基于探究式學習的高中物理實驗教學改革路徑

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2025）21-0082-03

基于探究式學習的高中物理實驗教學改革，是順應當代教育理念的重要實踐路徑.物理學科的核心目標在于培養學生通過實踐探索自然規律的能力，而探究式學習能夠讓學生在問題驅動的情境中主動構建知識體系，從而提升學習的深度與廣度.這種教學模式突出學生的主體地位，通過實驗設計、數據分析和規律總結等環節，培養其科學思維與實踐能力，同時激發其對物理現象的好奇心與求知欲.此外，探究式實驗的過程注重科學方法的運用，使學生在動手實踐中鍛煉邏輯推理能力、批判性思維及團隊協作能力，其優勢在于將理論學習與實踐應用緊密結合，為學生適應未來多變的科技社會提供了重要支持，同時推動高中物理教學向更高層次發展

1 探究式學習在高中物理實驗教學中的獨特優勢

1. 1 激發學生的學習興趣與探究欲望

探究式學習通過強調學生的主體地位和學習過程中的體驗感，使物理實驗課堂散發出極強的吸引力.在物理實驗中，學生面對富有挑戰性的問題和未知現象，會自然產生認知沖突，這種沖突促使他們去思考現象背后的原因，并嘗試通過實驗操作找到答案.與此同時，探究式學習通過引導學生提出問題、設計方案以及討論結果的方式，使其體驗到發現知識的樂趣和學習過程充滿探索的快感和成就感.學習興趣的激發不僅體現在課堂的即時效果上，還對學生的長期學習態度和探究精神產生深遠影響」.

1. 2 培養學生的科學素養與創新能力

探究式學習將科學方法論融入物理實驗教學，為學生的科學素養和創新能力提供了系統化的培養路徑.通過親歷實驗設計與實施的過程，學生逐漸掌握科學探究的完整框架，包括問題識別、假設構建、變量控制、數據采集與分析等核心環節.這種實踐不僅有助于學生形成嚴謹的科學思維方式，還能幫助他們理解科學知識的本質一知識并非權威結論的簡單傳遞，而是通過反復驗證和推翻假設逐步建立的.更重要的是，探究式學習鼓勵學生在實驗中突破固定的框架，嘗試多種可能性，通過大膽假設和創新性思考找到解決問題的路徑.這種以開放性和多樣性為導向的教學模式，為學生創新能力的提升提供了重要契機.科學素養與創新能力的結合使學生不僅能夠深刻理解物理學科的核心理念，還能在學習與生活中展現出卓越的綜合素質

2 傳統實驗教學模式對學生探究能力發展的制約

2.1 實驗教學目標側重驗證性，忽視探究性

當前高中物理實驗教學中，部分目標的設定往往偏重驗證性，過于強調對已有理論的佐證，而忽視了實驗作為科學探究核心環節的本質功能.這種設計傾向于以既定的結論為導向，使實驗成為知識體系的附屬部分，而非科學思維的起點.驗證性目標的主導地位直接限制了部分學生在實驗中提出新問題、設計新方案的可能性，從而抑制了其科學思維的發散，尤其是在實驗步驟和結果被標準化的前提下，部分學生的學習行為趨于機械化，實驗的教育價值被削弱為單一的操作訓練.這種模式忽略了探究性實驗對培養學生提出假設、分析變量、評估數據等能力的重要作用，更沒有為學生提供充分的空間去經歷科學研究的動態過程，長此以往，探究意識的缺失將難以培養他們對物理現象的敏銳洞察力，

2.2 實驗教學過程以教師為中心，學生參與度低

物理實驗教學長期以來以教師為中心，課堂呈現出“講解一操作一總結”的固定模式，學生在這一過程中更多扮演執行者的角色，缺乏對實驗全局的掌控權和主動權.這種教學方式雖然強調教師在知識傳遞中的主導作用，卻忽略了學生作為學習主體在實驗中的深度參與[2].部分教師通常根據教材要求設置實驗目標和流程，學生被動接受預設內容，實驗過程被壓縮為對既定步驟的機械重復，而非探索未知的動態過程.可以說，參與度的低下不僅削弱了學生對實驗的興趣，也直接影響了其科學探究能力的形成，從而阻礙了其批判性思維和協作能力的全面發展.

3基于探究式學習的高中物理實驗教學改革路徑

3.1 建構分層遞進的實驗探究任務鏈

在高中物理實驗教學改革中，構建科學的任務鏈是提升探究效果的關鍵.任務鏈的設計應體現層次性和邏輯性，從基礎實驗技能到綜合探究能力逐步遞進，既關注知識的內在聯系，也注重思維能力的漸進培養.例如，在教學“加速度”時，教師可以為學生布置基礎任務，明確目標是通過打點計時器測量小車的加速度，幫助學生熟悉實驗器材的使用和數據采集方法.在學生掌握基本操作后，教師可以進一步提出進階任務，要求學生改變小車的質量或作用力，通過設置不同實驗條件探究加速度與質量、拉力之間的量化關系，并通過數據處理得出規律.同時，教師可以要求學生用圖像法展示數據趨勢，以培養他們分析問題的能力.為提升學生的綜合能力，教師還可設計拓展任務，鼓勵學生嘗試多變量控制實驗，驗證在復雜條件下的加速度規律，并通過實驗報告清晰表達結論及過程.在這一過程中，學生由基礎測量逐漸過渡到分析和建模，并通過任務鏈的層層遞進形成對加速度本質的深刻理解，這種設計既關注了不同水平學生的需求，又注重培養其高階思維能力，讓探究過程更有條理性和挑戰性

3.2 打造開放互動的實驗探究情境

實驗情境的開放性與互動性直接關系到探究活動的深度.科學的教學情境需要以真實問題為驅動，營造多維開放的實驗環境，為學生提供自由探索與嘗試的空間.開放性不僅體現在實驗問題的靈活性上，還包括實驗資源的多樣化與使用方式的自主化與此同時，互動性是情境設計的重要組成部分，學生與教師、學生之間的協作探討能夠有效促進知識的生成與共享.在這種情境中，動態調整實驗方案、質疑與反思成為常態，從而推動學生在多輪探究中不斷深化對物理概念和規律的理解.例如，在教學“自由落體運動”一課時，教師可以在課堂開始時向學生提出核心問題：如何用手邊的日常工具精確測量自由落體加速度？并鼓勵學生跳出傳統實驗框架，設計個性化的解決方案[3].然后教師可以提供簡單器材，如手機、慢動作拍攝軟件、卷尺、秒表和不同材質的小球，鼓勵學生以小組為單位探討實驗方案.在實驗中，學生可以使用手機拍攝小球的下落過程，通過視頻分析軟件提取位移和時間數據，獲得加速度值.教師在學生操作過程中需要靈活介入，針對問題提出啟發性建議，如“如何減小空氣阻力對實驗結果的影響”或“如何保證起始位置的精確性”，讓學生在互動中不斷完善實驗設計，并通過組間交流相互學習創新方案.實驗結束后，每組展示自己的數據與分析過程，教師帶領全班討論實驗結果與誤差來源，在此過程中，學生不僅學會了多工具協同的研究方法，還在團隊協作中提升了問題解決能力和獨立思考意識.

3.3 優化實驗探究評價反饋機制

科學的評價反饋機制是提升探究式教學質量的重要保障.評價應注重過程性與綜合性，圍繞學生的實驗設計、數據處理、問題解決等多個維度展開，避免單純以結果為導向.反饋方式需強調針對性與及時性，通過量化分析與質性評估相結合，幫助學生明確自身的優勢與不足.同時，評價應致力于引導學生反思探究過程中的思維路徑和方法選擇，從而實現其能力的全面提升.有效的反饋還需注重學生間的互評與自評，形成多維度的評價體系，以此增強學生的學習主體性與內驅力.例如，在教學“摩擦力”一課時，教師可以鼓勵學生自主設計實驗方案，測量不同接觸面間的摩擦系數，并要求學生在方案中明確設置變量、控制條件和測量方法.實驗完成后，教師可以對學生的設計和結果進行多維度評價.對于能夠精準控制變量的學生，教師在課堂上予以肯定，并引導他們進一步思考如何優化實驗方案；對于實驗數據誤差較大的學生，教師通過個別交流，幫助他們分析誤差來源，如受力分析是否全面或實驗操作是否存在偏差.此外，教師還要注重引導學生進行組間交流，通過對比不同實驗方案，學生能夠意識到思路的多樣性和實驗方法的改進空間.評價過程中，教師不僅要關注實驗結果的準確性，還要對學生的思維過程、團隊分工和問題解決能力進行點評，讓學生在全方位反饋中明確自身不足并積極改進，使其將探究過程視為持續改進的循環，從而提升學習的深度和實驗的科學性.

3.4構建多維聯動的實驗探究平臺

多維聯動的實驗平臺是實現物理實驗教學現代化的重要支持.平臺的構建應注重技術與資源的整合，通過實體實驗與虛擬仿真相結合的方式，拓展實驗教學的深度與廣度.聯動性是平臺的核心特征，教學資源、師生互動以及跨學科資源的融合能夠形成高效協同的學習網絡.平臺還應提供開放的實驗數據共享系統和智能分析工具，為學生的個性化探究提供支持.例如，在教學“牛頓第一定律”一課時，在課堂實驗環節，教師可以指導學生利用氣墊導軌模擬接近無摩擦的運動環境，觀察物體在無外力作用下的勻速直線運動狀態，初步驗證牛頓第一定律.接著，教師可以進一步引導學生登錄虛擬實驗平臺，通過模擬理想條件下的物體運動，調整參數如質量、初速度等，驗證定律的適用性.在此基礎上，教師可以組織學生將課堂實驗結果與虛擬實驗結果進行對比，分析現實實驗中摩擦力和空氣阻力對運動狀態的影響.此外，教師還可以開放線上討論平臺，鼓勵學生上傳實驗數據及誤差分析，借助同伴評論和教師指導，發現自身實驗設計的優缺點.通過這種課堂、虛擬平臺與線上討論結合的多維聯動方式，學生能夠從不同視角驗證理論的普適性，同時更深刻地理解理想模型與實際實驗之間的差異，以此提升實驗教學的廣度，強化學生的批判性思維和科學探究能力

4結束語

基于探究式學習的高中物理實驗教學改革，深化了學生對物理規律的理解，注重思維的培養與實踐能力的同步提升.通過構建以問題為導向的實驗體系，學生在主動探索中形成了科學思維和創新意識，同時增強了學習的內生動力與現實關聯.這一模式不僅拓寬了學生的認知視野，還為物理教育改革提供了新的發展路徑

參考文獻：

[1］蘇瑞.研究性學習在高中物理實驗課中的應用[J].教師博覽，2024（36）：56-58.

[2］吝曉茹.基于標準化的高中物理實驗教學流程優化研究[J].中國品牌與防偽，2024（11）：167-168.

[3］蔡曉旭.指向科學探究的項目式學習在高中物理教學中的應用[D].呼和浩特：內蒙古師范大學，2023.

[責任編輯：李 璟]