高中物理探究性实验教学研究

【摘 要】本文论述高中物理开展探究性实验的方法，提出以问题启动实验教程、以猜想激发实验动能、以方案规划实验步骤、以实操凸显实验品质、以论证落实实验目标等做法，以期让学生在主动操作中建立学科认知基础。

【关键词】高中物理 探究性实验 实验教学

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2021）38-0047-02

在探究性实验教学中，教师要做出系统性设计和规划，如对实验目标进行梳理、对实验程序步骤进行分解、对实验操作进行提示、对实验效果进行评估、对实验延伸进行规划，都能够为学生带来一些学法支持，帮助学生顺利进入实验探索环节。提出问题、设定猜想、设计方案、实验操作、论证分析，这些是探究性实验的基本程序，教师要做好组织和引导，让学生自然进入实验环节，从而在实践体验中成长学科认知能力。

一、提出问题，启动实验教程

探究性实验有比较固定的步骤和程序，教师在具体设计实验方案时，需要进行过渡引导，让学生自然进入实验环节。教师要设计合适的问题，让学生结合教材内容和生活经历展开对应思考，为探究性实验教程的启动做好铺垫。探究性实验关涉学生生活的方方面面，教师问题设计要贴近学生认知，这样才能引起学生的高度关注，并在深入思考中形成主动性。

如教学人教版高中物理《重力》时，教师引导学生先梳理重力定理、重力大小、重力方向等概念，然后推出一组小实验：“这里有一些砝码和弹簧秤，用弹簧秤测量这些砝码的质量，比较其大小。你能做出准确观察并推导出重力G与砝码质量m之间的关系吗？这里有小石头，如果让其从一定高度由静止开始下落，其落下的方向会一直保持竖直下落吗？如何解释这个实验？”学生根据教师的提问展开观察和讨论，很快就达成了一些共识。为验证这些猜想和推理，教师组织学生展开相关实验操作，学生在实验中对相关问题进行深度研究，自然形成学习体验和认知：重力大小与物体质量有关系，m越大，則G越大，其关系式为G=mg（g=9.8N/kg）;从静止释放的小石块总是竖直下落的，可以知道重力的方向总是竖直向下的。教师对学生的实验问题归结情况进行确认，鼓励学生多利用实验操作展开相关验证。

教师推出两个小实验，给学生提供一些问题，让学生展开思考和讨论，使其逐渐形成清晰而系统的学习认知。由于实验比较简单，学生都能够主动展开操作，实验推演非常顺利，其认知归结也水到渠成。教师适时投放思考问题最为关键，能给学生提供更多学习思考的机会，还能有效调动学生的学习思维。

二、设定猜想，激发实验动能

探究性实验需要制订明确的目标，教师在具体设计和组织时，要适时引入猜想和假设环节，先让学生对实验目标进行观察和分析，然后做出必要的猜想和预测，这样可以矫正学生的学习方向。让学生参与实验猜想活动，也能够有效激发其参与热情，为实验操作注入丰富动力。实验结果如果验证了学生的猜想，不仅可以给学生带来学习成就感，还能够培养学生良好的思维习惯，对培养学生学科核心素养具有积极作用。

学生对实验存在好奇心，这是非常自然的事情。如果教师能够适时推出猜想环节，给学生提供更多前期思考的机会，其激发效果会更为显著。学生有了更多探索期待，实验操作会充满悬念。如教学《静摩擦力》时，教师先拿出一些简单的实验材料：一个盛满米的纸杯子、一根筷子、一个玻璃杯、一个气球。学生对这些材料进行观察后，教师设计实验方案：“往这个盛满米的纸杯子里插入一根筷子，用力向上提起筷子，会发生什么情况？在这个空玻璃杯子里放入气球，向气球内充气，然后提起气球，会发生什么情况？”学生开始猜想，课堂学习气氛逐渐热烈起来。有学生预测，一根筷子是不能提起盛满米的纸杯子的，而充气的气球则可以带起玻璃杯。也有学生给出不同的判断。教师要求学生来操作这个实验，对相关猜想进行验证。学生积极报名，验证实验顺利展开。经过多轮实验，结论出炉：一根筷子能够提起盛满米的纸杯子，充气的气球也能够带起玻璃杯。教师组织学生进行深入分析，使学生对静摩擦力概念有了全新认知。

教师准备一些简单的材料进行演示实验，先让学生展开猜想，然后将演示实验改为验证实验，并且让学生亲自操作，给学生提供了实践的机会。学生有了猜想设定，自然对实验结果充满期待，从而能够积极参与实验操作和集体分析，顺利掌握相关认知，对静摩擦力相关概念形成深度理解。学生对实验有操作热情，其学习会产生事半功倍的效果。

三、设计方案，规划实验步骤

实验需要方案支持，教师要综合考虑多种因素，对实验操作程序、实验材料搜集、实验操作环境、实验效果分析等环节和内容进行规划，确保实验顺利展开。化学实验大多对实验环境有较高要求，如果实验方案不完善，势必会影响实验的效果。因此，教师不妨广泛吸收学生的意见，对探究性实验进行科学分析和设计，厘清实验操作步骤，让学生循序渐进地展开实验操作。

教学实验方案大多由教师来设计，如果教师能够给学生更多参与的机会，让学生进入设计环节，不仅能够培养学生的学习兴趣，还能够顺利启动学生的学科思维，其助学效果会更为丰富。如教学《力的合成》时，教师先利用多媒体展示一些图例，让学生观察实验过程，估测可能出现的实验结果。为激发学生实验思维，教师推出了探究性实验设计任务：“这里准备了木板、白纸、弹簧秤、橡皮条、细绳子、图钉、三角板、刻度尺等实验材料。大家能够经过小组集体讨论，利用这些材料，设计一个实验，对合力和分力的关系进行研究吗？”学生接受学习任务后，都能够快速组成学习小组，展开问题思考和交流，对实验步骤、实验操作、实验分工、实验记录等多个环节进行设计。教师深入学生群体之中，对学生的设计情况进行监控，及时做出必要的指导，确保实验顺利推进。

在这个实验设计任务推出后，学生都能够主动参与其中，说明教师的设计是比较合适的，成功激发了学生的学习心理。学生对实验设计任务有新鲜感，即便没有进行实验操作，其在实验设计过程中获得的学习认知也是极为丰富的。实验方案设计需要搜集更多信息和方法，教师以此作为教学引导，让学生进入深度思考和互动之中，其训练效果自然会更显著。

四、实验操作，凸显实验品质

学生进入实验操作环节后，要对实验器具、材料、设备等进行检查，还要对操作步骤进行确认。探究性实验大多以团队形式来开展，教师要组织学生开展互动交流，进行科学的分工，设定具体的操作规则，明确自身的责任，这样才能确保实验按部就班地展开。探究性实验有更高的目标要求，学生进入操作环节后，要关注每一个细节的设定，对探究性实验操作做出科学规划，以提升实验操作的品质。

教师推出一些带有趣味性的小实验，并对实验原理进行具体分析，能够吸引学生积极参与实验，增强学生在实验操作中的感受和体验。如教学《力的分解》时，教师在导学环节推出了一个趣味小实验：“这里有一根绳子，大家推荐两名力气最大的男生，让两个人进行拔河比赛，看谁能够获得最后的胜利。”学生都以为老师要组织游戏，自然会积极响应。当两名学生进入拔河状态后，其他学生都在一旁加油助威。这时教师来到绳子中间，轻轻一拉绳子，就将这两名大力士拉了过来。学生都感觉很神奇，纷纷称赞老师才是真正的大力士。教师要求学生分析其中的原理：“老师不是大力士，却能够将他们都拉过来，这里应用了力的分解原理。仔细观察这个操作过程，老师是如何成功分解一个力的？”学生开始深入思考，教师继续投放图片：“生活中，当汽车陷入泥潭后，我们用绳子直接拉是拉不动的，但借助大树进行辅助，就可以顺利拉出汽车，这就是应用了力的分解原理。”学生再度进入分析讨论之中。

学生进入实验操作环节，亲身体验实验操作，并对实验原理进行分析讨论，能自然形成实验认知。教师借助趣味小实验，给学生带来深度思考的机会。从学生的表现可以看出，教师的实验设计成功地将学生带入了深度思考环节，并在观察、分析、归结中建立了学科认知。

五、论证分析，落实实验目标

实验结论出炉后，教师要组织学生对实验进行论证分析。教师与学生一起研究实验数据，对实验效果进行确认和评估，这样可以为学生带来认知内化的机会。学生大多缺少实验总结的经验，教师要在学法运用上给出更多指导，帮助学生提供准确判断，以有效提高其归纳总结能力。

教师组织学生讨论实验时，要给出具体的分析要求，让学生有准确的思考方向，这样才能提高讨论的效率。如教学《实验：探究加速度与力、质量的关系》时，教师利用小车、砝码、刻度尺、小桶、细绳、打点计时器等材料，设计实验方案。学生在教师的指导下展开实验操作，很快对加速度、力、质量三者的关系有了更直观的认识。教师继续设计实验分析任务：“实验操作中要研究一个量和两个量之间的关系时，需要用什么方法？”学生有实验操作的经历，自然都能够展开深入思考。教师深入学生之中，与学生直接对话交流，对实验进行指导：“研究三个物理量之间的关系，先要保持其中一个量不变，研究另外两个量之间的关系，然后换一个不变的量，继续研究其他两个量。”

教师组织学生开展实验讨论，对几个物理量的关系进行梳理，给学生提供更多学习启示。分析实验结论需要更多关联性思维，对物理原理进行理性推演，这样才能建立更为完善的学习认知基础。从学生的分析可以看出，教师设计的实验结论分析任务是比较准确的，能够成功促进学生学习内化。

探究性实验有一定的难度，教师在具体组织时，要给予学生更多方法上的指导，让学生在探索中形成学科基础能力。教师利用问题设计激发学生参与热情，推出周全的实验方案，让学生展开猜想和假设、主动展开实验操作、对实验结论进行验证分析，都能够带来丰富的学习体验和认知。学生是学习主体，在探究性实验过程中，教师要凸显学生的主体地位，帮助学生顺利进入探究性实验环节，并给予他们更多技术与方法的支持。

【参考文献】

[1]钟时贵.探究高中物理探究性实验的设计与实践[J].中学生数理化（教与学），2019（7）.

[2]童巧玉.新课改背景下高中物理“学案导学”教学模式研究[J].数理化解题研究，2019（6）.

[3]何国泉.浅谈高中物理教学中创新实验的设计与实践[J].教师，2018（31）.

【作者简介】孟令宽（1988— ），男，山东枣庄人，大学本科学历，二級教师，现就职于山东省枣庄市第三中学，主要研究方向为高中物理教学与研究。

（责编 唐玉萍）