高中物理科学探究活动设计与实施

【摘要】本文就高中物理的科学探究活动设计与实施进行讨论，在明确相关设计思路的同时，对活动的具体设计与实施进行深入的探讨和描述，希望能够为科学探究活动的有效开展提供相应的支持，进而达到提高高中物理教学质量，强化学生学科核心素养的目的.

【关键词】高中物理；科学探究；课堂教学

在高中教育当中，物理是一门较为关键的学科，同时也是高考的重要组成部分，因此，该学科的教学成效一直都是教育领域以及学生、家长较为关注的，且随着教学改革的深化，无论是新高考还是新课标，都要求教师在物理教学活动中注重对学生素质能力的培养，使学生能够通过深入的学习，实现知识的内化与迁移.对科学探究活动进行合理的设计与实施，能够在一定程度上强化学生的学习能力以及核心素养，对于物理教学质量的提升更是有着良好的推动作用，因此，有必要针对相关内容加强研究.

1高中物理科学探究活动设计思路

对于科学探究活动而言，提出问题是首要的，应该结合问题假设猜想，并对相应的研究方案进行构建，实现证据获取，在此基础上获得结论，从而完成问题解释.在整个探究过程中应该涉及探究过程以及结果方面的沟通、交流与反思.因此，在活动设计方面，可以设置一个“三探活动”框架，也就是将学生放在主体地位上，基于核心素养培养目标，利用一些具有开放性或者是跨场景的环境，结合相关探究主题进行结构化探究.具体框架为：第一，初步探索；第二，互动建设；第三，迁移内化.

1.1初步探索

在整个活动框架中，初步探索发挥着启动层的作用，其能够引领学生通过对相关知识的有效探究与应用对实际问题或者是一些自然现象进行解释，能够有效培养学生的物理意识.在该环节当中，首先，要求教师选择一些与学生生活实际密切相关的问题进行情境创设和驱动引导，以此来调动学生对于探究主题的好奇心.其次，教师要通过引导帮助学生对自身经验进行关联，采用就地取材等方式完成自主探究活动.最后，要结合已有知识展开假设与猜想.

1.2互动建设

互动建设是整个活动框架的核心所在，需要立足初步探索的经验，让学生之间、师生之间展开互动，进而对整个探索过程加以感悟，而从问题设置到证据寻找，到证据解释，再到相互交流的过程能够帮助学生更好地挖掘学习对象的意义，并实现深度加工，达到知识体系构建的目的.在进行互动交流时，教师应该引导学生以科学的态度、思维以及物理观，借助理论推导与实验进行相互验证，最终将问题共同解决，实现相应模型或概念体系的有效建构，获得相应的意义，并帮助学生树立科学意识与责任.

1.3迁移内化

可以将迁移内化视为整个设计框架的展示环节，通过互动环节，学生已经获得了相应的方法、模型以及概念，在此基础上设置新的情境，引领学生对相关知识进行创新应用，强化知识迁移，并在完成个性化展示的同时给予客观的评价，会对学生的素质能力提升产生进一步的推动作用.当然需要注意的是，活动设计当中，教师一定要为学生的学习保留充足的空间，且在技术以及资源等方面给予一定的支持，通过鼓励、评价与指导，促使学生更好地参与到探究与创新活动中来[1].

整体的活动设计应该注重开放性、互动性以及自主性，要提高目标设置与科学探究要素的契合程度，融入深度学习理念，将技术赋能、交流沟通以及科学实践等要求凸显出来，确保学生能够在物理课堂中真正做到探究学习[2].

2高中物理科学探究活动的具体设计与实施

本文以超重和失重知识为例，开展科学探究活动的设计与实施，具体如下.

2.1活动的基本目标

探究活动的目的更多是为了培养学生的核心素养，这也是现代教育的具体要求，对此，活动设计目标应该以核心素养培养为导向，并结合新课标要求进行导入，从学生视角出发，分解各项外显行为并进行详细的描述.需要注意的是，学习目标的设置必须具有针对性且具体，能够满足测评需要.

例如新课标要求，学生对相关知识要有深入理解，且能够应用这些知识对实际问题加以解决.具体细化到超重与失重学习当中，其目标应该包括四个素质维度：第一，在物理观念上.要保证学生能够对超重、失重的相关现象加以描述，并通过牛顿运动定律进行解释，同时可以应用相关知识对生活中的一些简单问题加以解决.第二，在科学思维方面，要求能够立足运动关系角度实现对超重失重的论证推理和建模分析，明确产生相关现象的原因.第三，在科学探究方面，要求学生能够针对相关知识建立对应的探究框架，在进行理论解释的同时，进行实验验证，最后确定现象形成原因.第四，在科学责任与态度方面，要求学生能够对科学探究中的理论实验互动进行深入的感悟，提高其对于相关知识的探究热情，并在探究过程中培养学生严谨的科学态度.此外，还要通过相关现象的了解和应用，感悟物理知识对于社会发展以及科学研究的重要影响，使其学习内驱力得到进一步的强化[3].

2.2活动的具体过程

首先，是主动初探，该环节的设计工作应该围绕情境创设、联系所学、问题驱动以及自主活动开展.

第一，情境创设引入问题.如，我们日常生活中都要进行体重测量，那么测量方法是怎样的？可以邀请学生上前演示，并读出体重数值.然后继续深化问题.如，体重秤所测量的是什么力？其中的物理规律是什么？学生很容易就能想到体重秤测试的是压力大小，实现了力的平衡条件以及牛顿第三定律的有效应用.在此基础上，教师可以进行追问，如，大家是否发现体重秤对于最终数值的显示并不是一下完成的，与我们体重值相比，其数值显示是怎样变化的？教师可以对整个测量过程进行再演示或用视频记录进行回放，帮助学生对测量动作及数值变化进行观察.通过观察，有的学生可能会觉得示数并没有什么规律，也有的学生会觉得示数会受到人体动作影响.对此，教师可以让学生探究，短时间内人的体重通常不会发生改变，那为什么示数会发生变化呢？这种变化真的没有规律可言吗？其对于我们探究的意义又有哪些呢？

使用学生熟悉的测体重进行情境创设，并引导学生进行观察和解释，能够让学生关注到某些不易察觉的现象，并产生困惑，借此鼓励学生进行猜想，能够极大提升学生的探究热情[4].

第二，自主探究.对学生进行引导，使其能够自主开展科学探究活动，教师为学生的探究提供相应的支持，从多个角度进行分层指导.首先，探究哪些动作会导致数值的变大和变小，身体不动时是怎样示数的，要求用视频对自身动作以及体重秤计数变化进行记录，然后结合数值变化进行说明，在此期间，教师可以为学生准备相应的体重秤，评价指标应该涵盖探究过程中动作的清晰度、体重秤的示数变化以及探究真实性.其次，探一下究怎样应用过往所学对体重秤示数变化进行解释，要求采用合适的表达方式对示数变化原因进行定性和解释，并适当采集证据完成验证，评价指标要涵盖证据是否充分和推理是否科学.最后，进行资料查阅，探究上述现象该如何定义，要求对各定义及其出处进行说明，资源可以是网络渠道和教材，评价指标应该包含证据出处和内容精准性.上述问题情境的创设能够使探究活动更具开放性与层次性，资源配置能够赋予探究活动更强的可行性，而评价设计则能够保证探究活动紧紧围绕教学目标开展，使活动设计更具实际价值[5].

第三，互动建设.在学生完成自主探究获得相应成果以后，教师可以结合其自主探究反馈对新的问题进行挖掘，可能这些问题学生难以独立解决.因此，需要教师创设实验情境或者是相应的面对面互动，通过对各种证据资料的深入采集，交流解释，以本质追问以及讨论交流等方式，拓展学习的深度.具体的互动步骤如下：

第一，证据解释.教师可以对之前学生反馈的视频资料进行筛选，结合典型进行展示和发问.我们一般会将体重秤示数以及物体受重分为视重和实重，其中视重可以看作是超重，而实重则可以看作是失重，这两种现象是怎样产生的呢？具体怎样分析？确定问题以后，让学生以小组为单位进行合作学习，学生可能会想到运动方向因素，即向上会造成超重，反之则造成失重.也可能会考虑到加速度的方向因素，同样是向上超重，反之失重.对于学生这种探究交互过程，教师首先应该予以肯定，在此基础上，进一步引导学生进行深入探究，即结合运动与力的关系，对相应的观察分析表进行设计，让各小组学生借助表格对视频现象进行分析，对于学生获得的结论，要求学生做好验证工作.

第二，实验探究及交流讨论.教师应该从实验是否科学可行方面入手展开对话，引导学生采用批判性的思维进行数据采集处理、操作流程设置以及器材优选.在端正其科学态度的同时，强化其科学思维，如，推理论证以及模型建设等.教师要保证探究讨论过程能够向着问题本质不断靠近，且对话期间应该将学生放在主体地位上，积极构建开放灵活的学习环境，通过相应的资源支持以及适时激励，确保学生探索的持续性.例如，应该选择怎样的实验情境，对哪些物理量进行测量？教师借助滑轮、绳子以及传感器等资源模拟电梯环境，展开探索，最终确定力和速度的关系具有瞬间对应性，教师可以对两者的运动曲线进行展示，让学生结合曲线探究能否对探究过程中的一些解释进行验证.

第三，预测应用.实验验证以后，同样要导入新的探究问题，如，若实验过程中绳子断裂，电梯呈现自由落体状态，则传感器会出现怎样的数值变化？这是物理上的完全失重状态，如果将一瓶水打开，瓶口向下进行自由落体运动，那么瓶中的水会流出来吗？请进行观点解释.随后由教师进行实验演示，让学生判定自己所见与预测有无差别，并进行解释.如果将水平抛向空中，其会出现怎样的现象？可以进行线下尝试.通过这种对未知的预测，可以达到引导学生的目的，使其对新问题予以解决，借此教师也可以合理评估学生对于知识的理解情况，并培养学生的高级思维以及知识应用能力.

第四，挖掘意义.在学生明确超重以及失重等概念，且建立起相应知识体系以后，教师还要引导学生对知识背后蕴含的意义进行探究，帮助学生更好地理解科技与社会环境的关系，使其能够产生较强的科学责任感.

最后，迁移内化.学生学习应该立足深度学习要求，结合元认知实现对新知识的批判性接收，以此来实现个人知识体系的有效构建与完善，并实现知识技能的合理转化，用于解决生活中的实际问题.该环节主要是基于互动建设环节开展的，需要教师引导学生应用已有知识框架总结的探究方法，应对新场景、新问题，以项目学习或者是个性化问题设置的方式，帮助其更好地进行知识内化与迁移，并在活动完成以后，开展相应的交流评价活动，在培养学生学科核心素养的同时，为其提升指明方向.

3结语

综上所述，在高中物理教学中，进行科学探究活动的设计与实施，不仅能够对学生的学习热情进行有效调动，对于学生学科核心素养的提升也有着非常积极的作用.因此，教师应该对相关工作保持重视，结合实际合理设计和组织开展探究活动，以此来提高高中物理的教学质量.

参考文献：

[1]陈奎延.高中物理课堂探究式教学活动的设计与开展实践[J].西部素质教育，2016（12）：163.

[2]陈俊杰.高中物理课堂探究活动中的问题设计[J].高中数理化，2019（06）：52.

[3]王晶.如何在高中物理课堂教学中设计探究性活动[J].中学课程辅导（教学研究）2015（26）：331-332.

[4]李旭栋.新课标下的高中物理探究式实验教学[J].新教育时代电子杂志（教师版）2016（43）：94.

[5]李益树.高中物理探究性问题的设计策略[J].福建教育学院学报，2016（03）：14-16.