高中物理课堂分组实验教学研究

王湘涛

进入新世纪以来，科学技术不断发展，以信息科学和生命科学为代表的现代科学技术突飞猛进，展示了广阔前景。基础教育特别是高中物理教育面临着难得的发展机遇，同时也面临着严峻挑战。高中物理课程总目标提出让：“学生学习终身发展必备的物理基础知识和技能，了解这些知识与技能在生活、生产中的应用，关注科学技术的现状及发展趋势；学习实验探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯，能运用物理知识和实验探究方法解决一些问题；发展好奇心，培养求知欲，提高科学探索兴趣，有坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度与科学精神，有振兴中华，将科学服务于人类的社会责任感。了解科学与技术、经济和社会的互动作用，认识人与自然、社会的关系，增强可持续发展意识和全球观念。”这四条标准中，第一条主要是对知识与技能的要求；第二条是对探究能力和思维方式的要求；第三条对情感态度与价值观提出了总体要求；第四条则对科学、技术、社会的观念渗透提出了要求。

反思我国基础物理教育发展的历程和现状，不可否认，在“应试教育”的长期重压下，高中物理教育发生了不同程度的扭曲和异化：我们的教育很多时候过于看重短期效益，以升学作为教学工作的唯一目的。在教学内容上以学科为中心，追求物理知识的完整和严密，忽视物理的“人文”特征；在教、学方法上主要是灌输式的传统教学，将学生的好奇心抹杀殆尽”。因循守旧的教学法致使物理学习出现了种种弊端，最明显的恶果就是导致越来越多的学生物理学习困难。物理学习兴趣随年级升高而呈下降趋势，“物理学科成为最不受欢迎的学科之一”。如何改善我们的物理教学，以达到“使学生对物理学的内容和方法，工作语言、概念和物理图象，及其历史、现状和前沿等方面在整体上的全面了解，从而培养和提高学生的科学素养和科学思维方法，科学研究能力”，这一目标是我们当前无法回避的问题。以教师为中心，由教师通过讲授、板书及教学媒体的辅助，把教学内容传递给学生或者灌输给学生。老师是整个教学过程的主宰，学生则处于被动接受的地位。在这样一种结构下，老师是主动的施教者，学生是被动的外部刺激接受者即灌输对象，媒体是辅助老师向学生灌输的工具，教材则是灌输的内容。一些研究者认为 “传统教学模式”与普通高中物理课程标准课程总目标不太和谐：①作为认知过程主体的学生在教学过程中自始至终处于受灌输的被动地位，其主动性、积极性难以发挥，不利于创造性思维的培养。②学生缺乏主动发现、主动探究的学习环境，求知欲不强。③学生与社会上、国际上的信息资源几乎隔绝，他们对信息的筛选、鉴别、获取、加工和处理的能力难以培养，无法满足信息社会对人才素质的需求。不难想象，作为学习过程主体的学生如果在整个教学过程中始终处于比较被动的地位，肯定難以达到比较理想的教学效果，更不可能培养出创造型人才。

2017年我国普通高中物理课程标准研制工作组编写的《普通高中物理课程标准（实验）》提出实验探究有七大要素：（1）发现并明确提出所要研究的问题；（2）猜想与假设；（3）制定探究计划、设计实验方案；（4）通过观察、实验等多种方法收集各种数据；（5）对所得数据加以分析与论证；（6）评估，吸取经验教训，改进探究方案，并发现新的问题；（7）交流与合作。

在高中物理教学中通过对这七个部分的要求可以帮助学生提高五种能力，（1）理解能力：理解所学自然科学基础知识的涵义及其适用条件，能用适当的形式（如文字、公式、图表）进行表达。并能够正确解释和说明有关自然科学现象和问题，即不仅“知其然”，还能“知其所以然”。（2）推理能力：能够根据已知的知识和题目给定的事实和条件，抽象、归纳相关信息，对自然科学问题进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断，并能把推理过程正确地表达出来。（3）设计和完成实验的能力：物理学是实验性科学。物理学的概念、原理和规律大多是由实验推导和论证的。教学过程中的实验有助于加深学生对自然科学概念、原理和规律的理解，也有助于培养学生的科学态度和创新精神，实验能力也是考生将来从事科学研究的基础。（4）获取知识的能力：自学是人类获取知识的重要途径。自我获取知识的能力，即能够敏捷地接受新知识，与已学过知识结合、重组、转换、迁移和解决问题的能力。人们对自然界的各种现象和规律通常是用文字、图、表来描述的，与文字相比，图、表描述自然科学的研究成果具有直观形象的特点。因此读懂自然科学方面的资料，看懂图、表所包含的信息，能从文字、图、表中提取所需的信息，并从中找出规律是一个非常重要的能力。（5）分析综合能力：能够独立地对所遇到的问题进行具体分析，找出起重要作用的因素及相关条件，能够把一个复杂问题分解成若干较简单的问题，找出它们之间的联系，能够灵活地综合运用物理学的知识解决问题。在高中物理课程中进行实验探究，就是要学生在知识和概念的理解方面、“做”科学的技能和活动能力方面、态度和思维习惯方面得到充分的发展。

相比较传统教学模式，实验探究式教学模式有以下优点：①有利于学生扩大信息来源，通过查阅资料，看到物理学带给人们的好处，知道为什么要学习物理，深入理解所学知识。只有当学生有了学习的欲望，才能学好物理。②有利于培养探究能力、养成科学态度和科学精神。时代在发展，社会在进步，管用一生的教育教学根本不可能存在了。新时代的人必需活到老，学到老，在学生时代主要是为终身学习打好基础，掌握一定的探究能力，有正确的科学态度和科学精神。③有利于提高学生的协作精神、信息处理能力和自我评价能力。查阅过程中得到的信息很多，学生通过积累懂得分工合作、分享成果；学会该怎样取舍。④有利于个别化教学的实施。

总之，在高中物理课程中进行实验探究活动就是要从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观这三个方面让学生得到全面发展。简单地说，就是培养具有科学素养的新世纪公民，因为一个具备科学素养的公民，就应该理解科学中重要的概念和原理，熟悉自然世界并承认其多样性和统一性，能够运用科学知识和科学思维方式考虑和处理个人与社会问题。