基于科学探究的高中物理实验教学策略.pdf

2023 年 10 期11前沿视角基于科学探究的高中物理实验教学策略 毛 锌（江苏省南通市通州区石港中学）摘要：新课标明确提出，高中物理学科的教学需要引导学生积极参与、自主学习、乐于探究、勤于思考、勇于实验，以多元化教学法引导学生学习物理知识和技能，对学生的科学探究能力进行培养，以促使学生形成科学精神及科学态度。因此，在高中物理的实验教学中，教师需要积极转变课堂教学理念，培养学生的探究能力，通过多元化教学方法提升学生的科学探究能力。关键词：高中物理；科学探究；实验教学；策略高中物理新课标中明确提出，科学探究不仅是学生课堂学习的目标，而且是一种重要的教学方法。实验作为物理学科及教学的重要组成部分，在物理实验的教学中，教师需要积极开展实践活动，注重物理知识的研究与发展。大多数物理问题均是由实验引发的，属于物理教学过程的重难点。而科学探究作为物理学科素养的“核心”，其属于“物理观念”“科学态度和责任”“科学思维”相关物理学科培养以及落实的重要手段与实践基础，且立足于科学探究的物理实验题也属于高考时考查的重难点。因此，物理教师在开展实验教学时，需要积极创设实验情境，指导学生主动思考并提出对于物理问题的见解，沟通交流，运用物理学科知识、关键能力、观念方法等解决物理问题，从而使学生在实验探究中实现科学探究，提升核心素养。1 高中物理实验教学中培养科学探究能力的意义培养学生必备的科学探究能力，主要是经过模拟相关学者、科学家进行科学研究的思路、立意、手段、方法、策略等而开展的学习方式，以促使学生通过该学习方式，领悟到科学化的思想观念，以提升学生的科学探究能力。物理实验教学承担着讲解物理学科基础知识以及培养学生探究能力，提升科学素养的重要任务，特别是对于高中生而言，培养学生的科学能力对于学生的科技素质提高有着重要影响。因此，在物理实验教学中，需要注重学生科学探究能力的培养，这对学生的良好发展是极其重要的。除此之外，物理是实验为主、理论为辅的一门综合性课程，虽然有大量的理论知识，但仍需要学生通过物理实验对各个知识点加以验证，这就需要物理教师采用多元化教学方法，激发学生对物理知识的学习兴趣，给学生创造相应的探究空间，指导学生积极思考与发现，以促进学生全面发展。物理教师通过教材研究、教学内容的精选开展探究性学习，能使学生形成良好的观察与分析能力，提升学生观察、动手、分析与思考物理问题的能力。由此可见，引导学生在实验探究中收获物理知识，通常能够使学生经过“教学做合一”的教学活动，增强自身的实验意识以及科研创造力，提升科学探究素养。2023 年 10 期12前沿视角2 基于科学探究的高中物理实验教学存在的问题2.1 教师讲解代替学生探究物理实验教学通常是高中物理教学的重难点，部分物理教师为了实现教学的高效化，会将大量精力用于理论知识的讲解以及试题练习，不愿花费较多的时间让学生进行自主探究。2.2 视频演示替代动手实践在高中物理实验教学中，演示实验既是课堂教学的亮点，又能激发学生学习物理知识的兴趣，其能为学生学习相关物理知识、规律、原理提供重要的实证。随着科技的不断发展，信息技术逐渐在课堂教学中广泛运用，教师在教学时也能在网络上找到更多的教学资源，如实验视频、动画演示实验等。通过这些方式，学生对物理实验形成了真实的实验情境体会。虽然在物理实验的教学中，教师会将成功率比较低或者可视性弱的物理实验用实验视频代替，但是，若演示实验都通过动画视频展现，就会影响学生对于物理实验的学习兴趣，并影响学生科学探究能力的提升。3 基于科学探究的高中物理实验教学策略3.1 制订实验计划，增强探究意识在高中物理实验教学过程中，教师可指导学生依据已掌握的知识和经验进行操作，结合探究课题，设置多个小问题，引导学生思考问题，立足于实验的原理、数据处理、器材等各个方面解决实验问题，并制订相应的实验计划，以促使学生形成探究意识。例如，在对“牛顿第二定律”进行验证时，学生需要解决“通过什么方法开展探究”“怎样测量加速度”“怎样测量质量”等相关问题。在科学探究活动中研究一个与多个物理量之间的关系时，学生通常会以控制变量法实施探究，对于质量测量而言，学生也会联想到通过天平进行测量；对于加速度测量而言，学生已经对匀变速的直线运动规律进行了研究，对其中用到的小车、轨道、纸带、打点计时器等用品已经学会了使用方法。此时，学生可通过知识类比迁移，考虑运用哪种器材进行牛顿第二定律的验证。其中，最困难的就是对合外力进行测量，因为摩擦因素（）是未知的，所以进行摩擦力测量是最困难的。这个时候，就是考查学生能否依据力的合成和分解相关知识点联想到通过重力分力进行摩擦力平衡。拉力能够通过钩码的重力进行测量，但这种情况所造成的实验误差应该怎样解决呢？虽然学生在实验学习过程中无法解决全部问题，但是，在实验计划的制订中，可指导学生对探究的问题进行深度思考，并提出相应的猜测与假设，并在物理实验课堂教学中加以验证。3.2 开展合作学习，培养科学探究素养个体的能力通常是有限的，物理教师在开展实验教学时，需要注重培养学生的合作意识，指导学生经过小组合作，积极主动地与他人交流沟通，合作解决相关物理问题，以提升学生的合作探究能力。因此，物理教师可将班级的学生依据“组间同质、组内异质”的分组原则，按照兴趣倾向、性别比例、守纪状况、交往技能等进行合理搭配，科学分组，促使每个组员都能充分发挥其作用。实践表明，学生在具体学习中彼此间的互相帮助相较于教师监督更为有效。开展小组合作学习，不仅能促进学生自身的集体荣誉感增强，而且能提升学生的合作能力，从而培养学生的科学探究素养。3.3 引入生活实例，提升科学探究素养对于物理实验，许多人都认为需要在实验室中进行，但只要能促使学生形成认知体验，促进学生自身的思维激活，促使其科学探究素养提升，不论在哪做实验都是一样的。因此，在物理实验的课堂教学中，物理教师可多维度、多方面地思考实验，尽量通过学生较为常见到的物理现象开展物理实验，以促使物理实验实现生活化，并缩短学生和实验的距离，以激发学生对于物理知识与实验的探究兴趣。例如，在开展“平抛运动”的实验教学时，教师可在教学前指导学生做个相对简单的生活化实验：让笔帽由课桌上面匀速滚落，对笔帽的实际运动轨迹进行观察。学生经过该实验，能清晰准确地了解平抛运动的性质，以此为后面的教学开展奠定基础。例如，在对“静摩擦力的实验”开展教学时，2023 年 10 期13前沿视角物理教师可先给学生准备日常生活当中常见的杯子，让学生捏住杯子，之后不断加大力度，用力捏杯子，引导学生思考与猜测该过程中静摩擦力是怎样变化的。学生经过观察会发现，杯子没有被滑动，还会与手保持平衡状态，并形成相应的运动趋势力，即重力也没发生任何变化，因此，其静摩擦力没有发生变化。然后，物理教师可引导学生猜想，若加大了捏杯子的力度，会造成哪种力的改变。学生的回答是压力变大，很明显，压力与滑动摩擦力具有直接关联，且滑动摩擦力几乎与最大的静摩擦力相等，因此，在用力捏杯子的时候，能够使杯子的静摩擦力相应增大。由此可知，生活化实验的开展，能够使学生充分认识到最大静摩擦力与静摩擦力是两个不同的概念。3.4 创设问题情境，激发科学探究欲望在高中物理实验教学中，教师有意识、有目的地创设相关问题情境，不仅能够使学生积极地发现问题，而且能从中找到问题的答案。在物理学科的具体教学中，物理教师需要将学生的学情与教学内容相结合，仔细斟酌，多加思考，以充分激发学生的科学探究欲。相关实践表明，和学生实际生活相关的问题情境创设，通常是学生自身探究欲得以提高的有效途径。例如，在对“超重与失重”的实验开展教学时，教师可以让学生站到电子秤上下蹲后再立刻站起来，引导学生观察在这一过程中，秤的读数发生了怎样的变化？又如，在对“机械能及其守恒定律”当中的“能量守恒定律与能源”的相关内容开展教学时，教师可结合当前能源危机的实际性问题，引导学生思考：“能量既然是守恒的，为何各国都要节约能源呢？究竟有没有必要进行能源节约？”与现实生活相联系进行问题情境创设，往往能充分激发学生对物理问题的探究欲望。3.5 运用信息技术，激发科学探究热情随着信息技术的迅速发展，相关信息技术已经在课堂教学中得到了广泛应用，同时网络能给课堂教学提供海量的信息。因此，物理教师在课堂教学时需要注重信息技术的运用，做到充分了解物理相关知识的前沿，并将物理学科的发展前景呈现给学生。除此之外，物理教师可通过多媒体技术，以声像并茂、动静结合的教学课件，使难懂、抽象的物理知识形象生动地展现在学生眼前，以促使学生更好地理解相关物理知识并调动其在物理课堂的参与积极性。例如，在开展“万有引力和航天”的教学时，物理教师可播放电影地心引力的片段，从当中找出相关物理问题，以调动学生对于物理知识的探索欲与积极性。除此之外，物理教师还可以播放飞船发射的场景及“嫦娥”“玉兔”“怀抱”奔月的相关视频给学生观看，在增强学生对物理知识科学探究热情的同时，激发学生的爱国热情，从而使学生的民族自信心与自豪感得到有效提升。综上所述，立足于科学探究的高中物理实验教学，不仅能促使学生深刻地体会物理学科的魅力，而且能使每个学生积极参与到实验探究中，并通过科学探究提高学生的综合素质，进而提升学生在日后发展中的竞争力，促进其自身价值的实现。参考文献：1 宋荟芸.“科学探究”在高中物理实验教学中的应用 J.软件(教育现代化)(电子版),2018.2 段嘉荣.“科学探究”在高中物理实验教学中的应用 J.文理导航：教育研究与实践,2018(4):1.3 阮淋峰.科学探究素养下物理实验教学优化策略探研 J.高考,2021(10):2.4 李朝.在高中物理教学中学生科学素养的培养路径探究 J.中学课程辅导(教学研究),2019.