高中物理教學中的探究式教學研究

摘 要：探究式教學作為一種以學生為中心的教學方式，在高中物理教學中日益受到重視。本文以高中物理“萬有引力定律的應用”一課為例，探討在教學實踐中如何有效實施探究式教學，培養(yǎng)學生的物理探究能力。首先分析了探究式教學在該課程中的意義和目標，接著從選擇合適的教學內(nèi)容、設計探究性任務、創(chuàng)設探究情境、指導學生探究過程等方面對探究式教學的具體實施進行了探討，最后總結(jié)了探究式教學模式在提高學生物理學習興趣、培養(yǎng)問題意識、激發(fā)創(chuàng)新思維等方面的重要作用。

關鍵詞：探究式教學；物理教學；萬有引力定律

探究式教學作為一種以學生為中心的教學方式，強調(diào)培養(yǎng)學生的獨立思考和動手能力，為學生主動參與學習創(chuàng)造良好條件。在新課程標準的指導下，探究式教學在高中物理教學中日益受到重視。“萬有引力定律的應用”作為必修物理課程中的重要內(nèi)容，對于學生理解宇宙運動規(guī)律、認知科學發(fā)展歷程具有重要意義。如何在教學實踐中有效實施探究式教學，培養(yǎng)學生的物理探究能力，是值得教師深入研究的問題[1]。

一、探究式教學的意義和目標

探究式教學是一種以學生為中心的教學方式，強調(diào)培養(yǎng)學生的獨立思考、動手實踐和解決問題的能力。在高中物理“萬有引力定律的應用”這一課程中實施探究式教學，具有重要的意義和目標。

（一）探究式教學有助于學生深入理解和掌握萬有引力定律的基本內(nèi)容

萬有引力定律是描述物體間引力相互作用的基本規(guī)律，是高中物理必修課程的重要組成部分。通過探究式教學，學生可以親自參與實驗測量、數(shù)據(jù)分析等過程，直觀感受到物體之間存在引力并相互作用，發(fā)現(xiàn)引力大小與物體質(zhì)量、距離的關系，從而更好地理解和掌握這一定律。

（二）探究式教學有助于培養(yǎng)學生的物理實驗操作能力和科學探究能力

在探究過程中，學生需要自主設計實驗方案，選擇合適的實驗器材，進行仔細觀察和數(shù)據(jù)記錄，最終得出結(jié)論。這些實踐活動不僅有助于鞏固學生的物理知識，也能培養(yǎng)他們獨立思考、動手操作的能力，增強他們的科學探究意識。

（三）探究式教學還可以激發(fā)學生對物理學科的興趣和熱情

相較于傳統(tǒng)的“灌輸式”教學，探究式教學為學生提供了更多主動參與的機會，讓他們親身感受到物理學的魅力。通過設計有趣的探究任務，教師可以引導學生思考日常生活中的物理現(xiàn)象，培養(yǎng)他們的物理觀察力和聯(lián)系實際的能力，從而增強他們對物理學習的興趣和動力[2]。

二、探究式教學的具體實施策略

在高中物理“萬有引力定律的應用”一課中實施探究式教學，需要教師從多個方面進行細致的設計和實施。

（一）選擇合適的教學內(nèi)容

選擇恰當?shù)慕虒W內(nèi)容是探究式教學成功實施的關鍵。“萬有引力定律的應用”這一內(nèi)容正好符合探究式教學的要求，它既涉及物理概念和定律的理解，又涉及實驗操作和數(shù)據(jù)分析，具有較強的探究性。

教師可以從“萬有引力定律”這一基本概念入手，引導學生思考力的產(chǎn)生和表現(xiàn)形式。例如，通過設計簡單的實驗，讓學生測量不同距離下物體的重力加速度，并分析實驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)重力加速度與距離的關系，進而推導出萬有引力定律的數(shù)學表達式。這樣不僅能幫助學生深入理解萬有引力定律的內(nèi)涵，還能培養(yǎng)他們的實驗設計、數(shù)據(jù)處理、分析推理等能力。

教師還可以讓學生探究萬有引力定律在實際應用中的體現(xiàn)。例如，可以讓學生設計實驗來測量月球?qū)Φ厍虻囊ψ饔茫⒂嬎阆嚓P參數(shù)，探討這一引力作用與地球和月球的運動狀態(tài)之間的關系。又如，可以引導學生思考人造衛(wèi)星在軌道上的受力情況，并運用萬有引力定律分析其運動規(guī)律。通過這些探究性任務，學生不僅能掌握萬有引力定律的應用，還能學會將物理知識與實際問題相結(jié)合，培養(yǎng)解決實際問題的能力[3]。

此外，教師還可以根據(jù)學生的實際情況，選擇一些涉及當代科技發(fā)展的內(nèi)容進行探究。例如，可以讓學生探討引力波的檢測原理，分析引力波對宇宙學的意義；或者讓學生設計實驗來測量不同天體的質(zhì)量，并探討如何利用這些數(shù)據(jù)預測星系的演化趨勢。這些前沿內(nèi)容不僅能激發(fā)學生的探究興趣，還能培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維，為他們未來的學習和發(fā)展奠定基礎。

（二）設計探究性任務

在探究式教學中，設計富有挑戰(zhàn)性的探究任務是關鍵。教師應根據(jù)教學內(nèi)容的特點，精心設計一系列具有探究性的任務，引導學生主動參與學習。以“萬有引力定律的應用”一課為例，教師可以從以下幾個方面設計探究性任務：

1.推導萬有引力定律的數(shù)學表達式

教師可以給學生提供相關的物理概念和數(shù)據(jù)，要求他們推導出萬有引力定律的數(shù)學表達式。這一任務不僅能幫助學生深入理解引力的數(shù)學描述，還能培養(yǎng)他們的數(shù)學推理能力。在推導過程中，教師可以適時給予提示和指導，幫助學生解決遇到的困難。

2.設計實驗測量重力加速度

教師可以要求學生設計實驗來測量不同物體的重力加速度，并分析實驗結(jié)果。學生需要根據(jù)實驗目標選擇合適的實驗器材，設計合理的實驗步驟，并進行多次測量以確保數(shù)據(jù)的準確性。在此過程中，學生不僅能熟練掌握測量重力加速度的實驗方法，還能培養(yǎng)實驗設計、數(shù)據(jù)處理和分析等能力。

3.探討人造衛(wèi)星的受力情況

教師可以給學生設計一個真實的人造衛(wèi)星運動問題，要求他們分析衛(wèi)星在軌道上的受力情況，并計算相關參數(shù)。學生需要根據(jù)萬有引力定律的原理，運用相關公式進行計算和分析，從而理解人造衛(wèi)星繞地球運動的物理規(guī)律。在完成這一任務的過程中，學生不僅能應用所學的物理知識解決實際問題，還能培養(yǎng)數(shù)學建模和問題分析能力。

4.探討引力波的檢測原理

教師可以引導學生探討引力波的檢測原理，并思考引力波在宇宙學研究中的重要意義。學生需要查閱相關資料，了解引力波的產(chǎn)生和傳播過程，分析現(xiàn)有的引力波檢測技術，并討論引力波檢測對我們認識宇宙結(jié)構(gòu)和演化的影響。這一任務不僅能培養(yǎng)學生的信息搜索和綜合分析能力，還能拓寬他們的物理視野，激發(fā)他們對前沿科技的興趣。

通過設計這些富有探究性的任務，教師可以引導學生主動參與到學習中來，培養(yǎng)他們的動手能力、分析問題和解決問題能力，為他們今后的學習和發(fā)展奠定良好基礎。同時，這些具有挑戰(zhàn)性的探究任務也能激發(fā)學生的學習興趣，促進他們對物理學的熱愛[4]。

（三）創(chuàng)設探究情境

在實施探究式教學時，教師應該重視創(chuàng)設良好的探究情境，為學生提供啟發(fā)性強、能引發(fā)探究欲望的學習情境。對于“萬有引力定律的應用”這一課程，教師可以從以下幾個方面營造探究情境：

1.播放相關視頻資料

教師可以選擇一些高質(zhì)量的科普視頻，通過生動形象的方式帶領學生深入了解宇宙中各種天體的運動規(guī)律。例如，可以播放展示引力波檢測過程的視頻，讓學生親身感受引力波對于我們認知宇宙結(jié)構(gòu)和演化的重要意義。這些視頻資料不僅能引發(fā)學生對萬有引力這一物理現(xiàn)象的好奇心，還能為后續(xù)的探究活動創(chuàng)造良好的氛圍。

在播放視頻資料時，教師可以適時提出一些引導性問題，引導學生思考觀察到的物理現(xiàn)象，并與已有的知識進行聯(lián)系，這樣不僅能激發(fā)學生的探究興趣，還能培養(yǎng)他們的觀察分析能力。例如，在觀看引力波檢測過程的視頻后，教師可以問學生：“你能說說引力波是如何產(chǎn)生的嗎？”“引力波的檢測對于我們認識宇宙有什么重要意義？”引導學生積極思考并發(fā)表自己的觀點。

2.設計具有情境性的問題

在創(chuàng)設探究情境時，教師可以設計一些與學生生活密切相關的物理問題，引導學生思考日常生活中的重力現(xiàn)象。這樣不僅能激發(fā)學生的探究欲望，還能幫助他們建立物理知識與實際生活的聯(lián)系。

例如，教師可以讓學生計算不同海拔高度下的重力加速度，并思考這一變化對日常生活的影響。學生可以考慮在海平面和山頂上平衡物體的重量會有何不同，或者飛機在高空飛行時會受到的重力影響。通過探討這種貼近生活的探究問題，學生不僅能學會應用物理知識解決實際問題，還能培養(yǎng)分析問題和綜合運用知識的能力。

教師還可以設計一些涉及航天技術應用的問題，引導學生思考如何利用萬有引力定律預測天體的運動，為航天器的設計提供依據(jù)。例如，讓學生分析人造衛(wèi)星繞地球運行的物理規(guī)律，或者計算月球?qū)Φ厍虻囊ψ饔茫⑻接戇@種引力作用對地球和月球的影響。這些具有情境性的問題不僅能培養(yǎng)學生的物理應用能力，還能拓寬他們的物理視野，增強他們對航天科技的興趣。

3.組織小組討論

在開展探究活動時，教師可以組織學生進行小組討論，通過合作交流的方式，進一步豐富探究情境，激發(fā)學生的探究熱情。

例如，在探討引力波的檢測原理時，教師可以讓學生分組討論現(xiàn)有的檢測技術，并就其優(yōu)缺點進行分析比較。學生可以查閱相關資料，了解不同檢測方法的工作原理，并就其精度、靈敏度等指標展開討論，最后得出對比結(jié)論。在這個過程中，學生不僅能加深對引力波知識的理解，還能培養(yǎng)信息收集、分析問題和表達交流的能力。

又如，在探究人造衛(wèi)星的受力情況時，教師可以讓學生小組分別從不同角度提出問題和解決方案，并互相交流探討。如有的小組可以從衛(wèi)星的軌道運動規(guī)律入手分析受力情況，有的小組則可以從重力場強度的角度進行探討。通過小組合作討論，學生能更全面地理解人造衛(wèi)星在軌道上的受力狀態(tài)，并培養(yǎng)團隊協(xié)作精神。

4.組織現(xiàn)場參觀

為了讓學生直觀了解萬有引力定律在實際應用中的體現(xiàn)，教師可以組織學生進行現(xiàn)場參觀。這種實地參觀不僅能增強學生對所學知識的理解，還能培養(yǎng)他們的科學探究興趣和創(chuàng)新思維。

例如，教師可以帶領學生參觀當?shù)氐奶煳呐_或航天基地，讓他們親身感受天體的運動規(guī)律和航天技術的應用。在天文臺參觀時，學生可以觀察天體的運轉(zhuǎn)情況，并思考引力作用在其中的體現(xiàn)；在航天基地參觀時，學生則可以了解人造衛(wèi)星的發(fā)射和軌道控制過程，并將之與萬有引力定律進行聯(lián)系。通過這種現(xiàn)場參觀，學生不僅能加深對所學知識的認識，還能培養(yǎng)探究精神和創(chuàng)新思維，為未來的學習和發(fā)展奠定基礎。

（四）指導學生探究過程

在探究式教學中，教師不能簡單地放任學生自主探索，而是要適時給予必要的指導和幫助，確保探究活動的順利開展。

在探究任務的設計階段，教師應該為任務的目標、步驟等提供必要的引導，幫助學生明確探究的方向和重點。例如，在讓學生推導萬有引力定律的數(shù)學表達式時，教師可以提示他們關注引力大小與質(zhì)量、距離的關系；或者在學生設計測量重力加速度的實驗時，教師可以建議他們選擇合適的實驗器材，注意控制實驗變量等。這種針對性的引導有助于學生更好地理解探究任務，提高探究活動的效率。

在探究過程中，教師還需要適時給予學生必要的啟發(fā)和幫助。例如，在學生遇到數(shù)據(jù)分析、推導公式等困難時，教師可以提出啟發(fā)性的問題，引導學生思考解決問題的思路；或者在學生進行實驗操作時，教師可以就實驗設計、數(shù)據(jù)記錄等方面給予指點，確保實驗過程的規(guī)范性。這種全程的指導和幫助，有助于增強學生的探究自信，提高他們的探究能力。

在學生完成探究任務后，教師還應耐心地傾聽學生的探究過程和結(jié)果，并給予適當?shù)姆答仭＠纾梢怨膭顚W生分享自己的探究心得，并對他們的探究結(jié)果進行點評，指出存在的問題和改進方向。這樣不僅有助于鞏固和深化學生對所學知識的理解，還能培養(yǎng)他們的自我反思和自主學習能力。

通過上述四個方面的實施，教師可以在高中物理“萬有引力定律的應用”一課中有效開展探究式教學，幫助學生深入理解物理知識，培養(yǎng)他們的科學探究能力和創(chuàng)新思維，為他們未來的學習和發(fā)展打下堅實的基礎。

三、探究式教學的價值體現(xiàn)

通過在“萬有引力定律的應用”一課中實施探究式教學，可以發(fā)現(xiàn)：首先，探究式教學有助于培養(yǎng)學生的物理探究能力，讓學生在參與探究活動的過程中深入理解物理概念，掌握解決問題的方法，為今后的學習和發(fā)展奠定堅實基礎；其次，探究式教學可以激發(fā)學生的物理學習興趣，引導他們主動參與到學習中來，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識和動手能力；最后，探究式教學有助于培養(yǎng)學生的問題意識和批判性思維，讓他們在解決實際問題的過程中不斷提高分析問題和解決問題的能力[5]。

結(jié)束語

探究式教學作為一種以學生為中心的教學方式，在高中物理“萬有引力定律的應用”一課中具有重要的應用價值。通過選擇合適的教學內(nèi)容、設計探究性任務、創(chuàng)設探究情境、指導學生探究過程等措施，可以有效培養(yǎng)學生的物理探究能力，激發(fā)他們的學習興趣，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維，為他們的全面發(fā)展奠定基礎。未來，教師應該繼續(xù)研究探究式教學在高中物理教學中的實踐應用，不斷完善教學方法，為學生提供更優(yōu)質(zhì)的學習體驗。

參考文獻

[1]姜猛.淺談探究式教學在高中物理教學中的實施策略[J].數(shù)理天地（高中版），2024（4）：80-82.

[2]陳夢丁.新課程改革下高中物理探究式教學模式構(gòu)建研究[J].數(shù)理天地（高中版），2024（10）：63-65.

[3]丁紅娟.高中物理教學中的探究式教學研究[J].數(shù)理天地（高中版），2024（12）：54-56.

[4]胡志賓.探究式教學在高中物理教學中的應用研究[J].課堂內(nèi)外（高中版），2024（11）：82-84.

[5]翟晨.探究式教學模式在高中物理教學中的有效應用[J].數(shù)理天地（高中版），2024（10）：66-68.