慧結晶。最后，教師要引導學生以小組為單位，共同完成實驗報告。以往教師大多要求學生單獨完成報告，這不僅不能優化實驗報告內容，還不利于發揮學生群策群力的作用，因此，教師要創新觀念，讓每位學生都可以為實驗報告做貢獻。

4? ?組織開展團體實驗比賽活動

隨著教育事業的發展，為了豐富學生的學習生活，各科教師組織了豐富多彩的學習活動，比如，故事大賽、演講大賽、課本劇比賽等，使學生的學習生活不再單調和枯燥。落實到高中物理實驗教學中，教師也應該從不同的角度出發，組織開展團體實驗比賽活動，讓學生在班級中組成學習小隊，在比賽活動中證明自己的實力。

以“驗證機械能守恒定律”為例，機械能守恒是高中物理學習的關鍵和重點知識，也是高考的必考內容，基于本次實驗的重要性，教師可以“驗證機械能守恒定律”的實驗探究為切入點，開展全校團體實驗比賽活動。在活動中，教師設計了三種不同的獎項，依次為一等獎：3名，獎品為智能學習機；二等獎：6名，獎品為籃球；三等獎：12名，獎品為物理學習資料。在獎品的激勵下，很多學生都會參與到此次實驗大賽中。在團體實驗比賽之前，教師應告知學生此次比賽的規則如下：第一，在團體比賽中要明確小組成員，每組保障三人。第二，在比賽中途不可以更換小組成員，如果更換成員視為放棄比賽。第三，在比賽之前，小組成員可以查找各類資料，但是在比賽過程中拒絕一切作弊行為。第四，實驗比賽結束時，由五位物理學科教師擔任評委進行評分，并打出分數，去掉一個最高分，去掉一個最低分，取平均分。接著，小組成員開始為此次實驗比賽做準備。有的學生會上網查找相關資料，有的學生則會請教其他班級的同學，有的學生會直接尋求教師的幫忙，希望可以從教師那里得到寶貴的經驗。這樣的實驗比賽活動在豐富學生學習生活的同時，培養了其探究能力和團隊意識。

5? ?做好實驗評價工作

評價對于學生來說十分重要，尤其是在高中物理實驗合作學習中，如果教師對學生的評價存在問題，就會降低實驗教學的水平。因此，教師要善于抓住評價環節，給學生以科學評價，幫助學生樹立實驗合作學習的信心。

首先，教師要從多維度評價學生。以“探究平拋運動的特點”的實驗為例，在此實驗合作學習中，不同的學生會表現出不同的問題。一部分學生在實驗環節認真程度不夠，但是參與感強，善于表達自己的想法；一部分學生邏輯思維強，實驗操作認真，動手能力強，但是在表達方面有所缺失，不能夠積極地表達自己的意見；還有一部分學生參與感不強，不能夠很好地融入實驗中。教師要針對這三類學生做出不同的評價，讓每一類學生都有發展的動力，也能夠認識到自身的不足。比如，針對第一類學生，教師要保護學生的參與意識和表達意識，肯定學生在參與和意見表達上的優勢，同時引導學生在實驗中要認真仔細，控制實驗中的相關變量，使得實驗過程更加科學。對于第二類學生，教師要關注學生的表達，給學生提供更多表達和展示自己的機會，并且在學生表達之后給予充分肯定，慢慢地，學生的表達能力會不斷提升，也會對物理實驗合作學習有更加濃厚的興趣。對于第三類學生，教師要積極與學生溝通，讓學生認識到自己在實驗中的價值，為其分配任務，樹立參與意識，讓其能夠積極參與實驗學習。其次，教師要不斷優化評價語言。語言是一門很強的藝術，不同的語言表達的情感不同，給人帶來的感受也不同，為此，教師要對語言精雕細琢，不斷增強語言的藝術性，讓學生聽到教師的評價有一種春風化雨的感受。比如，下面是一位教師在此次實驗中對一位學生的評價：“平拋運動是高中物理實驗學習中不可避開的重點，每位學生都要掌握平拋運動的特點。老師看到了你為此次實驗所付出的努力，也看到了你對此次實驗充滿了信心，你在整個實驗中發揮著重要的作用，不斷引導著實驗過程向前推進。但是在這個過程中，老師希望你能夠聽取同伴的不同角度的參考意見，尋求他們的意見和幫助，每位伙伴都是實驗活動的一分子，大家都希望可以在實驗合作學習中有所提升，因此，在實驗中，如果你能夠更多地關注其他成員的意見，將會使實驗過程更加合理和高效。”

6? ?為學生營造實驗合作學習的氛圍

實驗合作學習已經成為高中物理教學發展的趨勢，因為實驗合作學習可以照顧到每位學生，也能夠讓每位學生在實驗合作學習中有更多的機會接觸實驗。因此，教師和學校要積極為學生營造實驗合作學習的氛圍。首先，學校要加強宣傳工作，利用學校媒體以及校報等宣傳實驗合作學習的重要性，讓教師和學生都可以在潛移默化中了解實驗合作學習，并且在物理實驗教學中開展一系列的實驗合作學習活動。其次，教師要加強對學生的引導，促使學生能夠在物理實驗學習中合作學習，并且在小組中發表自己的意見，展現風采。實驗合作學習是很多學科教師關注的重點，為了提高教師對學生引導的科學性，教師之間可以針對物理合作學習等內容展開積極討論，提高教學工作有效性。最后，學生也應該轉變傳統的學習觀念。在物理學習中不要將思維禁錮在小巷子里，拓寬視野，以小組學習為引領，在小組合作學習中共同提高，共同成長。營造合作學習氛圍能夠讓教師和學生以不同的思路重新定義物理實驗合作學習。

綜上所述，社會在發展，時代在進步，高中物理學科的建設也在如火如荼地開展和進行，其中實驗合作學習的應用為學科建設和學生發展創造了條件。在新時代背景下，部分教師在高中物理教學中還未完全推廣實驗合作學習，這需要引起相關部門的關注。作為一名優秀的教師，要積極順應時代變化，融入高中物理實驗合作學習中，給學生營造合作學習的氛圍，創造實驗合作學習的機會，助力學生在高中物理實驗學習方面取得更大的成就。

參考文獻：

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