高中物理自主探究实验教学模式的应用

陈永涛

摘 要：高中物理教学中，自主探究实验具有自主性、探究性与开放性的特点。基于高中物理课程标准，强化自主探究实验模式的构建具有必要性和可行性。为了全面提高学生的自主探究能力，高中物理教师应当立足课堂小实验、分组实验和家庭小实验，凸显学生在实验过程中的自主探究。同时，指导学生在课外实验过程中撰写实验报告，培养科学思维和探究能力，发展核心素养。

关键词：高中物理；自主探究实验；对策建议

美国著名教育家杜威“做中学”思想，强调学习应当通过实践获得直接经验，而非单纯地传授书本知识。诚然，在学生学习的过程中，活动、经验是帮助学生深入理解理论知识的关键。《普通高中物理课程标准》（2017年版2020年修订，以下简称《课标》）明确了“核心素养”在当前物理教学中的统领地位，提出了“从生活走向物理”“注重科学探究”等课程教育理念。由此可见，新修订的《课标》也明确了“探究”与“实践”在物理教学中的核心地位。

作为高中物理教师，笔者认为：为发展学生物理核心素养，高中物理教师应当充分发挥实验对学生实践探究能力培养的重要作用。充分利用教材中“做一做”“问题与练习”“课题探究”等栏目，以自主探究实验为主线，培养学生科学探究能力。本文中，笔者将立足物理《课标》，以“做中学”理论为指导，探索高中物理自主探究实践教学模式应用的对策[1]。

一、高中物理“自主探究实验”理论概述

（一）自主探究实验模式的内涵

“自主”系汉语词语，指自己主动，不受别人支配。在心理学领域，“自主”亦代表有主见。“探究”，指反复、深入地探讨、研究。在教育学领域，“探究”亦被称为发现学习。由此可见，“自主探究”是指学习者在学习过程中，自己主动、反复深入地探讨、研究的学习活动。是一种不被人支配的发现性学习活动。

本文中，笔者研究的是高中物理教学中的自主探究实验模式，是一种以学习者为中心，通过自主探讨、研究以完成实验项目，实现实验目标的实验活动。教学实践中，自主探究实验因学生的自主性不同，又分为完全自主、部分自主等形式。

（二）自主探究实验的本质和特点

1.自主探究实验的本质

在高中物理教学中，实验的类型有很多，如演示实验、分组实验以及当前我们探讨的自主探究实验。一般而言，演示实验以教师的演示为主，可以分为现场演示或者是多媒体演示；而分组实验，则是学生小组在教师的引导之下进行合作探究实验[2]。本文中，笔者探讨的自主探究实验，与分组实验具有一定相似性，但比分组实验更加具有多元性、开放性。

2.自主探究实验的特点

关于高中物理教学中自主探究实验的特点，我们可以从字面意义予以阐释：

首先，自主性。在物理教學中，实验本就是一种以学生为主体的实践操作活动。与演示实验模式不同，自主探究实验更加凸显学生在实验过程中的“自主性”，要求学生在实验的过程中，严格按照实验的目标、流程、器材等，自主探究和实践。必要的时候，学生需要自主搜集实验的器材，探索实验的流程，以更好地实现实验目标。由此可见，自主性是高中物理自主探究实验的显著特点。

其次，探究性。实验本就是一种探究性的实践活动。一般而言，分组实验有严格的实验目标、操作流程和器材，学生需要严格按照相关的步骤进行。而自主探究实验，则更加凸显“探究”的本质，学生可以按照相关的流程和步骤进行，也可以自主探索一些趣味性的生活小实验。

第三，开放性。与常规的实验模式有显著的不同，自主探究实验具有开放性的特点。即整个实验过程以学生的自主探究、合作探究为主，学生不再受到固定实验模式的束缚。同时，在实验的过程中，学生可以借助互联网等平台，自主查阅相关资料，以推动实验目标的实现[3]。

二、高中物理自主探究实验模式构建的必要性与可行性

（一）自主探究实验模式构建的必要性

作为高中物理教师，笔者认为：教育改革背景下，自主探究实验模式在高中物理教学中的构建具有必要性，具体如下：

1.基于物理《课标》“注重科学探究”的课程理念

《课标》提出了“注重科学探究”的课程理念，强调高中物理教师应当通过真实问题情境的创设，引领学生不断探索、探究，在分析和解决问题的过程中提升科学思维能力，发展物理核心素养。由此可见，基于《课标》的要求，高中物理教师应当通过多样化的科学探究活动的开展，在规避传统应试化教育模式的同时，促进学生多元智能和能力发展。自主探究实验模式在高中物理教学中的构建，这种以学生为主体的探究性实验活动，不仅凸显了学生物理学习的自主性和探究性，同时也有助于改变过去以知识传授为主的应试教育模式，全面提高物理教学质量。

2.适应新高考物理改革发展

新高考物理以“落实立德树人、凸显核心素养”为基本导向。深入解读新高考试题，可见其特点如下：一是增强了基础性考查。基础性考查主要是考查学生对基础概念、规律等内容的掌握与融会贯通情况，以促使物理教育遵循基本教育规律、回归教材本身；二是考查内容的覆盖面更加广泛。新高考物理中，因试卷题量变大，使得除了主考点，还增加了很多热学、光学以及机械振动等的考查。三是试题材料的来源更加广泛。新高考物理更加注重试题材料与生活实际的联系性，以考查学生理论知识应用于生活实践的能力。相关的试题材料中，涵盖了航天科技、体育等领域。四是试题的开放性更强。新高考物理的考查方式更加灵活，从而使得死记硬背、机械刷题的物理学习模式已经难以适应新高考物理改革发展的需要。

从上述分析可以看出：新高考背景下，仅仅依托教材进行知识讲授的教育模式，已经难以适应新高考物理改革。自主探究实验在高中物理教学中的应用，这种立足于教材、生活的物理实验模式，能够促使学生通过自主探究的方式总结归纳物理概念、规律，同时用物理学知识解释生活中的物理现象。而探究的过程，也可使学生的知识面更加广泛，对知识的掌握更加灵活和变通。由此可见，基于新高考物理的改革和发展，自主探究实验在高中物理教学中的构建具有必要性。

（二）自主探究实验构建的可行性

基于上述分析可见：根据《课标》的要求，为适应新高考物理改革发展，教师在高中物理教学中构建自主探究实验模式具有必要性。那么，物理教学实践中，自主探究实验模式的构建是否具有可行性呢？通过梳理高中物理教材，分析学情，笔者认为：高中物理教学中构建自主探究实验模式具有可行性，具体原因如下：

1.物理教材中蕴含着丰富的自主探究实验内容

通过梳理高中物理教材可见：为了全面提高学生的物理科学实验能力，发展核心素养，高中物理教材开辟了很多自主探究实验的模块，如“做一做”“问题与练习”“课题探究”等栏目，都是教师开展自主探究实验的载体。以高中物理必修1为例，教材中有很多“问题情境类”演示实验和“做一做”小实验。如自由落体运动、打棋子研究惯性、演示微小形变等，相关“做一做”小实验的开展，能够帮助学生更加深入地把握其中的物理原理，构建深度物理学习课堂。正是因为高中物理教材中蕴含着丰富的自主探究实验内容，为教师构建自主探究实验模式提供了可行性[4]。

2.高中学生具备一定的自主探究实验能力

在高中物理教学中，学生的自主探究能力，是影响甚至决定自主探究实验效果的关键；同时，自主探究实验的开展，对学生探究能力的提升具有一定的推动作用。因此说：学生的自主探究能力与实验活动的开展之间是相辅相成的关系，两者相互促进。通过笔者的调查研究发现：高中学生已经具备了一定的自主探究实验能力，如自主搜集资料的能力、准备实验素材的能力、开展实验活动的能力、总结归纳原理的能力等。学生所具备的一切能力和素养，是教师构建自主探究实验活动的基石。

三、高中物理自主探究实验模式构建的对策

从上述分析可以看出：教育改革背景下，高中物理教学中自主探究实验模式的构建具有必要性和可行性。那么，教学实践中，高中物理教师该如何构建自主探究实验模式呢？

（一）强化学生在不同实验类型中的自主探究

高中物理教学中，实验的类型是多种多样的。为了取得理想的实验教学效果，高中物理教师应当强化学生在不同实验类型中的自主探究能力培养，以全面提高实验教学的效果。

1.课堂演示实验中强化学生“做一做”

在物理课堂教学中，教师在讲解很多物理知识、基础原理时，需要借助演示实验，以帮助学生更加深入地理解和把握相关知识点。传统的实验模式下，教师在进行实验演示时，常常轻视学生的亲身体验，导致学生因亲历性不足而影响了最终的体验效果。基于“自主探究”主线的高中物理演示实验，教师可以指导学生通过“做一做”的方式，以亲历性为主线提高演示实验效果。

例如：在探究“两分力的大小与夹角的关系”教学中，为了引导学生总结归纳其中的物理原理，教师在课堂导入环节提出了如下问题：两名同学提一桶水，在提的过程中，关于两臂之间的夹角，是越大越省力还是越小越省力？在教师提出问题之后，学生得出了不同的答案：一种是越大越省力；另一种是越小越省力。为了探索问题的答案，教师开展了以学生自主探究为主线的实验模式：一是运用所学习的力学知识进行理论分析；二是运用教师提供的实验器材：钩码、棉线和橡皮筋等进行实验验证。通过“做一做”，学生总结归纳出了：夹角越小、拉力越小越省力的结论。

2.分组实验中强化学生自主探究

在高中物理教学中，分组实验是一种极其常见的实验类型。很多高中物理教师在分组实验的过程中，常常因过度指导而影响了学生自主探究能力提升。因此，高中物理教师应当以分组实验为载体，强化学生自主探究能力的培养。

例如：教师在指导学生学习“牛顿运动定律”相关知识点的过程中，针对伽利略的理想斜面实验，由于实验室缺乏相应的器材，导致实验难以有效进行。针对这一问题，教师构建了分组自制实验仪器的自主探究实验模式，引领学生结合伽利略的理想斜面实验要求，自主分析实验仪器所需要的材料并开展自制仪器的小实验。一些小組在自制实验器材的过程中认为：塑料弯管不仅可塑性强，而且摩擦力较少，因此可以作为制作斜面演示实验的器材，并以光滑的木板和塑料弯管为主要素材，制作了斜面演示实验仪器。自制演示实验仪器的过程，其实也是学生深入学习和理解实验原理的过程。

3.积极开展家庭小实验

基于自主探究的高中物理实验模式构建，家庭小实验是重要的实验类型。因此，高中物理教师要科学指导学生积极开展家庭小实验，以家庭小实验为载体培养学生的自主探究能力。

例如：有趣的物理小实验“筷子的神力”，其中蕴含着丰富的物理知识，如压力、摩擦力等。高中物理教师在给学生讲解相关知识点的过程中，也可以指导学生积极开展家庭趣味小实验，并记录实验的过程以及实验原理。当然，上述的实验，于高中学生而言难免显得有点“小儿科”。在教学实践中，高中物理教师可以结合教学需要，适当提高家庭实验的难度，如在给学生讲解了力学的相关知识后，教师给学生布置了“结构承重”的家庭小实验，该实验不仅要求学生充分利用物理理论知识，同时也考验学生的动手操作能力。

（二）注重方法指导，培养动手能力

构建自主探究的实验模式，也要凸显教师在此过程中的主导地位。因此，在指导学生通过“做一做”的方式总结物理原理、自制实验器材以及开展家庭实验的过程中，高中物理教师都需要强化实验方法和技巧的指导，为学生答疑解惑，促使其在实验的过程中，思路更加清晰、方向更加明确。同时，有关“做一做”的物理实验，教师要注重学生动手能力的培养，以实践操作为主线提升学生的自主探究能力。

（三）撰写实验报告，培养科学思维

在发展核心素养的大背景下，学生的科学思维、探究能力直接关系到其未来的成长和发展。以高中物理教学为例，传统的物理教学以知识的讲授为主，导致学生在机械刷题的过程中，思维、能力受到极大的制约。因此，在构建自主探究实验模式的过程中，笔者尝试让学生小组撰写实验报告，将自己小组实验的设计方案、思路、实验的过程以及结果，以报告的形式呈现出来。撰写实验报告的过程，对学生科学思维、探究能力的提升具有显著的促进作用。当然，由于高中学生学习任务较重、压力较大，高中物理教师亦可指导学生充分利用寒暑假时间，积极开展家庭趣味小实验，并严格按照相关规范撰写实验报告，以促进学生科学探究能力的提升。

结束语

基于《课标》的指导，高中物理教学中构建自主探究实验模式具有必要性和可行性。为了全面提高学生的自主探究能力，高中物理教师应当在课堂演示实验、家庭小实验以及分组实验中凸显学生的自主探究，强化方法和技巧的指导。同时，指导学生在课外实验的过程中撰写实验报告，以更好地培养学生的科学思维和探究能力，发展学生物理核心素养。

参考文献

[1]杨世玲，章勇，杨通锦.新课标下高中物理实验教学对策思考：基于黔东南高中物理实验教学现状的调查研究[J].凯里学院学报，2011，29（3）：35-37.

[2]郭燕.探究如何有效进行高中物理实验教学[J].华夏教师，2017（17）：54.

[3]戴雁.高中物理实验微课程的设计与应用研究[D].福州：福建师范大学，2015.

[4]刘忆婷.基于高中物理实验教学过程的创造力培养[D].上海：上海师范大学，2011.