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摘要：物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)乃至整個科學(xué)教育中都占有重要的地位。新一輪的物理課程改革為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了一片沃土，根據(jù)新的教學(xué)理念，本文就高中物理探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施進(jìn)行了粗淺的探索。

關(guān)鍵詞：高中；物理；探索性教學(xué)

一、物理探索性實(shí)驗(yàn)的涵義及目的

物理探索性實(shí)驗(yàn)指：根據(jù)物理實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)、內(nèi)容和教學(xué)實(shí)際情況，在學(xué)生已有知識和現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)技能的條件下，由教師或?qū)W生提出實(shí)驗(yàn)課題，在教師的指導(dǎo)下，引導(dǎo)學(xué)生自主確定實(shí)驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并動手實(shí)驗(yàn)，主動探究，得出結(jié)論的一種實(shí)驗(yàn)方式。它旨在充分發(fā)揮學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主體地位，讓學(xué)生親歷實(shí)驗(yàn)對未知結(jié)論的探索，激發(fā)學(xué)生的思維狀態(tài)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識，初步形成科學(xué)態(tài)度，訓(xùn)練科學(xué)方法，提高學(xué)生分析問題、解決問題能力。由此，物理探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生運(yùn)用探索性實(shí)驗(yàn)的形式進(jìn)行學(xué)習(xí)，主動獲取知識，發(fā)展能力的實(shí)踐活動。具體來說，就是指在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生圍繞某個問題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象，分析結(jié)果，從中歸納物理概念、發(fā)現(xiàn)物理原理或規(guī)律，以獲得知識并培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的一種教學(xué)形式。其目的在于讓學(xué)生在獲得知識的同時也培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，而知識與能力的獲得主要不是靠教師的強(qiáng)制性灌輸，而是學(xué)生的主動探索，主動思考、親身體驗(yàn)出來的。物理探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)較傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在教師觀、學(xué)生觀、教學(xué)觀、學(xué)習(xí)觀、評價觀等多個方面都有了更新穎、更豐富的內(nèi)涵。

二、高中實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)內(nèi)容的選擇原則

1、適度的原則

在探究教學(xué)中，探究內(nèi)容既不能過于復(fù)雜，需要太長的時間進(jìn)行探究；也不能太過簡單，學(xué)生很容易就可以得出結(jié)果，從而失去探究的興趣。在每一次探究中，一般要選擇只含一個中心問題的內(nèi)容，進(jìn)行一次探究循環(huán)過程即可解決問題，通常不要求學(xué)生對證據(jù)作過多的探究。當(dāng)然，根據(jù)學(xué)生年級、知識準(zhǔn)備情況等的不同，探究的復(fù)雜程度要有所變化，但這同樣是適度的問題。適度的原則更主要的是指難度上的適宜。在一般情況下，探究問題的解決所需的能力應(yīng)在學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)之內(nèi)，對這樣的難度水平的問題學(xué)生通過努力可以解決。換一種更通俗的說法，即選擇的探究內(nèi)容對于學(xué)生來講，通過對他們已有的知識、能力的提取和綜合，是可以進(jìn)行探究并能得到結(jié)果的，但是，這些內(nèi)容對學(xué)生來講決不能毫無疑問、不費(fèi)努力即可解決。適宜的難度要求探究的內(nèi)容具有適度的不確定性，其變量的多少要以學(xué)生能夠掌握和控制為限度，過多的變量使學(xué)生產(chǎn)生過多的疑惑。

2、引起興趣的原則

學(xué)生主體性得以發(fā)揮的前提條件之一便是具有了內(nèi)在動機(jī)，因此，以學(xué)生發(fā)揮主體作用為特征的探究教學(xué)，必須能充分激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在動機(jī)，探究的內(nèi)容即肩負(fù)著這樣的使命?？梢赃@樣講，學(xué)生對探究內(nèi)容的興趣是探究活動進(jìn)行下去的動力源泉。什么樣的內(nèi)容才能引起學(xué)生的興趣呢？首先，能夠滿足學(xué)生現(xiàn)實(shí)需要的內(nèi)容能夠引起學(xué)生興趣。這也是當(dāng)代科學(xué)教育把目光轉(zhuǎn)向?qū)W生生活、選擇切合學(xué)生實(shí)際內(nèi)容的原因之一。其次，對于超越常規(guī)但又在情理之中的問題內(nèi)容，學(xué)生也會感興趣，因?yàn)檫@樣的問題能夠激發(fā)學(xué)生了解的欲望。再次，對于具有一定難度的問題學(xué)生感興趣。學(xué)生有一種天生的好奇傾向，喜歡探索未知世界，喜歡

探究問題的答案。隨著問題的解決，學(xué)生的好奇心得到了滿足，也同時感受到了成就感，這些成為他進(jìn)一步探究的動力所在。

3、可操作性的原則

探究教學(xué)的特征決定著探究內(nèi)容應(yīng)具有可操作性，即探究內(nèi)容是可以通過有步驟的探究活動得到答案的問題。這里有兩條主要標(biāo)準(zhǔn)：一是探究的結(jié)果與某些變量之間具有因果聯(lián)系，這種因果聯(lián)系通過演繹推理是可以成立的。如果這種因果聯(lián)系不成立，探究活動便沒有結(jié)果；如果這種因果聯(lián)系不能以演繹方式而推得，就會使探究活動不嚴(yán)密，學(xué)生也難以把握。二是這種因果聯(lián)系在現(xiàn)有條件下可以通過探究活動而證明。所謂現(xiàn)有條件，即是一方面是指現(xiàn)有的物質(zhì)條件，如學(xué)習(xí)材料、實(shí)驗(yàn)設(shè)備等。另一方面指學(xué)生已有的知識準(zhǔn)備、技能準(zhǔn)備等。不可否認(rèn)的是雖然有些內(nèi)容并不具有可操作性，但是利用探究的方法更有助于學(xué)生深刻理解，這時對這種內(nèi)容要進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化的策略之一便是對這一內(nèi)容進(jìn)行推演，然后通過對推論的證明來證實(shí)原有內(nèi)容的正確。

三、實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的實(shí)施

高中《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中倡導(dǎo)的“科學(xué)探究”其中很重要的內(nèi)容就是“探究性實(shí)驗(yàn)”,它是在學(xué)生不知道相關(guān)知識,尤其是不知道各物理量之間有何關(guān)系的前提下,讓學(xué)生通過一個科學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)來完成求知的過程。在此過程中,學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因,從定性或定量的角度去找出內(nèi)在的聯(lián)系,并進(jìn)行歸納和總結(jié),從而得出正確結(jié)論。

1、高中物理探究性實(shí)驗(yàn)的過程

“探究性實(shí)驗(yàn)”的一般過程：(1)提出問題:實(shí)驗(yàn)是從提出一個科學(xué)問題開始的?？茖W(xué)問題是指能夠通過收集數(shù)據(jù)而回答的問題。這個問題可以是通過觀察和體驗(yàn)而感興趣的問題或者是一個可以驗(yàn)證的觀點(diǎn),并能描述實(shí)驗(yàn)的目的。(2)構(gòu)想假設(shè):假說是對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測,和所有的預(yù)測一樣,假說是建立在觀察、現(xiàn)有的證據(jù)和以往的知識經(jīng)驗(yàn)上的。但與許多預(yù)測又有不同的是:假說必須能夠被檢驗(yàn);而預(yù)測是推論的一種,有可能是錯誤的。(3)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)假說。在計(jì)劃中應(yīng)該確定所研究問題的變量,寫明詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)步驟以及在實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行的觀測,必要時要創(chuàng)建一個過程流程和設(shè)計(jì)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時涉及到兩個很重要的問題就是變量控制法和可操作定義。(4)進(jìn)行實(shí)驗(yàn):嚴(yán)格按設(shè)計(jì)中確定的步驟認(rèn)真操作,按照說明安全正確地使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備。仔細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)中所觀察到的所有情況,包括清晰準(zhǔn)確地描述質(zhì)的結(jié)論(描述性評論)和量的結(jié)論(數(shù)字性數(shù)據(jù))。(5)分析數(shù)據(jù):實(shí)驗(yàn)中得到的觀察和測量結(jié)果稱為數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時要對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,看是否存在某種規(guī)律或趨勢;能否支持先前的假說;實(shí)驗(yàn)中是否存在缺陷;是否需要收集更多的數(shù)據(jù),等等。把數(shù)據(jù)根據(jù)需要整理成表格或圖象,以便更好的幫助分析數(shù)據(jù)。(6)得出結(jié)論:結(jié)論就是對實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)的總結(jié)。在下結(jié)論的時候,通常需要重復(fù)幾次實(shí)驗(yàn)才能得出最后的結(jié)論。而教師應(yīng)鼓勵學(xué)生從得出的結(jié)論中發(fā)現(xiàn)新的問題,并設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)來尋求答案。(7)交流結(jié)論:為使研究可重復(fù)、可驗(yàn)證,把研究過程的細(xì)節(jié)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和得出的結(jié)論與他人交流,與人分享,或是讓新的發(fā)現(xiàn)發(fā)表出來。(8)重復(fù)上述步驟:大部分科學(xué)家在得出重要結(jié)論之前,都必須反復(fù)實(shí)驗(yàn)。因此,如果你提出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論不能解問題,就必須重復(fù)前邊所有的步驟,反復(fù)實(shí)驗(yàn),直到得出答案為止。

2、高中物理探究式實(shí)驗(yàn)的問題設(shè)計(jì)

在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用探究的方式進(jìn)行,形成探究式的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,可以同時發(fā)揮探究教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)常規(guī)的接受式理論教學(xué)所無法實(shí)現(xiàn)的功能。(1)科學(xué)探究式實(shí)驗(yàn)的問題設(shè)計(jì)。在科學(xué)探究式實(shí)驗(yàn)中,問題的設(shè)計(jì)是相當(dāng)重要的。設(shè)計(jì)的問題恰當(dāng),可以引導(dǎo)學(xué)生思考,有助于探究;設(shè)計(jì)的問題不恰當(dāng),則會使探究式實(shí)驗(yàn)喪失應(yīng)有的作用。通過對探究式實(shí)驗(yàn)的問題設(shè)計(jì)可以使實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容拓寬、延伸。如在互成角度的兩個力的合成的教學(xué)中,就可以設(shè)問:該實(shí)驗(yàn)的目的是什么?該實(shí)驗(yàn)中哪些力是分力?哪些力是合力?合力和分力的共同作用效果是什么?實(shí)驗(yàn)時,為什么細(xì)繩應(yīng)當(dāng)平行并接近木板?怎樣測出和記錄合力和分力的大小和方向?怎樣畫出各力的圖示?為什么要用同一標(biāo)度?該實(shí)驗(yàn)中是怎樣驗(yàn)證力的合成的平行四邊形法則的?測出的合力和由平行四邊形法則求出的合力之間應(yīng)當(dāng)有什么關(guān)系?是否一定是大小相等、方向相同?沒有橡皮筋怎樣完成這個實(shí)驗(yàn)?只有一個彈簧秤,怎樣做這個實(shí)驗(yàn)?若保持其中一個分力的大小不變,使它向外側(cè)轉(zhuǎn)動一個不大的角度,仍然把橡皮筋的結(jié)點(diǎn)拉到點(diǎn)O,另一個分力怎樣變?又比如在單擺測量重力加速度的實(shí)驗(yàn)中,不要求學(xué)生去死記實(shí)驗(yàn)步驟,而是在實(shí)驗(yàn)各個階段設(shè)計(jì)出合理的問題供學(xué)生思考。

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