1、科学探究在高中物理课堂中的有效实施摘 要：科学探究是目前大力提倡的一种教学模式，随着素质教育的推动落实，科学探究在当今高中物理教学中发挥着重要的作用，它不仅扭转了学生被动学习的局面，还冲击着教师的思想认知。基于此，文章以高中物理学科为研究对象，首先阐述了科学探究的地位，其次论述了科学探究在高中物理教学中的作用，最后结合实际案例对科学探究在物理课堂的落实进行分析，期望在有效策略的指导与推动下改变当前的物理教学现状，从根本上提高学生的探究能力和物理学习效率。关键词：科学探究；高中物理；实际研究物理是自然学科的重要分支，以研究物质基本运动规律和物质基本结构为主要任务。物理学科自身的属性决定了采用科学
2、探究模式的有效性，为提高课堂效率的坚实保障。受到教师理解能力、教学能力等因素的影响，科学探究在高中物理课堂的落实效果也存在很大的不同。同时，高中生的不同态度也是影响科学探究学习效果的一个重要因素。一、科学探究在高中物理教学中的地位随着全新教学体系的建立，普通高中物理课程标准对高中物理教学提出了更高的教学要求。科学探究作为倡导的一个新型的教学模式，在物理教学中发挥着重要的作用，具体表现如下：第一，科学探究是学生对相关物理问题分析与研究的重要手段，在推动物理教学效率提高方面发挥着重要的作用。第二，在物理课堂教学中，通过明确目标、开展相应的探究活动，可以让学生在参与的过程中，提高他们发现、探索事物的
3、能力，并在其中感受到物理学习的乐趣1。二、科学探究在高中物理课堂教学中应用的作用普通高中物理课程标准明确提出，科学探究不仅是物理学习的目标，更是指导学生学习的有效方式，将其纳入物理课堂教学中来，旨在改变知识教学向探究过程的发展，进而培养学生敢于探索的创新精神，以为学生物理核心素养的发展奠定坚实的基础。（一）突出学生主体地位，把握学生真实情况要想提高科学探究的教学效率，必须明确当前高中生的物理学习情况，在关注学生知识生成、能力提高的同时，注重学生物理思维的培养。而这一目标的实现，需要教师加大对物理的探索力度，把握住存在的问题，提出有关的解决措施。科学探究模式的应用，促使学生真正参与到物理操作中来
4、，并以此为基础提出针对性的解决方法。鲁科版的物理教材内容差异很大，为了提高学生的适应力，教师只有加强探索与研究，科学设计物理实验，才能真正减轻学生的负担，让他们在参与学习中解决存在的各个问题，以真正地将科学探究的作用發挥出来。（二）立足多视角，拓宽教学方法以科学探究为引领的高中物理教学，要明确实验的教学地位，在开展中要为学生提供自主探索的空间，并且关注学生的自身需要。在这一过程中，教师作为引导者，不但要为学生提供宽松、良好的学习空间，还要注重对学生科学探究的引导，并通过创新教学方法优化学生的学习。例如：在鲁科版“向心加速度”的探究性学习中，通过自主探究、小组交流，深化了学生对加速度的理解，同时
5、还需要教师及时调整学生禁锢的思维，引导他们结合匀速圆周运动对本次实验开展思考，以在加强知识联系的同时推动高中物理教学的持续开展2。（三）基于科学探究，让学生掌握物理学习方法科学的方法是解决实际问题的有力工具。文章提出的物理学习方法包含观察法、实验法、类比法、假说法、数学法、建模法等。科学探究活动以科学的物理方法指导为工具，同样在学生参与的过程中还能让他们掌握物理学习方法。例如：实验可以让学生自主整理实验需要的材料、自主设计与开展实验，在这一过程中掌握设计与构思实验的方法，通过对实验数据的分析与研究提出自己的某个观点，并借助数学方法来计算。（四）开展实验教学，培养学生的逻辑思维能力实验作为物理教
6、学的重要板块，需要教师在科学探究模式的应用中明确好目标、重难点，并尝试从不同的角度培养学生的能力。要想借助科学探究加强实验教学效果，就需要教师有意识培养学生逻辑思维能力，比如：在“能的转化与守恒”的学习中，教师则要在把握学生情况的基础上，科学分组，以小组为单位开展探究实验，通过小组成员整理材料、合理分工、开展实验、进行讨论等环节，可以培养学生的逻辑思维能力，进而提高高中物理教学质量与效率3。三、高中物理开展科学探究存在的问题及原因（一）存在的问题1.教师在科学探究中存在的问题大多数教师对科学探究的认识仅停留在浅层，因教师自身理论知识缺乏，同时受到课时紧张、探究模式不完善等问题影响，最终导致教师
7、无法对学生科学探究能力做出有效的评价，学生无法准确把握住科学探究课堂主旨。2.科学探究实践教学中的问题目前，科学探究在高中物理课堂应用的过程中，教师起着绝对的主导作用，学生则处于探究的被动地位。教师为了尽快完成探究任务，会提前设定好探究流程、步骤，让学生按照思路走，学生难以真正体会到探究的乐趣。而在最后探究结果的分析中，教师来做最后的总结，这样不仅弱化了学生的主体地位，而且无法帮助学生建立起系统的探究体系。3.高中生探究能力的问题笔者通过对本校高中生的一组调查问卷可以了解到：当前高中生的探究能力普遍薄弱，特别体现在提出问题、实验设计、对实验结果的分析上。通过前期对学生探究能力的监测，采取工作单
8、的方式制订评价量表，可以了解到学生在实验设计、结果分析上的能力很低。同时，学生因过分注重结果忽视了对探究过程的反思4。（二）产生问题的原因笔者从教师、教学、学生三个方面对高中物理科学探究存在的问题进行了系统分析，得到学生的有效学习与自身、课堂、教师有着密切关系。以下笔者结合自身的教学实践，对高中物理科学探究效果较弱的原因进行了分析：1.教师自身的原因因教师对科学认知不全的原因，导致在课堂教学中与实际脱节，虽然学校组织教师参加各项培训，也对先进的理论有了一定的了解，但教师却没有深入思考理论与实践教学的关系，难以推动科学探究课堂的稳步开展。一方面，大部分教师仅在公开课、讲评课中采用探究学习。甚至还
9、有一些教师表示，自己习惯了传统的教学模式，不想尝试新的，即便尝试了效果也未必好。另一方面，受到传统教学的影响，学生被禁锢在书本与物理课堂上，教师为了保证学生学习时间、课堂进度，很少组织学生开展探究活动。2.物理教学大环境的影响受到高考的影响，高中生每天需要面对诸多的学科和学习任务。高中物理在课程安排中，一周大约3节课，一节课一般为45分钟。在这有限的课时和短暂的物理课堂中，教师需要向学生传输大量的知识。以“自由落体规律”为例，需要教师教授明确自由落体定义、特点、加速度等基础概念，但如若组织学生开展科学探究课堂则进度无法保证。因此，大部分教师还是选择了讲与练结合的方式，小部分教师即便是采取了科学
10、探究模式也未能深入其中。3.高中生当前的科学探究力通过前期的问卷调查可以了解到：高中生的科学探究能力非常薄弱。究其根源在于学生很少参与科学探究活动。学生长期处在讲练结合的教学模式下，习惯了教师向自己“塞”知识而不是自己主动建构，更没有探究的意识。很多时候，学生的思维刚打开，教师就完成了知识讲述。实验作为物理教学的重要板块，在提高学生科学探究能力方面发挥着重要的作用，但是对面临高考压力的高中生来讲，很难进行一次有意义的探究实验。虽然很多教师认识到了实验教学的重要性，但大多数教师都是提前设计实验方案、流程、素材，并在课堂为学生演示，剩下仅有的15分钟指导学生自主探究，很明显缺少实验空间与时间的探究
11、无法达到既定的效果与目的5。四、科学探究在高中物理课堂中的有效实施目前，课堂活动几乎都掌控在教师手中，一味地向学生“灌输”知识，忽视他们探究能力的发展，不但降低了教学效果，而且无法满足当今社会对人才的需要。随着教学改革的进一步推进，加强教学改革与创新刻不容缓。因此，文章从如下几个方面对科学探究在高中物理课堂的应用进行了深入研究：（一）革新教师理念，推动科学探究课堂的有效开展虽然教师认识到了科学探究对学生发展的重要性，但在具体应用中却存在诸多问题。因此，增强教师的认识，将科学探究有效地融入课堂活动中非常重要。1.革新教学理念笔者通过问卷调查了解到，很多教师表示新理念、新技术可以推动科学探究课堂的
12、稳步开展，但行为还存在于旧标准上。例如：新标准强调小组交流、重视信息技术的应用，但在科学探究模式引领下的物理课堂上，很少有教师积极开展。面对当下的教学现状，教师必须改变理念，把握住科学探究的特征、特点，并积极创新教学模式，以从根本上提升高中生的科学探究能力。2.将科学探究纳入物理实践教学中教师之所以不敢采用科学探究模式，一怕麻烦，二怕无法取得有效的效果，这样一来科学探究模式就无法被应用于物理实践中，学生探究能力的提高自然也成了空话。因此在具体的教学开展中，教师要有计划地将科学探究纳入物理课堂中，通过积极整合、有效设计，建立起一套属于自己的科学探究体系。而这一目标的实现，需要教师认真分析教材，并
13、平衡好课堂各要素的关系，有序开展科学探究活动。可见，教师只有敢于突破、勇于创新，才能取得不错的效果6。3.对学生做出科学的评价虽然部分教师开展了科学探究活动，但评价方式依然老套，在这种评价模式下因缺乏统一的标准，无法对学生探究过程表现、思维发展、学习态度做好记录，进而降低了科学探究活动的开展效果。因此，教师要探寻一套适合科学探究活动的评价体系，比如：依然采取工作单的方式对科学探究进行量化评价。4.允许学生质疑，指导学生开展反思教材中的实验，教师已经反复进行了N次，对实验注意事项、在何处开展思考非常熟悉。因此，教师在指导学生开展科学探究的过程中，会依照以往的流程走，其结果自然与书本结论相一致。但
14、学生自主科学探究的结果却并未与课程相一致，教师都会将其判断为“做错了”，要求学生重新反思实验设计与流程，并找出与书本中不相符的地方，而并非和学生一起分析这种结果出现的原因。与此同时，因实验时间受到限制，学生做完实验就会急匆匆离开教室，无法对实验过程、数据的分析、结果进行有效的把握，以至于即使实验成功了，他们也没有获得丰富的经验，并且也不知道实验失败的原因。因此，教师要特别注意，要为学生提供实验结论与结果的质疑时间，并和学生一起思考，在共同探讨中解决问题。（二）培养学生的物理学习兴趣，提升学生的课堂参与度物理是一门紧密联系生活的学科，生活中处处可见物理的身影。俗话说：“兴趣是推动学生学习的最大内
15、驱力。”教師只有从兴趣着手，加强物理知识与现实生活的联系，并为学生构建生活物理情境，才能让学生感受到物理的实用价值，才能促使学生全身心地进入物理课堂中来。例如：在鲁科版物理知识点“形变与弹力”的学习中，高中生经历了初中物理学习与生活经历，对弹力有一定的认识。因此，在课堂讲解中，教师无须在弹力概念上下功夫讲述，但是可以创新教学模式激活学生的探究精神。具体开展如下：为学生展示弯曲锯条，一头放上粉笔头，放手粉笔弹起；压缩弹簧一端放小球，放手后小球弹起的演示实验，并提出问题：锯条与弹簧在力的作用下发生形变，放手后为什么小球和粉笔头会被弹起？这样便可以唤醒学生探究的心理，而在教师的逐步引导下、学生对多次
16、实验的分析与归纳中，总结出弹力产生的条件：直接接触、产生弹性形变，以深化学生对本节知识的理解。（三）科学选择探究内容，提升高中生的探究力上述，文章已经明确了科学探究的地位以及作用，科学探究需要在做好知识教学的同时注重学生科学技能的培养，并在这一过程中端正学生的科学探究态度，促使其良好学习习惯的养成。在科学探究模式引领下的物理课堂教学中，教师不仅是知识的传输者，更是课堂的精心策划者、学生思维发展的引导者。这就要求教师在开展教学中，把握住学生的规律、学习需要，并通过精选内容推动科学探究物理课堂的有序开展。1.精选探究物理知识高中物理知识分为理论、实践两大类别，理论是对事物存在状态、表现出的特定现象
17、的高度概括，主要告诉学生事物的本质。在理论学习中，一般是以教师的传授为主，这类内容无法应用于探究性课堂中。在物理实践知识的学习中，需要学生整合知识、工具和方法解决各种问题，不但需要学生明确要完成的任务，还要把握任务完成的具体方法。但实践教学不同于理论授课，实践更强调将学生置身于相应的情境中，让他们产生认知矛盾和探索的欲望，并积极寻找解决的路径，并在这一过程中汲取知识、提高能力。2.将科学探究思想渗透于理论授课中科学探究思想要贯穿于整个物理课堂中，不能因内容不同就人为割裂知识学习与科学探究思想。身为一名合格的高中物理教师，必须将科学探究思想纳入整个物理活动中来，让学生通过大量感性的认识上升为理性
18、思维，但理论知识更偏向概念与规律，因此加大了科學探究的融入难度。在此基础上，文章提出了可以加强与生活联系的观点，通过提问、设疑来发散学生的物理思维。例如：在“功与能”的学习中，功与能概念性与抽象性很强，在此内容的学习上，教师可以探寻这部分内容与生活相关联的现象，例如：两名同学将小钢球放在纸巾上，小钢球静止，教师将小钢球举高，让学生观察小钢球落下后纸巾是否被损坏，以深化学生对功与能的感性认识。3.运用科学探究开展实践教学作为一名物理教师，必须认识到科学的方法是提升教学质量的关键因素。而学生对科学方法的掌握、探究能力的提升是一个循序渐进的过程，如果教师只会单纯地指导学生记忆知识，则会抑制学生科学思
19、维模式的形成。因此，在对实践物理知识探究中，教师必须加强探究方式的应用。例如：在鲁科版物理知识点“感应电流的方向”的学习中，在学生掌握感性电流产生条件、掌握“磁生电”的实验方法的基础上，引导学生以小组为单位对“感性电流方向与哪些因素有关”进行验证，各小组商讨中明确了探究的几个主题：“磁通量变化”“原磁场方向”“线圈的绕向”等，然后各小组基于自己的探究主题开始整合素材、设计计划、开展实验、数据分析等一系列活动，最后要求小组将自己的实验结论展示在电路图上。教师和其他小组对其开展评价，而且教师要根据学生的实验结果做出最后的总结。在这一实践探究中，通过小组合作方法的应用不单发散了学生的思维，而且推动着
20、其科学探究思维的形成。4.组织实践活动延伸课堂探究在科学探究活动中，学生的课堂兴趣逐渐地向课外延伸，为他们的持续探究奠定了基础。在课堂学习中，学生的新想法无法在课堂得到展示，这就需要教师整合课下时间指导学生探究，让他们在动手操作中发现问题、解决问题，以促进学生智力的发展。新时期背景下的物理教学要跳出课堂的限制，通过组织学生开展课外活动提高学生的知识应用能力。物理作为一门与生活、社会紧密联系的学科，需要教师在把握学生认知、物理内容的基础上，组织学生开展课外探究活动。例如：在“动力学”的教学中，教师则可以为学生布置一项任务“观察自行车构造，掌握简单机械原理”，在学生做任务的过程中会提出这样的疑惑，
21、“为什么通过两脚蹬力才能推动自行车的前进”，并让学生带着问题回归到课堂学习中来，以深化对这部分知识点的理解。当然，在完成相关知识学习之外，教师还可以鼓励学生自制生活用具，以在培养学生创新精神的同时提高学生的动手操作力。教师还可以为学生推荐相应的物理网站与杂志，通过参与物理话题讨论、听专家讲座来唤醒自己的科技意识，有效提高自身的探究力。（四）精心设计探究过程，指导学生高效完成探究任务高中物理科学探究共分为提出问题、猜想、设计实验方案、开展实验、数据整理、分析研究、小组交流、教学评估几大阶段。在具体的探究中，教师必须根据学生情况、物理内容构建相应的情境，以指导学生采取科学的方法完成物理探究任务。1
22、.科学安排探究环节物理科学探究活动的开展要与当今高中生思想、认知相符合，而且需要教师把握学生的物理学习规律，通过从简到繁的顺序完成对整个物理知识的探究。尤其是刚进入高中的学生，这是他们从初中向高中学习的过渡阶段，教师只有适当地安排探究活动，才能保持学生持续地探究兴趣，具体需要从各环节入手。2.拓宽探究活动形式为了推动科学探究在高中物理课堂的不断落实，物理教师必须把握住科学探究的特征，绝不能禁锢在某个模式中。在具体的教学开展中，要平衡好各方面的因素，通过对比与分析拓宽探究活动的形式，为学生构建起宽松、良好的氛围，以推动物理探究活动的有序开展。3.加强探究活动和其他方式的结合鲁科版高中物理知识内容
23、丰富、结构优化，但并非所有的知识都可以探究式的方法开展，还有很多可行的方法。科学探究并非万能的，需要教师根据教学内容、学生实际需求，积极探寻科学探究模式和其他模式的结合点，以共同推动高中物理教学迈入新的阶层。结束语综上所述，新时代下对物理教学提出了新的要求。科学探究在高中物理课堂的不断落实体现着我国物理教学的改革与发展。对教师来讲，这是对传统教学的有效突破，对高中生来讲是锻炼他们能力的有效方法。科学探究模式在物理课堂的应用没有固定的模式可循，需要教师在实践中加强反思与总结，从发展视角指导学生探究，以推动高中物理教学的稳步前进。因此，在日后的物理科学探究活动中，教师要在把握学生情况、物理内容的基础上，将科学探究有意识地融入物理课堂中来，以促进学生良好习惯的养成，并推动高中生物理探究能力的稳步提升。
