陳夢(mèng)丁

【摘要】在高中階段的課堂教學(xué)中，教師應(yīng)特別重視對(duì)學(xué)生探究能力的培養(yǎng)，特別是在以探究實(shí)驗(yàn)為主的物理課堂上.在新課程改革的背景下，學(xué)生的核心素養(yǎng)被日漸重視，故教師應(yīng)積極探索以探究式教學(xué)模式為主的物理教學(xué)活動(dòng)，充分鍛煉學(xué)生的物理探究能力，促進(jìn)學(xué)生物理素養(yǎng)進(jìn)步.本文通過(guò)對(duì)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境、融合生活實(shí)際、研讀教材理論、親自操作實(shí)驗(yàn)等六種手段的研究，分析如何開展新課程改革下物理探究式教學(xué)活動(dòng).

【關(guān)鍵詞】新課程改革;高中物理;探究式教學(xué)

探究式教學(xué)模式，是指以教師為主導(dǎo)、以學(xué)生為主體的對(duì)事例與問(wèn)題進(jìn)行探究的一種方法，旨在培養(yǎng)學(xué)生的閱讀、觀察、實(shí)驗(yàn)、思考、討論等多種能力，讓學(xué)生在積極主動(dòng)地思考中獲取物理知識(shí).在結(jié)合新課程改革的教育教學(xué)大背景，教師需要將探究式教學(xué)方法充分融合在物理課堂中，讓學(xué)生學(xué)會(huì)設(shè)置探究問(wèn)題、提出猜想假設(shè)、設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)探究實(shí)驗(yàn)步驟，從而做到有效探究物理知識(shí).

1 通過(guò)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，設(shè)置探究問(wèn)題

在組織學(xué)生探究物理內(nèi)容時(shí)，為了讓學(xué)生有效學(xué)習(xí)知識(shí)，教師需要借助對(duì)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境手段的運(yùn)用，合理設(shè)置探究問(wèn)題，激活學(xué)生的探究興趣，以此設(shè)置探究問(wèn)題［1］.

例如 以人教版必修第二冊(cè)第五章第一節(jié)“曲線運(yùn)動(dòng)”為例.首先，教師展示了兩張圖片，即拋球投籃圖、過(guò)山車軌道圖，并讓學(xué)生觀察思考，看是否可以得出曲線運(yùn)動(dòng)的定義.在初步調(diào)動(dòng)學(xué)生的探究思維后，教師為學(xué)生播放了有關(guān)砂輪打磨和鏈球比賽的視頻，教師根據(jù)視頻中的現(xiàn)象，提出了兩個(gè)探究問(wèn)題，即“通過(guò)觀察，你能判斷出砂輪打磨出的熾熱微粒和鏈球沿什么方向運(yùn)動(dòng)嗎？”“怎樣確定曲線運(yùn)動(dòng)中任意時(shí)刻（或任意位置）的速度方向呢？”對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題，需要學(xué)生結(jié)合本次課程中曲線運(yùn)動(dòng)的知識(shí)作出思考.為了探究這兩個(gè)問(wèn)題，學(xué)生需要閱讀教材第2頁(yè)與第3頁(yè)關(guān)于“觀察做曲線運(yùn)動(dòng)物體的速度方向”和其他概念的介紹.根據(jù)教材中“圖5.1-5曲線的切線”來(lái)看，在曲線上作出A，B兩點(diǎn)并連接，當(dāng)B點(diǎn)沿著曲線向A點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，此時(shí)AB連線所在的直線叫做曲線的割線.在緩慢移動(dòng)的過(guò)程中，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)B點(diǎn)無(wú)限接近A點(diǎn)時(shí)，此時(shí)AB兩點(diǎn)連接的直線便是曲線的切線.接著，教師讓學(xué)生根據(jù)切線與切線方向的確定方法（質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度方向，沿曲線在這一點(diǎn)的切線方向），嘗試畫出砂輪打磨出的熾熱微粒和鏈球拋出后的運(yùn)動(dòng)方向，以此考查學(xué)生對(duì)探究問(wèn)題的思考.

在設(shè)置探究問(wèn)題時(shí)，教師需要合理運(yùn)用情境教學(xué)法，對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)、促進(jìn)學(xué)生思考，從而使學(xué)生理解和掌握物理知識(shí).

2 通過(guò)融合生活實(shí)際，提出猜想假設(shè)

在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的過(guò)程中，教師需要融合生活實(shí)際內(nèi)容，一方面可以活躍物理課堂的教學(xué)氛圍，另一方面可以培養(yǎng)學(xué)生從生活現(xiàn)象中提出思考問(wèn)題、準(zhǔn)確進(jìn)行猜想假設(shè)的能力，促進(jìn)學(xué)生探究能力的進(jìn)步［2］.

例如 以人教版必修第二冊(cè)第五章第三節(jié)“實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”為例.首先，教師為學(xué)生展示了生活中趨近于平拋運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，如射箭、射擊、瀑布流水等，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)拋射出的物體有水平方向上的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，也有豎直方向上的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，但是兩種運(yùn)動(dòng)過(guò)程的特點(diǎn)是否一致呢？這需要學(xué)生根據(jù)自己的思考提出猜想假設(shè)，然后再通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行驗(yàn)證.據(jù)此，學(xué)生認(rèn)為平拋的豎直分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)，而平拋的水平分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng).為了驗(yàn)證學(xué)生的猜想是否正確，教師指導(dǎo)學(xué)生按照教材中“圖5.3-2研究平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)”和“圖5.3-3繪制小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡”的示例準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材、進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，完成對(duì)兩種猜想的驗(yàn)證.在探究平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)時(shí)，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)步驟，用小錘擊打金屬片，可以看到金屬片前方（圖5.3-2中的A球）的小球做的是平拋運(yùn)動(dòng)，而金屬片后方（圖5.3-2中的B球）的小球做的是自由落體運(yùn)動(dòng).在兩個(gè)小球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，學(xué)生需要觀察兩種運(yùn)動(dòng)軌跡，并記錄下兩個(gè)小球的落地時(shí)間.在實(shí)驗(yàn)中，為了保證實(shí)驗(yàn)的客觀性、科學(xué)性，學(xué)生需要記錄不同條件下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如改變小球距地面的高度、用不同力度敲擊金屬片等，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析.

在上述教學(xué)過(guò)程中，教師借助對(duì)生活實(shí)際的引用，讓學(xué)生提出對(duì)物理知識(shí)的思考，并根據(jù)掌握的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行猜想假設(shè)，最終借助物理實(shí)驗(yàn)完成對(duì)猜想的探究，最終掌握物理知識(shí).

3 通過(guò)研讀教材理論，設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)

在組織學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)時(shí)，教師需要引導(dǎo)學(xué)生研讀教材，再思考如何設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn).這樣，一方面可以鞏固學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)，另一方面可以讓學(xué)生依據(jù)教材理論做到全面思考進(jìn)而保證探究實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性、合理性.

例如 以人教版必修第三冊(cè)第十一章第二節(jié)“導(dǎo)體的電阻”為例.在研讀教材時(shí)，學(xué)生應(yīng)先知曉電阻的基礎(chǔ)知識(shí)，即電阻的定義、電阻的公式.其次，學(xué)生需要重點(diǎn)閱讀教材“影響導(dǎo)體電阻的因素”這部分知識(shí).在這部分知識(shí)中，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積、材料都存在一定的關(guān)系，但具體關(guān)系如何則需要學(xué)生根據(jù)掌握的知識(shí)設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn).基于此，學(xué)生按照自己的思考，將實(shí)驗(yàn)設(shè)置為“探究影響導(dǎo)體電阻的因素”，其中，實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑椤疤骄繉?dǎo)體的電阻R與導(dǎo)體的長(zhǎng)度l、橫截面積S、材料之間的關(guān)系”；實(shí)驗(yàn)方法為控制變量法；實(shí)驗(yàn)方案為分別測(cè)量“同種材料，S一定，探究R與L的關(guān)系”“同種材料，L一定，探究R與S的關(guān)系”“不同種材料，S，L一定，探究R與材料的關(guān)系”.但是，學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)每次都需要測(cè)量?jī)蓚€(gè)物理量之間的關(guān)系，存在一定的復(fù)雜性，教師對(duì)其進(jìn)行指點(diǎn)，并給出調(diào)整建議，即利用串聯(lián)電路分壓進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣便可以通過(guò)觀測(cè)電壓表的示數(shù)，判斷電阻與變量之間的關(guān)系.

在上述教學(xué)中，學(xué)生通過(guò)研讀教材，嘗試自主設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)，雖然實(shí)驗(yàn)存在不足，但是經(jīng)過(guò)教師的指導(dǎo)，學(xué)生完善了自己的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使探究實(shí)驗(yàn)更簡(jiǎn)潔、高效，可以進(jìn)一步鍛煉學(xué)生的探究能力.

4 通過(guò)親自操作實(shí)驗(yàn)，記錄探究數(shù)據(jù)

對(duì)學(xué)生而言，親自參與實(shí)驗(yàn)、操作實(shí)驗(yàn)所得到的收獲，其學(xué)習(xí)成效要遠(yuǎn)高于單純聽教師講授的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.基于此，在物理教學(xué)中，教師需要培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)的能力，讓學(xué)生可以獨(dú)立完成簡(jiǎn)單的探究實(shí)驗(yàn)［3］.這樣，學(xué)生便可以扎實(shí)掌握探究實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，建立主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)操作的自主意識(shí).

例如 以人教版必修第三冊(cè)第十一章第二節(jié)“導(dǎo)體的電阻”為例.在學(xué)習(xí)第一小節(jié)的內(nèi)容“電阻”時(shí)，學(xué)生需要完成關(guān)于“探究導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn).在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要思考兩個(gè)問(wèn)題，即“導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件是什么？”“導(dǎo)體兩端有電壓，導(dǎo)體中才有電流，那么導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓有什么關(guān)系呢？”對(duì)此，學(xué)生以伏安法為主進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn).在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生獲得了表1數(shù)據(jù).

通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，學(xué)生可以畫出圖象，并據(jù)此得到結(jié)論“對(duì)同一導(dǎo)體，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比”.在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生從電壓為0.50開始進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)不斷上調(diào)電壓數(shù)據(jù)，以探究電壓與電流之間的關(guān)系.對(duì)學(xué)生而言，這次實(shí)驗(yàn)在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生完成了自主探究，親身體驗(yàn)了操作實(shí)驗(yàn)，這給學(xué)生埋下了探究物理知識(shí)的種子，有助于學(xué)生物理探究能力的進(jìn)步.

在物理教學(xué)中，對(duì)于危險(xiǎn)性低、操作較為簡(jiǎn)潔的物理實(shí)驗(yàn)，教師可以指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行，給學(xué)生提供親自實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生在自主實(shí)驗(yàn)中提升探究能力.

5 通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲取探究結(jié)論

在實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是實(shí)驗(yàn)的重要成果，是思考實(shí)驗(yàn)假設(shè)、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)猜想的重要依據(jù).通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得到客觀、準(zhǔn)確的探究結(jié)論.基于此，在物理探究教學(xué)中，教師需要組織學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，學(xué)會(huì)將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)探究目的進(jìn)行結(jié)合分析，從而得到相應(yīng)的探究結(jié)論，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的深層次理解［4］.

例如 以人教版必修第三冊(cè)第十二章第三節(jié)“實(shí)驗(yàn)：電池電動(dòng)勢(shì)能和內(nèi)阻的測(cè)量”為例.在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于該實(shí)驗(yàn)較為復(fù)雜，教師可以一邊講解、一邊開展實(shí)驗(yàn)教學(xué).在此過(guò)程中，學(xué)生需要跟隨教師的節(jié)奏及時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并分析教師設(shè)置的問(wèn)題.如在分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，教師指導(dǎo)學(xué)生畫出了教材中“圖12.3-2某次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的U-I圖象”這一內(nèi)容.通過(guò)觀察所繪圖象可知，數(shù)據(jù)集中在了圖象的較小區(qū)域，不利于減小實(shí)驗(yàn)誤差，進(jìn)而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果.對(duì)此，學(xué)生將坐標(biāo)軸調(diào)整為橫軸為0，0.10，0.20，0.30，0.40，0.50，縱軸調(diào)整為1.20，1.30，1.40，1.50.這樣，在觀察圖象時(shí)，便可清晰地看到圖形數(shù)據(jù)的變化，減少了分析誤差.根據(jù)獲取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)圖象，再結(jié)合電動(dòng)勢(shì)的相關(guān)知識(shí)，學(xué)生需要意識(shí)到直線與U坐標(biāo)軸的交點(diǎn)值表示斷路時(shí)的路端電壓，這時(shí)的電壓U等于電源的電動(dòng)勢(shì)能E.再結(jié)合圖象中的直線，學(xué)生便可以推出U=0時(shí)的短路電流.最后根據(jù)短路電流I短與電源內(nèi)阻r、電動(dòng)勢(shì)E的關(guān)系為r=E/I短，進(jìn)而求出電源的內(nèi)阻數(shù)據(jù).

在上述探究實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生根據(jù)教師的引導(dǎo)，將數(shù)據(jù)繪制成圖象，并根據(jù)對(duì)圖象的分析得到電流、電阻、電動(dòng)勢(shì)之間的關(guān)系，從而做到扎實(shí)掌握實(shí)驗(yàn)結(jié)論.

6 通過(guò)反思實(shí)驗(yàn)過(guò)程，鞏固探究成果

對(duì)學(xué)生而言，反思實(shí)驗(yàn)過(guò)程與操作實(shí)驗(yàn)同樣重要.在反思中，學(xué)生可以重新梳理整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程，并思考實(shí)驗(yàn)中是否有需要進(jìn)一步完善的地方，且對(duì)需要調(diào)整的地方進(jìn)行記錄，在下一次的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行優(yōu)化處理.這樣，學(xué)生便可以在反思中鞏固探究成果、完善自己的思維過(guò)程，扎實(shí)地掌握物理知識(shí)、提高物理探究能力.

例如 在進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)“電池電動(dòng)勢(shì)能和內(nèi)阻的測(cè)量”時(shí)，實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)了圖象不符合預(yù)期要求的情況，這時(shí)學(xué)生的操作是調(diào)整橫軸坐標(biāo)數(shù)據(jù)與綜合坐標(biāo)數(shù)據(jù)，而調(diào)整后的圖象才是能夠進(jìn)行分析的圖象.這一情況，學(xué)生便需要記錄在自己的反思過(guò)程中，這樣在遇到類似的實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生便可以知曉如何設(shè)置圖象的橫軸坐標(biāo)與縱軸坐標(biāo)，保證圖象的直觀性.

又如，在探究“探究導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生需要注意在調(diào)節(jié)電壓時(shí)，應(yīng)做到有規(guī)律地調(diào)節(jié)，避免出現(xiàn)調(diào)整幅度不一的情況，這也是學(xué)生在反思中應(yīng)注意的問(wèn)題.對(duì)學(xué)生而言，在學(xué)習(xí)物理知識(shí)、反思物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要細(xì)致回顧實(shí)驗(yàn)過(guò)程，認(rèn)真梳理實(shí)驗(yàn)流程，將可能出現(xiàn)失誤的地方、應(yīng)注意事項(xiàng)等都進(jìn)行反思記錄，做到鞏固探究成果的同時(shí)，提升探究能力.

7 結(jié)語(yǔ)

綜上，在高中階段的物理教學(xué)中，學(xué)生需要建立以實(shí)驗(yàn)為主的物理探究能力，這不僅是為了落實(shí)新課程改革的教學(xué)要求，更重要的是學(xué)生自身能力的進(jìn)步，對(duì)學(xué)生深入思考知識(shí)、提升綜合能力都有重要意義.故而，在物理教學(xué)中，教師應(yīng)通過(guò)不同教學(xué)手段，讓學(xué)生有效認(rèn)識(shí)探究式教學(xué)模式，從而掌握探究式學(xué)習(xí)方法.對(duì)探究式教學(xué)法的運(yùn)用，可以激發(fā)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的興趣，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，最終促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的進(jìn)步.

【基金項(xiàng)目：2022年度江西省中小學(xué)教育教學(xué)課題“應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)提升高中生物理科學(xué)探究能力的策略研究”，立項(xiàng)編號(hào)：NCWL2022-083】

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