課題項(xiàng)目：文章系福清市教育科學(xué)研究課題《指向深度探究的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究》（課題編號：FQ2023GH043）的主要研究成果。

作者簡介：陳主生（1985～），男，漢族，福建福州人，福建省福清華僑中學(xué)，研究方向：高中物理教學(xué)。

摘? 要：高中物理課程的教學(xué)內(nèi)容比較多，與數(shù)學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)和地理學(xué)課程都有一定的聯(lián)系，對學(xué)生綜合素養(yǎng)的要求較高，學(xué)習(xí)難度也比較大。實(shí)驗(yàn)作為高中物理課程必不可少的組成部分，做好其教學(xué)工作能夠有效提升物理學(xué)科的總體教學(xué)質(zhì)量。所以，教師應(yīng)該通過對教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐的創(chuàng)新，樹立學(xué)生的主體地位，推動學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中主動且深度開展學(xué)習(xí)探究，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，師生相互配合創(chuàng)造出優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)；深度探究；高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號：G633.7??? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A??? 文章編號：1673-8918（2024）08-0116-06

新課程、新教材和新高考給高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來了巨大的變化，如何通過物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的探究能力與核心素養(yǎng)已經(jīng)成為教育界普遍關(guān)注的一個(gè)重要問題。在此背景下，高中物理教師應(yīng)該擺脫傳統(tǒng)的、知識型教學(xué)的思維，在思路和方法上進(jìn)行創(chuàng)新，以新穎的設(shè)計(jì)反映時(shí)代發(fā)展的步伐和學(xué)生成長的需求，為國家和社會輸送具備探究和創(chuàng)新能力的優(yōu)秀人才，同時(shí)也使物理知識技能真正成為學(xué)生認(rèn)知體系的組成部分，能夠幫助他們解決現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際問題。

一、 高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)存問題

所謂“深度探究”指的是一種學(xué)習(xí)狀態(tài)，是師生在教學(xué)中達(dá)到“深度學(xué)習(xí)”水平的必然渠道。深度探究需要學(xué)生實(shí)現(xiàn)對知識的深入理解，能夠在情境中有效運(yùn)用知識技能，解決現(xiàn)實(shí)中的物理問題，增強(qiáng)學(xué)生的思維能力，是高中生物理學(xué)科核心素養(yǎng)持續(xù)發(fā)展的重要前提條件。但是，在傳統(tǒng)應(yīng)試教育思想的影響下，高中物理教學(xué)，包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)，缺少“深度探究”，學(xué)生主要解決的是題目中的“現(xiàn)成”問題，與現(xiàn)實(shí)生活沒有密切關(guān)系，學(xué)習(xí)本身以比較被動、機(jī)械的模式為主。

在上述教學(xué)模式下，學(xué)生無法全身心地投入學(xué)習(xí)活動，學(xué)習(xí)過程主要是被動接受教材上的知識內(nèi)容和對教師實(shí)驗(yàn)示范的簡單模仿，缺少對知識的質(zhì)疑和批判、對實(shí)驗(yàn)過程的思考以及對學(xué)習(xí)收獲的驗(yàn)證和鞏固。相應(yīng)的，學(xué)生對已經(jīng)完成的學(xué)習(xí)活動開展反思，也以“知識性”的反思為主，即判斷結(jié)果的“對錯(cuò)”，缺少對整個(gè)學(xué)習(xí)過程的分析以及對知識的遷移和應(yīng)用。這使得學(xué)生難以體會物理學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)原理、思維方法與實(shí)際價(jià)值，無法達(dá)到全面培養(yǎng)學(xué)生物理課程核心素養(yǎng)的良好效果。

二、 高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)存問題的產(chǎn)生原因

（一）缺少對學(xué)生興趣的激發(fā)

高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)存問題，是由各方面原因所共同構(gòu)成的。這些原因?qū)е聜鹘y(tǒng)教學(xué)模式缺少對學(xué)生自主探究的關(guān)注，有助于學(xué)生深度探究的教學(xué)方法大量缺失。比如，以往高中物理教師在知識型教學(xué)模式下缺少對學(xué)生興趣的有效激發(fā)。部分高中物理教師鮮少開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，還有的教師雖然組織了實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動，但對學(xué)生提出了較多的限制。從實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，已經(jīng)“提前”被教師所規(guī)劃好。學(xué)生出現(xiàn)任何不同的操作，或者結(jié)果與最初的設(shè)計(jì)不一樣，就會被教師認(rèn)為實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)了問題或錯(cuò)誤。在這樣的情況下，學(xué)生感到動手實(shí)踐缺少實(shí)際意義。

因?yàn)樵趯W(xué)生看來，他們只是要記住知識而已，教師已經(jīng)給出了這些知識，實(shí)驗(yàn)只是教師為了驗(yàn)證大家是否“記熟”了理論知識，而不是去探索物理現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)操作也不過是在對教師進(jìn)行模仿。學(xué)生對此感到枯燥無趣、浪費(fèi)時(shí)間。高中生不參與或者很少參與物理實(shí)驗(yàn)，動手能力差，缺乏解決實(shí)際問題能力的現(xiàn)象因此而屢見不鮮。雖然高中生所學(xué)習(xí)的物理知識還達(dá)不到非?！吧願W”的程度，但他們?nèi)匀粫杏X到一定的學(xué)習(xí)難度，因?yàn)槠漕^腦中存在大量沒有經(jīng)過實(shí)踐整合的、抽象的知識點(diǎn)，并不足以帶領(lǐng)他們領(lǐng)略豐富多彩的物理世界。

（二）缺少對教學(xué)模式的創(chuàng)新

在以往的教學(xué)實(shí)踐中，已經(jīng)有部分高中物理教師發(fā)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題，認(rèn)識到傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)無法跟上時(shí)代的發(fā)展。新型的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該讓學(xué)生經(jīng)歷物理學(xué)研究的一般過程，能夠獲得令學(xué)生感到充滿收獲感和成就感的探究體驗(yàn)，為自己成功的預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果或優(yōu)秀的動手能力而欣喜，感受自身物理課程核心素養(yǎng)的持續(xù)進(jìn)步。要讓學(xué)生在這樣積極向上、能夠滿足自身成長需求的氛圍下順利地吸收所學(xué)知識，用于克服學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的各種困難，逐漸學(xué)會調(diào)整自己的學(xué)習(xí)探究方法，配合教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的優(yōu)化或開展新的學(xué)習(xí)實(shí)踐。

然而，部分高中物理教師產(chǎn)生上述認(rèn)識后，并不是對教學(xué)模式進(jìn)行創(chuàng)新，而只是增加高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)間比例，對學(xué)生的動手操作提出更多、更加嚴(yán)格和細(xì)致的要求，寄希望于學(xué)生能夠因此而得到更為充實(shí)的實(shí)驗(yàn)體會。結(jié)果適得其反，增大了學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力，使得學(xué)生產(chǎn)生了更多的挫敗感，沒有感到實(shí)驗(yàn)的有趣，也缺少成功的喜悅，反而對物理實(shí)驗(yàn)感到畏懼、退縮，對“為什么實(shí)驗(yàn)總是不成功”“為什么理論知識與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不匹配”等問題感到非常困惑，乃至逐漸失去對物理實(shí)驗(yàn)的興趣和信心。

（三）缺少對教學(xué)設(shè)計(jì)的優(yōu)化

教學(xué)模式的僵化導(dǎo)致了教學(xué)設(shè)計(jì)不能根據(jù)實(shí)際需要及時(shí)地優(yōu)化完善。根據(jù)具體教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)的不同以及學(xué)生在不同階段所表現(xiàn)出的能力發(fā)展程度與成長需要，高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該有靈活的設(shè)計(jì)，不能千篇一律。比如，“運(yùn)動的描述”一章，可以由學(xué)生利用家中物品進(jìn)行簡單實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)交給學(xué)生自己。學(xué)生可以結(jié)合數(shù)字設(shè)備進(jìn)行視頻拍攝等記錄實(shí)驗(yàn)過程，課堂上再進(jìn)行演示、分享，與教師的實(shí)驗(yàn)示范進(jìn)行對比，找到并解決自身實(shí)驗(yàn)中存在的問題，實(shí)現(xiàn)對理論知識的深度理解。

而同樣是“運(yùn)動的描述”，如果實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不夠靈活，可能需要學(xué)生必須在實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)，學(xué)生要達(dá)到非常嚴(yán)格的要求，乃至進(jìn)行大量對于速度和加速度的繁瑣計(jì)算。這本來應(yīng)該屬于對生活實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步優(yōu)化，而不是直接呈現(xiàn)給學(xué)生，增大學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。又如，實(shí)驗(yàn)探究力的合成、分解或共點(diǎn)力的平衡，本來可以使用有趣的網(wǎng)絡(luò)視頻激發(fā)學(xué)生的興趣，讓學(xué)生以類似“疊積木”的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，展開趣味的實(shí)驗(yàn)探究活動。但教師的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)只是讓學(xué)生對很簡單的問題進(jìn)行受力分析并進(jìn)行有限的調(diào)整和反復(fù)的計(jì)算，很難起到較好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

三、 深度探究對高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性

相較于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，深度探究有賴于學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)動機(jī)和自我發(fā)展需要，在新課程、新教材和新高考的指導(dǎo)下進(jìn)行，能夠從根本上解決現(xiàn)存的各類問題。通過對“深度探究”的理解，高中物理教師能夠擺脫傳統(tǒng)的應(yīng)試教育思維，教學(xué)的思路、方法和手段會更為靈活，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠?yàn)樘岣邔W(xué)生綜合的學(xué)習(xí)能力及核心素養(yǎng)而服務(wù)。高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠出現(xiàn)新的形態(tài)，教師得以完善教學(xué)策略，學(xué)生獲得更為充實(shí)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)“教學(xué)相長”，乃至成為高中物理教學(xué)質(zhì)量整體進(jìn)步的突破口。

深度探究的重要性，還在于能夠給師生雙方提供一個(gè)看待高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新視角，即站在物理學(xué)本質(zhì)的角度，把實(shí)驗(yàn)作為物理現(xiàn)象的探索，鼓勵(lì)學(xué)生大膽假設(shè)、小心求證，以科學(xué)的思維為基石放飛想象力，對尚未實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的物理現(xiàn)象進(jìn)行各種猜測，再通過符合科學(xué)規(guī)范的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己的猜測是否正確。如果結(jié)果與預(yù)期不符，深度學(xué)習(xí)并不要求學(xué)生去強(qiáng)行“掰正”實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而是思考當(dāng)前的結(jié)果說明了什么問題，從理論和實(shí)踐兩個(gè)層面進(jìn)行調(diào)整，直到二者能夠完成“對接”。

四、 基于深度探究的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本特征

（一）知識自主整合

基于以上論述，可以發(fā)現(xiàn)并總結(jié)出基于深度探究的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本特征。首先深度探究強(qiáng)調(diào)高中物理知識的全面整合。傳統(tǒng)的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式以教師的講解和示范為主，或者在課堂上加入一些簡單的小實(shí)驗(yàn)作為“調(diào)劑”，學(xué)生并沒有較多親自動手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會。在這種模式下，學(xué)生很難得到實(shí)踐探究方面的知識，也就談不上知識上的整合?！吧疃忍骄俊眲t是學(xué)生進(jìn)行少量的、模式化的實(shí)驗(yàn)，本質(zhì)上是在嚴(yán)格模仿某種實(shí)驗(yàn)操作，而不是自主探究，所得到的實(shí)踐知識也是有限的，整合的效果不好。

而深度探究因?yàn)槭怯蓪W(xué)生自己參與到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，自己設(shè)想實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和流程，提出相對應(yīng)的物理知識，所以學(xué)生在親自動手實(shí)驗(yàn)中能夠得到非常直觀且印象深刻的實(shí)踐知識。哪怕是實(shí)驗(yàn)中接通以普通干電池為電源的電路，都能讓學(xué)生意識到科學(xué)實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性和可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)，對學(xué)生今后的工作、生活產(chǎn)生積極的意義，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐知識的有效結(jié)合。值得注意的是，這種聯(lián)系是學(xué)生自己所意識到的，而不是教師所反復(fù)提醒的，能夠成為學(xué)生融會貫通各種知識的基礎(chǔ)和其認(rèn)知體系持續(xù)發(fā)展的動力。

（二）素養(yǎng)遷移應(yīng)用

在傳統(tǒng)的高中物理教學(xué)中，因?yàn)橛行?shí)驗(yàn)的缺乏，學(xué)生缺少對現(xiàn)實(shí)問題的解決能力，無法從物理學(xué)的視角認(rèn)識、思考和表達(dá)問題。還有些學(xué)生雖然會對現(xiàn)實(shí)問題產(chǎn)生興趣，但因?yàn)榭沼欣碚撝R，沒有動手能力，不具備較為完備的素養(yǎng)，所以只能提出種種假設(shè)。比如，家人選購了一款“網(wǎng)紅”鏡子，但是需要直接貼到墻面上，沒有支架。學(xué)生從所學(xué)知識出發(fā)，認(rèn)為其受力有問題，很可能粘貼不牢靠。但是家人不具備相關(guān)物理知識，無法理解；學(xué)生則難以通過簡單、直觀的物理實(shí)驗(yàn)加以演示證明，導(dǎo)致問題不能得到有效解決。

出現(xiàn)類似情況的根本原因，就在于學(xué)生的物理課程核心素養(yǎng)存在缺陷，不能實(shí)現(xiàn)對物理知識技能的遷移應(yīng)用。而在深度探究的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，師生雙方能夠基于教材中的內(nèi)容并結(jié)合學(xué)生在生活中感到困惑、存在興趣的各種問題，創(chuàng)造豐富多彩的物理實(shí)驗(yàn)，使得學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)之后，能夠從理論和實(shí)踐兩個(gè)角度對這些問題給出科學(xué)、合理、有說服力的解釋，使得學(xué)生的物理課程核心素養(yǎng)發(fā)展成果能夠在現(xiàn)實(shí)中體現(xiàn)出應(yīng)有價(jià)值。此外，教師還可以在此基礎(chǔ)上鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行拓展延伸，如自主的生活化物理實(shí)驗(yàn)。

（三）增強(qiáng)辯證思維

對科學(xué)知識的學(xué)習(xí)離不開辯證的思維。任何知識或者規(guī)律都不是唯一的或絕對的，而是在不斷發(fā)展中。正如物理學(xué)在發(fā)展過程中所表現(xiàn)出的那樣，科學(xué)家經(jīng)常會有新的發(fā)現(xiàn)，可能會推翻已有的結(jié)論，開創(chuàng)出一片新的天地。比如，提出“宇稱不守恒”定律的楊振寧和李政道及進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的吳健雄，他們對物理學(xué)所作出的貢獻(xiàn)就是開創(chuàng)性的，對當(dāng)時(shí)既有的物理學(xué)理論是一種顛覆。傳統(tǒng)教學(xué)模式下的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)則鮮少考查學(xué)生的這種質(zhì)疑精神，培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維，只是要求學(xué)生對記憶現(xiàn)有物理知識和并在考試中加以應(yīng)用。

而在指向深度探究的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生需要對實(shí)驗(yàn)和與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的物理知識進(jìn)行辯證思考，學(xué)生能夠全面地對所學(xué)的物理知識或者實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題提出質(zhì)疑，用發(fā)展的眼光看待自身的學(xué)習(xí)與實(shí)踐，乃至對教師的指導(dǎo)發(fā)出疑問，不迷信權(quán)威，不被教條主義所迷惑，踐行“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，用證據(jù)表達(dá)自己的觀點(diǎn)，能夠鍥而不舍地尋找相關(guān)證據(jù)。無論學(xué)生將來是否會從事專門的物理研究工作，這種辯證思維對于學(xué)生持續(xù)的發(fā)展成長也有著巨大幫助。

五、 指向深度探究的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)方法

（一）自我導(dǎo)向的設(shè)計(jì)方法

基于高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)存問題和深度探究的優(yōu)勢、特征，在當(dāng)前的高中物理教學(xué)改革中加強(qiáng)對深度探究的運(yùn)用、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)是非常必要的。而在具體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)方法上，教師應(yīng)以學(xué)生自我為導(dǎo)向，為學(xué)生自主的深度探究打下基礎(chǔ)。因?yàn)樵谏疃忍骄康谋尘跋拢瑢W(xué)生的學(xué)習(xí)不再需要教師過多的監(jiān)督和管理，而是需要學(xué)生表現(xiàn)出較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)意識與能力。自我導(dǎo)向就是要發(fā)揮出學(xué)生的自主意識，由學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，學(xué)生自發(fā)地完成學(xué)習(xí)、管理、反思和提升，并對實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的效果進(jìn)行自主評價(jià)。

比如，教師帶領(lǐng)學(xué)生探究功與速度變化的關(guān)系，可以嘗試由學(xué)生自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。教師只提出“功與速度變化的關(guān)系”這一實(shí)驗(yàn)主題，至于實(shí)驗(yàn)材料的選擇以及通過何種方式對小車或其他事物做功，交給學(xué)生自己決定。為避免學(xué)生鉆入牛角尖或者在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中顧此失彼，教師可以將學(xué)生組織為多個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，大家共同從實(shí)驗(yàn)需要和便利性等不同的角度展開思考和討論，使得實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)既能達(dá)成實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，又簡單易行。如可以用橡皮筋做功，選擇盡可能光滑的平面以忽略摩擦力的影響等。

（二）問題導(dǎo)向的設(shè)計(jì)方法

問題導(dǎo)向的設(shè)計(jì)方法指的是以問題作為學(xué)生探究的線索和動力，引導(dǎo)學(xué)生深度探究。問題導(dǎo)向與學(xué)生的自我導(dǎo)向相得益彰，即要以學(xué)生內(nèi)心存在，或者由教師所啟發(fā)出的問題為導(dǎo)向，而不是片面地由教師提出問題。所以，教師對問題的設(shè)計(jì)要分階段，包括前期構(gòu)思、滲透式地提出問題以及激發(fā)學(xué)生對問題的興趣，或者由學(xué)生在教師所設(shè)計(jì)的問題基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展創(chuàng)新。另外，教師應(yīng)充分考慮學(xué)生的能力水平和興趣方向，由淺入深、循序漸進(jìn)，使得學(xué)生可以逐步進(jìn)入深度探究的狀態(tài)，鼓勵(lì)學(xué)生在探究中主動生成和解決新的問題。

比如，在學(xué)習(xí)牛頓第二定律時(shí)，教師應(yīng)帶領(lǐng)學(xué)生展開對加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的探究。由教師先提出問題，如“物體的加速度和力有什么樣的關(guān)系？”“物體加速度和質(zhì)量的關(guān)系又是什么？”學(xué)生在探究中回答，并產(chǎn)生各種猜想和爭論，進(jìn)而產(chǎn)生對實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的興趣，自然進(jìn)入實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師要參與各個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，通過密切的師生互動引導(dǎo)學(xué)生提出屬于他們自己的問題，如“小車受到了摩擦力怎么辦？”“怎樣補(bǔ)償其受到的摩擦力？”等等，最終在不斷提出和解決問題的過程中完成實(shí)驗(yàn)。

（三）生活導(dǎo)向的設(shè)計(jì)方法

在新課程、新教材和新高考的背景下，高中物理教學(xué)不能僅關(guān)心學(xué)生的高考成績，還要培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。而對于高中生而言，他們能夠接觸到的、與物理有關(guān)的現(xiàn)實(shí)問題，大多來自其家庭生活或?qū)W校生活。所以，生活導(dǎo)向的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠成為實(shí)驗(yàn)問題的來源，也是將學(xué)生導(dǎo)向?qū)嶒?yàn)教學(xué)活動的根本動力。教師要注重對生活元素的開發(fā)與利用，積極了解學(xué)生的生活并鼓勵(lì)學(xué)生主動提出生活中的疑問，師生一起為高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)積累實(shí)驗(yàn)資源。

比如，通過探究性的學(xué)習(xí)，學(xué)生了解到地球不同地區(qū)的重力加速度因?yàn)榈厍虻奈锢硖匦远兴町?，進(jìn)而對本地的重力加速度產(chǎn)生興趣。教師可以和學(xué)生一起從生活中尋找事例，加以“改造”后進(jìn)行研究。如“高空墜物”事件，如果本地和其他地區(qū)相比，重力加速度有所不同，是否會對事件的結(jié)果造成明顯的影響？然后設(shè)計(jì)并開展實(shí)驗(yàn)。又如，學(xué)生在生活中見到過汽車追尾等事故，也可以進(jìn)行物體運(yùn)動加速度的實(shí)驗(yàn)，并和相關(guān)的交通法規(guī)或注意事項(xiàng)相結(jié)合，進(jìn)而認(rèn)識到法律法規(guī)在物理學(xué)上的合理性以及物理知識的重要價(jià)值。

六、 指向深度探究的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐策略

（一）積極進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的具體實(shí)踐中，高中物理教師首先要采取策略，進(jìn)行積極的實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備，使得物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)能夠落到實(shí)處。有建構(gòu)主義理論提出，學(xué)生認(rèn)知的發(fā)展需要理性與感性的結(jié)合，學(xué)生要在特定環(huán)境下的社會文化互動中調(diào)動既有的知識經(jīng)驗(yàn)，完成對知識的內(nèi)化和認(rèn)知的建構(gòu)。如果將實(shí)驗(yàn)室作為特定環(huán)境，實(shí)驗(yàn)中的師生及生生互動作為社會文化互動，那么學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)之前的準(zhǔn)備工作就是為學(xué)生積累所必需的知識經(jīng)驗(yàn)。教師對此要予以充分重視，認(rèn)識到實(shí)驗(yàn)的探究性并不是要求學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)之后才展開探究。

以加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)為例。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要考慮摩擦力的問題。教師在知識教學(xué)時(shí)應(yīng)該讓學(xué)生對此有所認(rèn)識，為學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中拓展思路思維創(chuàng)造良好條件。比如，教師可以在教學(xué)中播放一段4S店銷售汽車的視頻，視頻中的銷售人員在介紹“百公里加速”等車況的時(shí)候往往還要加上路況，區(qū)分不同的情況。教師可以就此向?qū)W生提問：從物理學(xué)科的角度出發(fā)，這些不同的路況中需要考慮的問題有哪些？從而引出“摩擦力”方面的問題。

（二）科學(xué)設(shè)計(jì)明確實(shí)驗(yàn)問題

高中物理學(xué)科本身具有知識點(diǎn)繁多的特征，學(xué)生在學(xué)習(xí)中會遇到很多重點(diǎn)和難點(diǎn)。為了發(fā)揮出深度探究在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用和潛力，教師應(yīng)該科學(xué)地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問題，盡量將重點(diǎn)和難點(diǎn)囊括進(jìn)去。這樣學(xué)生就可以在實(shí)驗(yàn)中自然地聯(lián)想、理解和吸收重點(diǎn)和難點(diǎn)知識，幫助學(xué)生克服困難，實(shí)現(xiàn)較好的知識積累和知識體系構(gòu)建。然而，在設(shè)計(jì)和呈現(xiàn)問題的具體形式上，教師要認(rèn)真思考，要讓學(xué)生能夠產(chǎn)生興趣、主動接受，引起學(xué)生自發(fā)的思考，并對學(xué)生最終解決實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生線索性和啟發(fā)性的作用。

以“變交流電”的相關(guān)知識為例，在實(shí)驗(yàn)中需要學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識和物理公式進(jìn)行一些計(jì)算，學(xué)生遇到的重點(diǎn)和難點(diǎn)是跨學(xué)科的。比如，電熱器從直流電源轉(zhuǎn)換到交流電源上，其在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量或者產(chǎn)生熱量所花費(fèi)的時(shí)間是不同的。根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，學(xué)生可以計(jì)算出交流電源的交流電壓最大值和有效值。教師通過演示實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生注意到這一問題，讓學(xué)生嘗試找到解決這一問題的辦法，請學(xué)生分享自身對于如何運(yùn)用相關(guān)知識的設(shè)想，再進(jìn)入具體的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中。

（三）直觀手段優(yōu)化學(xué)生體驗(yàn)

相較于高中物理的理論知識學(xué)習(xí)，實(shí)驗(yàn)是一種較為直觀的手段。但是，這種“直觀性”是有限的，學(xué)生并不能看到微觀世界發(fā)生了什么，仍然要靠頭腦中的思考和想象把理論知識和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)合起來。為了進(jìn)一步優(yōu)化學(xué)生的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，教師應(yīng)該通過各種方法、手段讓物理實(shí)驗(yàn)更加直觀，豐富學(xué)生的感官收獲。教師也可以嘗試針對較為淺顯的物理知識，有針對性地設(shè)計(jì)簡單易行的“小實(shí)驗(yàn)”，進(jìn)一步拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的空間，激發(fā)并保持學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)的興趣，體現(xiàn)“物理”對解決現(xiàn)實(shí)生活問題的價(jià)值。

比如，在學(xué)習(xí)向心力的相關(guān)知識時(shí)，教師可以準(zhǔn)備一個(gè)轉(zhuǎn)盤，在轉(zhuǎn)盤上擺放塑料碗盤，讓學(xué)生將其想象成飯店的餐桌轉(zhuǎn)盤。然后轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤，觀察塑料碗盤的圓周運(yùn)動，嘗試進(jìn)行受力分析。接下來，讓學(xué)生用手平托課本并轉(zhuǎn)動，使得課本在手上做圓周運(yùn)動，體會手所感受到的摩擦力，思考和探討“向心力”是什么。最后則是基于教師提供的道具，用小繩綁著小鋼珠在水平桌面上做圓周運(yùn)動，感受繩子帶來的拉力，想一想剛才的思考和探討結(jié)果是否能夠解釋現(xiàn)在的情況。

（四）鼓勵(lì)質(zhì)疑推動實(shí)踐反思

指向深度探究的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠解決以往對學(xué)生辯證思維培養(yǎng)不足的問題，教師要在教學(xué)策略中鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑和對實(shí)踐的反思。教師要認(rèn)識到，學(xué)生的質(zhì)疑不僅要具備不迷信權(quán)威的特質(zhì)，同樣不能迷信自己?；蛘哒f，學(xué)生也要敢于質(zhì)疑自己，對自己的學(xué)習(xí)與實(shí)踐展開反思，而不是以“質(zhì)疑”的名義只提出對他人的疑問，認(rèn)識不到自己的錯(cuò)誤。教師要促進(jìn)師生和學(xué)生之間在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中的平等、開放交流，教會學(xué)生如何基于實(shí)驗(yàn)與他人展開科學(xué)的探討，能夠“用證據(jù)說話”。

比如，電學(xué)方面的自感實(shí)驗(yàn)。學(xué)生手拉手接兩節(jié)干電池，沒有任何感覺，請學(xué)生提出各種可能的解釋；然后，串聯(lián)一個(gè)鎮(zhèn)流器，在斷開電路的瞬間，學(xué)生會有輕微的觸電感覺，此時(shí)讓大家再次提出解釋。兩次解釋，學(xué)生提出了各不相同的想法，每個(gè)人都有自己的一套“理論”。隨后教師將學(xué)生分為小組，展開辯論。對于辯論無法解決的分析，鼓勵(lì)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行驗(yàn)證，用科學(xué)作為證據(jù)。整個(gè)活動結(jié)束后，請各小組選出一名代表分享整個(gè)過程的學(xué)習(xí)感受，分享實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路和結(jié)果，并組織小組之間的互相評價(jià)等。

七、 指向深度探究的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)注意事項(xiàng)

高中物理知識相對復(fù)雜，知識點(diǎn)較多，可以“衍生”出各種實(shí)驗(yàn)，也可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)不同的“意外狀況”。實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和教師所采取的教學(xué)策略，很難顧及所有可能發(fā)生的情況。因此，有必要對高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的注意事項(xiàng)進(jìn)行梳理，確保問題出現(xiàn)時(shí)能夠得到及時(shí)、有效的處理。首先，教師應(yīng)時(shí)刻注意實(shí)驗(yàn)的目的是否達(dá)成。每次實(shí)驗(yàn)教學(xué)都要有明確的目的，學(xué)生的深度探究要有收獲，不能因?yàn)椤耙馔狻钡某霈F(xiàn)而“忘記”目的，或者出現(xiàn)為了實(shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn)的形式主義。

其次，要注意對“是否進(jìn)行實(shí)驗(yàn)”“選擇何種方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)”等問題做好選擇并及時(shí)調(diào)整。并非所有的高中物理知識點(diǎn)都適合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而且在實(shí)驗(yàn)的具體形式上也應(yīng)該有所篩選。一些比較基礎(chǔ)的問題，直接由學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行探究即可；或者教師在發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)后，及時(shí)由教師主導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)為學(xué)生的自主設(shè)計(jì)。如果某部分知識是對學(xué)生初中物理知識的簡單延伸，而且延伸程度不大，那么也可以不進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)；反之，學(xué)生普遍對某個(gè)知識點(diǎn)存在理解上的困難，則要盡可能選擇通過實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)理解。

再次，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的漸進(jìn)性。從當(dāng)前的教育改革趨勢來看，促進(jìn)學(xué)生的深度探究是必要的。但學(xué)生進(jìn)入高中之前，已經(jīng)經(jīng)歷過了從幼兒園到初中的多年學(xué)習(xí)，他們在以往的學(xué)習(xí)活動中可能并沒有進(jìn)行過比較深度的探究，主要是參與知識型的教學(xué)活動。比如，近年來的幼兒教育“去小學(xué)化”以及小學(xué)和初中階段的“雙減”。有些高中生并沒有經(jīng)歷過上述改革，從幼兒園開始就是被動地吸收知識。他們內(nèi)心雖然渴望自主、探究，但并不熟悉探究式的學(xué)習(xí)模式。教師應(yīng)漸進(jìn)性地開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，不能急于求成。

最后，堅(jiān)持學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的自主，而且要實(shí)現(xiàn)“教師主導(dǎo)”與“學(xué)生主體”的充分融合?；蛘哒f，教師在堅(jiān)持學(xué)生自主的同時(shí)，要將學(xué)生的“自主權(quán)”控制在一個(gè)合理的程度。一方面，鼓勵(lì)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、與同伴進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究或者開展家庭實(shí)驗(yàn)等；另一方面，要在必要時(shí)對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，幫助學(xué)生突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)。教師在介入學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程時(shí)，堅(jiān)持只向?qū)W生提出一些問題或線索，對學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)，或者引導(dǎo)不同特點(diǎn)的學(xué)生在同一個(gè)小組相互交流，而不是直接告知學(xué)生解決問題的方法或者問題的答案。

八、 結(jié)論

綜上所述，指向深度探究的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是比較復(fù)雜的教學(xué)活動，對師生雙方都提出了較高的要求。希望大家能夠?qū)υ摲N教學(xué)模式提起足夠的重視，認(rèn)識到其在培養(yǎng)學(xué)生物理課程核心素養(yǎng)方面的重要意義，做好相應(yīng)的教學(xué)創(chuàng)新與實(shí)踐工作，努力取得越來越好的教學(xué)效果。

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