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摘要：物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理實驗在物理教學(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驗教學(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驗教學(xué)實施進(jìn)行了粗淺的探索。

關(guān)鍵詞：高中；物理；探索性教學(xué)

一、物理探索性實驗的涵義及目的

物理探索性實驗指：根據(jù)物理實驗的特點、內(nèi)容和教學(xué)實際情況，在學(xué)生已有知識和現(xiàn)有的實驗技能的條件下，由教師或?qū)W生提出實驗課題，在教師的指導(dǎo)下，引導(dǎo)學(xué)生自主確定實驗原理，設(shè)計實驗方案并動手實驗，主動探究，得出結(jié)論的一種實驗方式。它旨在充分發(fā)揮學(xué)生在實驗教學(xué)中的主體地位，讓學(xué)生親歷實驗對未知結(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，物理探索性實驗教學(xué)是指在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生運用探索性實驗的形式進(jìn)行學(xué)習(xí)，主動獲取知識，發(fā)展能力的實踐活動。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)行實驗，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)新精神和實踐能力，而知識與能力的獲得主要不是靠教師的強制性灌輸，而是學(xué)生的主動探索，主動思考、親身體驗出來的。物理探索性實驗教學(xué)較傳統(tǒng)物理實驗教學(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、高中實驗探究教學(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，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，探究的內(nèi)容即肩負(fù)著這樣的使命。可以這樣講，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，因為這樣的問題能夠激發(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、實驗設(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原有內(nèi)容的正確。

三、實驗探究教學(xué)的實施

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“探究性實驗”,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)探究性實驗來完成求知的過程。在此過程中,學(xué)生探究實驗現(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、高中物理探究性實驗的過程

“探究性實驗”的一般過程：(1)提出問題:實驗是從提出一個科學(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而感興趣的問題或者是一個可以驗證的觀點,并能描述實驗的目的。(2)構(gòu)想假設(shè):假說是對實驗結(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)驗上的。但與許多預(yù)測又有不同的是:假說必須能夠被檢驗;而預(yù)測是推論的一種,有可能是錯誤的。(3)實驗設(shè)計：設(shè)計一個實驗來檢驗假說。在計劃中應(yīng)該確定所研究問題的變量,寫明詳細(xì)的實驗器材和實驗步驟以及在實驗中要進(jìn)行的觀測,必要時要創(chuàng)建一個過程流程和設(shè)計記錄實驗數(shù)據(jù)的表格。設(shè)計實驗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)行實驗:嚴(yán)格按設(shè)計中確定的步驟認(rèn)真操作,按照說明安全正確地使用實驗設(shè)備。仔細(xì)記錄實驗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):實驗中得到的觀察和測量結(jié)果稱為數(shù)據(jù)。實驗結(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;實驗中是否存在缺陷;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)論就是對實驗研究發(fā)現(xiàn)的總結(jié)。在下結(jié)論的時候,通常需要重復(fù)幾次實驗才能得出最后的結(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)計新的實驗來尋求答案。(7)交流結(jié)論:為使研究可重復(fù)、可驗證,把研究過程的細(xì)節(jié)、實驗結(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)實驗。因此,如果你提出的實驗結(jié)論不能解問題,就必須重復(fù)前邊所有的步驟,反復(fù)實驗,直到得出答案為止。

2、高中物理探究式實驗的問題設(shè)計

在物理實驗教學(xué)中采用探究的方式進(jìn)行,形成探究式的物理實驗教學(xué)模式,可以同時發(fā)揮探究教學(xué)和實驗教學(xué)的優(yōu)點,實現(xiàn)常規(guī)的接受式理論教學(xué)所無法實現(xiàn)的功能。(1)科學(xué)探究式實驗的問題設(shè)計。在科學(xué)探究式實驗中,問題的設(shè)計是相當(dāng)重要的。設(shè)計的問題恰當(dāng),可以引導(dǎo)學(xué)生思考,有助于探究;設(shè)計的問題不恰當(dāng),則會使探究式實驗喪失應(yīng)有的作用。通過對探究式實驗的問題設(shè)計可以使實驗的內(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:該實驗的目的是什么?該實驗中哪些力是分力?哪些力是合力?合力和分力的共同作用效果是什么?實驗時,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?該實驗中是怎樣驗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驗?只有一個彈簧秤,怎樣做這個實驗?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)點拉到點O,另一個分力怎樣變?又比如在單擺測量重力加速度的實驗中,不要求學(xué)生去死記實驗步驟,而是在實驗各個階段設(shè)計出合理的問題供學(xué)生思考。

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