高中物理探究性实验教学过程——从批判思维到创新思维

于 锋

(江苏省扬州中学教育集团树人学校 225000)

物理是一门以实验为基础的自然科学，教师成功的实验设计可给学生的物理学习带来直观、形象的体验，进而很好的激发学生的学习兴趣，提高教学质量.一直以来，高中物理实验教学由于受应试教育熏陶，常常出现理论与实际相偏离的情况，使学生的思维空间受到了一定的阻碍，因此一直未能得到大部分师生的青睐.同时面对知识时代的到来，传统教学方式已经明显无法追上时代发展的步伐，这就促进了实验教学的改革.探究性实验是新课改大力倡导的学生学习模式，其改变了以往以验证性实验为主要实验内容的局面，强调通过教师引导及学生合作探究来很好的提升学生的动手能力及促进其创新思维的发展，让学生发挥其在高中物理教学中主体作用，进一步提升其物理核心素养.

一、善于质疑，敢于批判

以问题为核心，并围绕问题来激发学生的学习兴趣是科学探究学习的重要特征.在高中物理探究性实验中，强调让学生去主动发现问题、提出问题，并经历解决问题的过程.而要想发现问题与提出问题，便要求教师积极创设问题情境.在面对不同的内容时，教师要采取不同的教学手段来进行问题情境的创设，包括通过演示视频、实验及图片等与教学内容相关的物理现象，引导学生自主思考，并集中其注意力与激发探究欲望.同时批判性思维是学生在高中物理探究性实验中必备的的思维品质，其反映了个体复杂的思维过程，强调以一种批判、分析和评价的方式思考，对他人的立场、结论及辩论进行有效的辨别，同时能够看穿表面现象，辨认虚假或者有失公允的假设，通过信息的整合及证据的判断来形成新的立场.对此，教师要鼓励学生敢于批判，以全新的眼光来看待问题，从而培养其创新性思维.

比如，在“探究弹簧弹力与伸长关系”的实验中，一般学生都是进行三次实验，将实验数据填写到表格上，通过数学模型法或是图像法，探究出弹簧弹力与伸长关系，从而理解胡克定律原理，求出胡克定律公式F=kx中的劲度系数k.然而，有同学提出质疑，如果一直增加弹簧下面所挂砝码的重量，胡克定律是否一直有效，会出现什么情况？于是，学生开展探究实验，并将实验数据填入下表中：

次数砝码重力(N)弹簧伸长量(cm)弹力大小(N)115.112210.023315.234420.545523.256626.16

当弹簧伸长达到一定的程度后，明显的现象就是弹簧弹力与伸长不再是正比例的关系，这主要是增加重量使得弹簧超出形变范围.通过质疑，可以改变学生对胡克定律以往的线性函数认识，理解弹性形变和非弹性形变的区别，提出超出弹簧形变范围的时候，弹簧弹力与伸长关系将不再适用公式F=kx.

二、深入浅出，引导思考

在经历初中阶段物理知识的学习后，学生已经具备了一定的实验能力，因而教师在组织学生开展探究性实验时，应让学生充分运用自身已有的知识，进行实验的设计、操作等，在拓宽其思路的同时，让其与其他同学、教师产生情感的交流，并历经整个探究过程，实现知识层面的“深入”.同时，通过不断的探究与思考，学生还能总结出更多简单可行的实验方法，这表现出了在实验方法上的“浅出”.另外在学生探究学习的过程中，教师也要充分发挥自身的引导作用，实现对实验方案的完善与学生学习方式、实验方向的指导，使学生掌握正确的实验方法.

三、设计留白，发散思维

教学也可以说是一门艺术，并且艺术间是相通的.曾有厦门大学物理系教授将物理学发展史与美学艺术发展史相联系，当中除了表达出崇拜、赞叹之情外，还向我们证明了一个真理：艺术是没有界限的.对此，我们也可以将艺术领域当中的部分理念及做法引入到教学艺术领域中.留白原本是中国绘画及书法艺术中的一种传统技法，随着不断地发展与演变，现已成为教育领域的一种教学方法与技巧.留白艺术在高中物理探究性实验教学中的应用，主要强调改善以往课堂教学中“学生来不及思考教师便迫不及待讲解”的现状，从而给学生留有更多的思考、动手的时间与空间，提升学生的思维能力及实践动手能力.此外教师在采用留白这一技巧时，也不要对课堂时间的浪费而产生过多的忧虑，因为这些时间会使学生更多的时间去想象与思考，从而产生意想不到的效果，迸发出智慧的火花.

例如，在探究“电阻定律”的实验中，教师可以引导学生在初中知识的基础上进行猜想和推测，并运用实验的方式来探究电阻定律.学生假设相同规格的电阻在串联电路和并联电路中的总电阻，通过假设推演电阻丝与截面和长度的关系.随后，学生设计了不同的实验：方案1，将同样截面的不同长度(或不同截面同样长度)的电阻丝串联接入电路，测量电流一定的情况下，各个电阻丝两端电压的大小；方案2，对不同截面不同长度电阻丝两端的电压、电流进行测量，计算出电阻丝电阻，研究电阻丝参数与电阻的关系；方案3，将同样截面的不同长度(或不同截面同样长度)的电阻丝并联接入电路，测量各个电阻丝中电流的大小；方案4，用电阻箱替代电阻丝，保持电路其他条件不变，通过调节电阻箱来达到原电阻丝替代前的电路状态，即电流、电压相同.不同的思路和方法，都可以得出电阻定律，充分发挥学生的主动性，发散学生思维.

四、自主探究，创新思维

通过分析教材，笔者认为当中的实验模块确实有值得商榷的地方，这时不妨将其当作一项重要的教学资源，让学生进行实验的改造或重新设计，在提升实验效率的同时，培养学生的自主探究能力.因为在一般情况下，学生是不会对教材中的实验设计来产生质疑的，更无从谈及改进，而笔者这样设计是想让学生通过对实验的深度剖析，让学生明白任何一个实验都是有改进的空间的，要在平时自己抓住机会来锻炼自己的创新思维能力.

例如，在进行“平抛运动规律”实验探究中，教师可以让学生自主探究，对教材中的演示实验进行改进.有的学生用电磁铁来控制小球的释放，并用手机将小球抛出后的轨迹连续拍照，最后进行合成，以探究平抛运动在竖直和水平方向上的规律；有的学生水平射出彩色的水柱，并以背景方格纸进行拍照，然后水平每隔5个小格取一个点，并测出各个点与抛出点的竖直距离，通过计算得出平抛运动的规律.其他学生还设计了不同的方案，最终都通过实验得出了平抛运动的规律，并对其进行水平和竖直的分解，构建了平抛运动模型，培养学生的物理探究态度，提高学生的创新思维.

总的来说，探究性实验的开展是培养学生创新思维能力的重要手段，需要高中物理教师加强对探究性实验的重视与研究，不断丰富实验教学手段，切实提高学生的物理实验探究能力及教学效率.