基于探究性学习的高中物理数字化实验教学案例设计研究

基于探究性学习的高中物理数字化实验教学案例设计研究

中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2016）12-0131-02 1 引言 为了培养创新型人才，提升国民科学素养，世界各国都 在调整基础教育的培养目标，探寻更好的教学方式，实施课 程改革，探究式教学[1]越来越受到各国教育领域的重视。

以美英两国为代表的政府文件《美国国家科学课教育标准》 （1996年）和《国家科学教育课程标准》（英国，2000年） 中指出，科学教学中要融入探究性的研究活动 [2-3]。由此 可见，探究式教学是国际视野下教育改革的发展趋势，是转 变学习方式和课程实施的核心关键。本文基于探究式教学理念，结合高中物理实验教学 [4-5]的实际情况，转变教师的教学方法和学生的学习方法， 设计基于探究学习模式的高中物理数字化实验教学案例，通 过创设不同的问题情境，让学生利用数字化实验装备进行探 究学习，激发学生学习兴趣，培养学生的科学探究能力。

2 教学案例设计 本文以高中物理课程“机械能守恒定律”为例，采用探 究性学习教学方法，设计一个基于探究学习模式的中学物理 实验教学案例。具体的教学活动设计包含6个步骤。

1）教师通过情境导入和学生的自主活动，使学生对机 械能物理现象进行初步了解。

2）通过设问环节，教师将问题抛给学生，引起学生的 深入思考。

3）教师通过介绍动能、势能的互相转化和机械能概念， 使学生对已学物理知识进行温习，为此次教学内容的学习做 好铺垫。

4）教师再导入一个新的情境并设问，使学生对问题产生浓厚的兴趣。

5）利用教师的示范操作、学生的探究操作两种不同方 式研究两种运动过程中机械能是否守恒。学生以小组的形式 开展物理实验操作和讨论，通过多次实验操作和讨论思考， 在教师的归纳总结和引导下从实验过程中找出共性规律，得 出机械能守恒定律及其条件。

6）教师引出一些日常生活中的典型事例，引导学生判 断哪些实例是机械能守恒，哪些现象机械能不守恒。

此教学案例的教学活动流程图如图1所示。

在此教学案例的实施过程中，教师通过演示实验，向学 生演绎自由落体运动中机械能守恒的现象；
而学生则通过数 字化实验，系统探讨和验证摆锤运动过程中的机械能守恒现 象。

机械能守恒定律探究实验包括两个子实验过程：实验 （一）让学生从定性角度探究机械能守恒定律；
实验（二） 让学生从定量角度探究机械能守恒定律。实验（一）和实验 （二）的具体操作步骤可参照上海科学技术出版社出版的 《高中一年级第二学期物理（试验本）》[6]第49、50页的描述。

3 教学案例实施与效果分析 此教学案例在上海市某中学高一年级某班进行了教学 实施。该班级共有27名学生。在课堂教学过程中，5位研究 人员对学生的课堂表现进行了观察和记录，课后对学生进行 了课堂小测验和问卷调查。通过课堂小测验，进一步了解学 生对此课程知识点的理解和掌握程度。利用问卷调查，深入 分析学生的学习体验。

课堂小测验包含10个题目，每个题目计1分，满分10分， 从物理概念和实验操作等多个角度考查学生的掌握情况。课 堂小测验中，学生解答10个题目的平均正确率为73.3%，其 中最低得分为6分，最高得分为9分。测试说明学生掌握了大 部分课堂知识内容，学会了实验操作，对物理概念有了进一 步了解。

根据问卷调查的结果可知，51.86%的学生表示很喜欢或 比较喜欢物理学科，44.44%的学生表示感觉一般，3.70%的 学生表示不喜欢或很不喜欢物理学科；
81.48%的学生表示很 喜欢或比较喜欢做物理实验，剩余18.52%的学生表示感觉一 般，没有学生表示不喜欢做物理实验；
同时，调查结果还显示25.93%的学生认为物理实验对辅助学习物理课本上的知 识具有明显的作用，51.85%的学生认为有作用，22.22%的学 生认为物理实验的辅助作用一般，没有学生认为物理实验对 辅助学习物理课本上的知识毫无作用；
在物理实验过程中遇 到问题时，48.15%的学生会选择请教实验指导教师，51.85% 的学生会选择独自搞清楚问题出在哪里，没有学生选择忽略 问题继续往下做实验或直接放弃实验。

以上问卷调查的结果表明，物理实验有助于培养学生进 行科学探索和解决问题的能力，是物理教学中非常重要的一 个环节。

4 结论 在新一轮物理课程改革影响下，中学物理教学越来越重 视学生实验能力和探究能力的培养，将探究性学习的理念引 入物理学科教学是基础教育改革和发展的趋势。本文应用探 究式教学理念，创设问题情境，设计了高中物理机械能守恒 定律教学案例。课堂测验证明，这种新的教学方法的实施， 不仅能够帮助学生掌握大部分课堂知识，而且更容易激发学 生的学习兴趣。问卷调查分析了学生对物理课程学习的态度 和教学过程中的反应，为进一步引导学生学好物理课程提供 了有价值的参考。参考文献 [1]National Research Council （US）. National science education standards[S].National Academy Press， 1996. [2]楚奇志.中学物理探究式教学研究[D].长沙：湖南师 范大学，2007. [3]朱泽翱.乡镇高中物理探究式教学实施现状的研究 [D].长沙：湖南师范大学，2012. [4]李雪林.物理教学中探究性思想的渗透[J].中学物 理教学参考，2012（7）：8-9. [5]蔡于娟.中学物理探究式教学的实践研究[D].西 安：陕西师范大学，2014. [6]上海中小学课程教材改革委员会.高中一年级第二 学期物理（试验本）[M].上海：上海科学技术出版社，2004.