在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力有效策略摘要：本文探討了“問題引領(lǐng)式教學(xué)模式”在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，分析了該模式在教學(xué)的

作用及價(jià)值，并提出在教學(xué)中以問題為主線，以實(shí)驗(yàn)為載體的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。通過該

教學(xué)模式可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮其主體意識(shí)，通過探究問題發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力，培

養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)栴}引領(lǐng)；科學(xué)探究；核心素養(yǎng)

自新課程改革實(shí)施以來，培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)成為物理學(xué)科教學(xué)的根本目標(biāo)。物理學(xué)科

核心素養(yǎng)包括物理觀念、科學(xué)探究、科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。何為科學(xué)探究？科學(xué)探究是

指基于觀察和實(shí)驗(yàn)提出物理問題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和制定方案、獲取和處理信息、

基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋，以及對(duì)科學(xué)探究過程和結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估、反思的能力?？茖W(xué)探究是形成核心素養(yǎng)的主要途徑。

美國(guó)著名的教育學(xué)家斯瓦布曾指出，學(xué)生如果要想理解科學(xué)研究方法，最好的方式就是自

己積極參與到探究過程里來。教師應(yīng)該給學(xué)生呈現(xiàn)科學(xué)探究的方式，讓學(xué)生用探究的方式學(xué)習(xí)

科學(xué)知識(shí)。在實(shí)驗(yàn)課中我們就可以以問題引領(lǐng)的模式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力。

問題是探究的起點(diǎn)、探究的動(dòng)力源。在物理課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生知識(shí)的獲得不能簡(jiǎn)單依

賴?yán)蠋煹闹v授，必須凸顯問題引領(lǐng)得價(jià)值——學(xué)生在一定的問題情境下，基于老師對(duì)事物的性

質(zhì)、規(guī)律及事物間內(nèi)在聯(lián)系的設(shè)問、引導(dǎo)，通過積極思考、主動(dòng)探究獲得。

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有四個(gè)環(huán)節(jié)：確立實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、明確實(shí)驗(yàn)原理、確定實(shí)驗(yàn)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

數(shù)據(jù)處理及誤差分析。四個(gè)環(huán)節(jié)層層遞進(jìn)，每個(gè)環(huán)節(jié)都要緊扣問題導(dǎo)向，不斷啟發(fā)學(xué)生，開闊

他們的思維，直至掌握相關(guān)原理。

創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生探究意識(shí)----確立實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

愛因斯坦曾說過：“我成功的秘訣就是思考思考再思考”。那么老師怎樣把學(xué)生引入這個(gè)

思考、探究的大門呢？那就是“問題”。創(chuàng)設(shè)良好的問題情境,可以讓學(xué)生在主動(dòng)意識(shí)的推

動(dòng)下，全身心地投入到物理教學(xué)活動(dòng)當(dāng)中,進(jìn)而獲得最佳的物理學(xué)習(xí)效果。

案例一：在探究“自由落體是加速度為g的勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的探究實(shí)驗(yàn)中，我們可是創(chuàng)

設(shè)自由落體與非自由落體運(yùn)動(dòng)的對(duì)比情景（在空中下落的降落傘、在真空中自由下落的重物，

重物所受空氣阻力很?。?，強(qiáng)烈的對(duì)比情景使生更像明確自由落體運(yùn)動(dòng)究竟是怎樣的運(yùn)動(dòng)，于

是設(shè)置問題如下：1.自由落體是一種什么樣的運(yùn)動(dòng)？

2.自由落體運(yùn)動(dòng)又有怎樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律？我們能不能用實(shí)驗(yàn)來探究一下呢？

案例二：比如在探究“兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，我們要區(qū)分矢量和標(biāo)量求

和的方法，以及找到求解矢量和的方法。我們可以設(shè)置如下問題情境：用一支彈簧稱量重為

10N的重物，所需要的力F=10N，用兩只彈簧稱量該重物，當(dāng)兩力成一定角度時(shí)（若F1=F2,二

者夾角為120

0,則F1=F2=10N），顯然分力F1加F2不等于合力F。學(xué)生看到的實(shí)際情境與常規(guī)認(rèn)

知不符，為進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生探究意識(shí)設(shè)置如下問題：

1.顯然矢量和標(biāo)量求和的方法顯然不同，那么矢量求和遵循什么法則呢？下面我設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

來探究一下。

在實(shí)驗(yàn)過程中，我們通過創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生的求知心理，從而把學(xué)生引入探究問題

答案的情境中，激發(fā)了學(xué)生要尋求答案的探究意識(shí)。

依據(jù)已有認(rèn)知導(dǎo)出問題———明確實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有的問題是老師主動(dòng)設(shè)置的，也有的問題是學(xué)生從的既有知識(shí)中生發(fā)的，而

生發(fā)出的問題更能夠點(diǎn)燃學(xué)生思維的火把，因?yàn)樗浞址从沉藢W(xué)生對(duì)知識(shí)的理解更進(jìn)一步的探

究欲望，為此，教師務(wù)必要?jiǎng)?chuàng)造這樣的情境，并及時(shí)抓住生發(fā)的問題，引領(lǐng)學(xué)生梳理實(shí)驗(yàn)，明

確實(shí)驗(yàn)原理。

案例一：在“自由落體是加速度為g的勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的探究實(shí)驗(yàn)之前，學(xué)生就學(xué)習(xí)了

用電火花計(jì)時(shí)器打出的紙帶研究小車運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)方法。所以學(xué)生在已有認(rèn)知的基礎(chǔ)上自然

就會(huì)產(chǎn)生這樣兩個(gè)問題：

1.用怎樣的實(shí)驗(yàn)探究自由落體物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律呢？

2.用實(shí)驗(yàn)探究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律需要測(cè)量哪些物理量呢？

根據(jù)紙帶測(cè)得數(shù)據(jù)，并求解物體的速度和加速度，進(jìn)而設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案。

案例二：在“測(cè)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生學(xué)習(xí)了閉合電路歐姆定律的內(nèi)

容(

r

R

E

I

同時(shí)也可以寫出：

),

所以學(xué)生很容易想到用簡(jiǎn)單、

可行的理論測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的原理，此時(shí)，教師要因勢(shì)利導(dǎo)，推動(dòng)學(xué)生產(chǎn)生這樣的思考：

想用實(shí)驗(yàn)測(cè)出一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻，我們可以選用什么樣的原理來測(cè)量呢？這樣，學(xué)生

便可根據(jù)原理設(shè)計(jì)出相關(guān)的實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行更有效的、有針對(duì)性的學(xué)習(xí)。層層設(shè)問，創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?--確定實(shí)驗(yàn)方案

U

E

Ir

Rr

ER

U

在實(shí)驗(yàn)中，我們要用簡(jiǎn)單的、操作性強(qiáng)的模型來模擬生活中的現(xiàn)象，使我們的實(shí)驗(yàn)方案可

控可調(diào)整，以滿足探究的條件。為此，教師就需要層層設(shè)問，促使學(xué)生在“問題串”的引領(lǐng)下

充分調(diào)動(dòng)自己的思維，進(jìn)而創(chuàng)建出實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

案例一：在探究“自由落體是加速度為g的勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的探究實(shí)驗(yàn)中，自由落體運(yùn)

動(dòng)是指物體在沒有空氣阻力下的自由下落。為了獲得一個(gè)合適的模型，需要我們尋找一個(gè)在自

由下落過程中重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于阻力的研究對(duì)象。于是，可以設(shè)置問題如下：

1.為了滿足重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于阻力，我們選誰為研究對(duì)象？

這樣就先確定了研究對(duì)象，繼而，我們還要明確實(shí)驗(yàn)方案：在實(shí)驗(yàn)中為保證重錘的重力遠(yuǎn)

大于空氣阻力。為此，可以繼續(xù)設(shè)置問題：

2.實(shí)驗(yàn)中我們都需要注意哪些問題？（1）下落在實(shí)驗(yàn)過程中我們要先固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要怎樣固定呢？為什么呢？（2）然后要把紙帶穿

過計(jì)時(shí)器連接重物，安裝好實(shí)驗(yàn)器材準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，釋放紙帶前，紙帶的擺放需要注意哪些問題呢，

為什么呢？

通過問題串，層層設(shè)問激活思維、開闊思路，讓一個(gè)個(gè)“為什么”，像輕風(fēng)吹動(dòng)的蒲公英，

促使學(xué)生的思維發(fā)散開來。環(huán)環(huán)相扣的問題串使得學(xué)生大腦飛速轉(zhuǎn)動(dòng)，層層探究，逐步確定實(shí)

驗(yàn)方案，進(jìn)而，切實(shí)地提升了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。

案例二：在探究“影響感應(yīng)電流方向的因素實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)原理抽象，學(xué)生很難理解實(shí)驗(yàn)方

案。為更好的理解實(shí)驗(yàn)方案，構(gòu)建合適的模型，可以設(shè)置如下問題：

首先在實(shí)驗(yàn)（條形磁鐵的N,S極分別插入，拔出線圈）中學(xué)生獲得知識(shí)的表象：四種不同

的情形下感應(yīng)電流的方向。學(xué)生清楚了感應(yīng)電流的方向，還是很難清楚電流的方向與什么因素

有關(guān)，于是設(shè)置如下問題：

1.根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因：線圈中磁通量發(fā)生變化。那么，我們就有必要判斷線圈內(nèi)磁

通量變化的情況，四種情況下線圈中磁通量是怎樣變化的？

但由于此結(jié)論埋藏之深，獲知很難一步到位，便繼續(xù)設(shè)問：

2.由于感應(yīng)電流在線圈中也有磁場(chǎng)，我們不如研究原磁場(chǎng)與感應(yīng)電流磁場(chǎng)的關(guān)系,四種情

況下感應(yīng)電流的磁場(chǎng)是什么樣的？與感應(yīng)電流的磁場(chǎng)有什么關(guān)系？（什么情況下二者相同，什

么情況下相反？）

如此，問題環(huán)環(huán)相扣，推動(dòng)學(xué)生逐步遞進(jìn)探究，不斷創(chuàng)建優(yōu)化模型，完善實(shí)驗(yàn)方案。

設(shè)計(jì)進(jìn)階性問題、促進(jìn)深度學(xué)習(xí)---數(shù)據(jù)處理與誤差分析通過實(shí)驗(yàn)獲得了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但這并不是實(shí)驗(yàn)結(jié)論。結(jié)論需要通過數(shù)據(jù)處理獲得，并以科學(xué)

的方式表達(dá)出來，我們可以通過觀察、計(jì)算、圖像等方法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和進(jìn)行誤差分析。而往

往實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、誤差分析也是整個(gè)實(shí)驗(yàn)中理論分析的高潮、整個(gè)實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)。這就需要學(xué)生進(jìn)入

更深度的思考，讓思維進(jìn)階。為達(dá)到此目的，我們可以設(shè)置進(jìn)階性的問題讓學(xué)生的思維層層遞

進(jìn)，進(jìn)入深度學(xué)習(xí)。

案例一：“測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生獲得了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（多組路端電壓與電流），

除了可用閉合電路歐姆定律直接計(jì)算求得電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻外，為更直觀體現(xiàn)規(guī)律且同時(shí)減小

誤差，設(shè)置問題：

1.我們還可以用什么數(shù)學(xué)方法求得電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，并能減小實(shí)驗(yàn)誤差呢？

2.如何根據(jù)這種方法求得電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻？

3.我們能這種方法分析系統(tǒng)誤差，并找到減小誤差的方法嗎？

案例二：在探究“自由落體是加速度為g的勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的探究實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生獲得了

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為更直觀體現(xiàn)物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)置問題：

1.如何直觀的體現(xiàn)物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律呢，并能減小實(shí)驗(yàn)誤差？（那就是需要學(xué)生明確v-t

描述物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的優(yōu)越性，以及用v-t圖象描述運(yùn)動(dòng)規(guī)律的方法）。

2.為深入了解物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，我們?nèi)绾吻蠼馕矬w的加速度？

再如，在誤差分析時(shí)：當(dāng)?shù)玫綄?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，比較學(xué)生得到的加速度g與當(dāng)?shù)氐膅值比較并設(shè)

問：3.測(cè)量值為什么小于真實(shí)值？為什么大家的測(cè)量值都不一樣？

如是，具有進(jìn)階價(jià)值的問題助力著學(xué)生的高質(zhì)量學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)