實驗是揭示物理學(xué)科基本規(guī)律和基本概念的有效途徑。高中物理教學(xué)應(yīng)當(dāng)積極應(yīng)用探究式實驗教學(xué)，使學(xué)生在探究中釋放自身潛力。

一、探究式實驗教學(xué)在高中物理教學(xué)中的實踐優(yōu)勢

（一）激發(fā)物理學(xué)習(xí)興趣

有效的學(xué)習(xí)興趣能夠為學(xué)生提供充足的學(xué)習(xí)動力。探究式實驗教學(xué)契合高中生思維靈活、動手能力較強的特征，能夠使學(xué)生熱情對待實驗操作，不斷探索知識內(nèi)涵，發(fā)現(xiàn)“別有洞天”的物理知識，實現(xiàn)學(xué)習(xí)效果的最大化。

（二）轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)模式

有效的教學(xué)過程應(yīng)借助教師與學(xué)生的積極互動交流。探究式教學(xué)能夠徹底轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)被動的教學(xué)模式，使學(xué)生避免生硬理解、機械記憶，并樹立新的學(xué)習(xí)習(xí)慣，由原來的“要我學(xué)”變成“我要學(xué)”，進而在與教師的互動中積極思考，認識所學(xué)知識，對知識產(chǎn)生更加深刻的理解，提高其發(fā)現(xiàn)問題和分析問題的能力、搜集資料和信息處理的能力、解決問題的能力。

（三）提升學(xué)生的主體地位

新課改進一步強調(diào)了教師需關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位。探究式教學(xué)能夠打造出氣氛融洽的學(xué)習(xí)環(huán)境，為其提供具有思考價值的疑難問題，引導(dǎo)其分析討論實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果，確定實驗探究的方案和方向，使其運用實驗的感性認識來領(lǐng)悟物理學(xué)科的規(guī)律，突破抽象的物理知識內(nèi)容；更能夠使其在開放探究中發(fā)現(xiàn)正確的價值觀念，使物理學(xué)科的探索精神、懷疑精神、創(chuàng)新精神得到落實。

二、探究式教學(xué)理論和高中物理探究式實驗教學(xué)步驟

杜威的“做中學(xué)”理論為探究式教學(xué)提供了理論基礎(chǔ)。其將學(xué)生的學(xué)習(xí)思維過程概括為暗示、問題得出、問題假設(shè)、推理、驗證五步驟，即“五步探究教學(xué)法”。施瓦布對科學(xué)探究進行了詳細闡述，其認為科學(xué)探究教學(xué)不僅包含對科學(xué)知識本身的探究，也包含對教學(xué)、學(xué)習(xí)方式的探究。這一過程中，學(xué)生應(yīng)成為知識的創(chuàng)造者，而教師是知識的引導(dǎo)者和探究者，并將科學(xué)探究過程劃分為明確問題、收集相關(guān)資料、提出假設(shè)、探究驗證、得出結(jié)論五個階段。

因此，本課在杜威、施瓦布的理論基礎(chǔ)上，結(jié)合新課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)涵與要求，設(shè)置了“創(chuàng)設(shè)情境，提出問題—問題驅(qū)動，引導(dǎo)假設(shè)—合作交流，設(shè)計方案—實驗探究，驗證假設(shè)—整理結(jié)論，建構(gòu)知識—實踐應(yīng)用，知識遷移”六步驟教學(xué)。

三、探究式實驗教學(xué)在高中物理教學(xué)中的實踐策略

（一）創(chuàng)設(shè)情境，提出問題

教師結(jié)合生活實際中的平拋運動，利用多種方式向?qū)W生呈現(xiàn)。例如，通過多媒體播放網(wǎng)球比賽中球拍水平擊打網(wǎng)球、水平飛行的飛機向下空投物資等視頻，也可以將飛鏢帶入課堂，邀請幾位學(xué)生上臺投擲。這樣的方式可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使其集中注意力，并發(fā)現(xiàn)多個情境的相同點，抽象出平拋運動的模型，對于平拋運動建立初步概念。

（二）問題驅(qū)動，引導(dǎo)假設(shè)

教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生認知設(shè)計驅(qū)動問題，使學(xué)生明晰平拋運動具有水平初速度、受到重力作用等特征，為其探究實驗假設(shè)打下基礎(chǔ)。（1）平拋運動的軌跡是怎樣的？（2）怎樣研究曲線運動？能夠運用之前掌握的知識嗎？（3）怎樣選擇力的分解方向？（4）平拋運動可能有怎樣的規(guī)律？通過問題引出力的合成與分解相關(guān)知識，激發(fā)學(xué)生已有認知。

（三）合作交流，設(shè)計方案

經(jīng)過前期的假設(shè)，學(xué)生對實驗過程及結(jié)果有了初步的了解，并在此基礎(chǔ)上，對所要研究的問題進行分析、歸納和總結(jié)，進而得出結(jié)論。在探究式實驗教學(xué)過程中，教師應(yīng)當(dāng)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)合作交流的學(xué)習(xí)情境，引導(dǎo)學(xué)生開展自主合作交流與合作學(xué)習(xí)，將所學(xué)知識融會貫通。

在教學(xué)“探究平拋運動的特點”時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位，分工合作進行探究式實驗教學(xué)。例如，教師可以引導(dǎo)學(xué)生采用實驗探究的方法設(shè)計一個探究平拋運動特點的實驗方案。教師先選擇一個合適的平拋運動模型作為探究對象，讓學(xué)生進行小組合作學(xué)習(xí)。

教師將學(xué)生隨機分組，引導(dǎo)學(xué)生自主討論交流、分析論證，充分發(fā)揮每一名小組成員的能力和集體創(chuàng)造力，盡可能利用已有的實驗材料設(shè)計探究平拋運動的實驗方案，并畫出圖示意。在這一過程中，教師應(yīng)觀察小組交流過程，引導(dǎo)其把握實驗設(shè)計的關(guān)鍵、控制實驗變量、設(shè)計可行的方案等。

（四）實驗探究，驗證假設(shè)

1.自制實驗，建立初步認知

教師在學(xué)生設(shè)計實驗方案的基礎(chǔ)上選取直尺、卡紙、夾子、兩枚硬幣等身邊的實驗材料，為學(xué)生設(shè)計優(yōu)化的基礎(chǔ)實驗方案，引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)自己對平拋運動實驗的認知，組裝實驗器材，在直尺上放置卡紙折疊成的“橋”，運用夾子固定，并在橋兩端各放置一枚硬幣，使硬幣分別架設(shè)在直尺兩端，開展初步探究。學(xué)生撥動直尺，兩枚硬幣同時下落，且其中一枚做平拋運動，另一枚做自由落體運動，可以看到兩枚硬幣幾乎同時到達地面，得出平拋運動的豎直方向為自由落體運動，使得物理知識得以情境化、生活化展示，降低了學(xué)生的物理實驗探究難度，發(fā)展其知識結(jié)合生活的能力。

2.小組實驗，探究問題本質(zhì)

在基礎(chǔ)實驗后，教師需要進一步著眼于平拋運動的本質(zhì)，創(chuàng)新實驗方案，積極引入多樣實驗器材，為學(xué)生提供系統(tǒng)、具有探究性的實驗內(nèi)容。教師可以將平拋運動器材和數(shù)字化實驗系統(tǒng)相結(jié)合，精確記錄平拋運動中物體的運動軌跡、速度變化，實驗器材如圖1所示。

在實驗操作中，教師引導(dǎo)各組沿滑槽釋放小球，使其離開滑槽后，做平拋運動接觸桌面，收集其離開滑槽末端時的速度和復(fù)寫紙留下的接觸點位置，并不斷改變滑槽高度，分析平拋運動物體在水平方向的運動狀態(tài)。這樣的實驗設(shè)計巧妙利用現(xiàn)代信息技術(shù)，解決了傳統(tǒng)實驗中難以準(zhǔn)確確定物體水平運動速度的不足，使學(xué)生經(jīng)歷探究操作、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析的過程。

3.演示實驗，強化教學(xué)價值

學(xué)生從垂直、水平兩個方向有效把握了平拋運動的特征。教師可以進一步發(fā)揮信息技術(shù)工具迅速收集、處理多樣數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，運用多種傳感器和數(shù)字化實驗系統(tǒng)，設(shè)置演示實驗，同時分析平拋運動的兩方向受力，進一步強化教學(xué)價值。

教師在鐵架臺上固定平拋滑槽軌道和釋放裝置，確保平拋運動滑槽軌道完全水平，并在其上方固定能夠同時測量物體在空間中的位置和速度的二維運動傳感器接收端，在實驗小球上設(shè)置二維運動傳感器發(fā)射端，設(shè)置定間隔發(fā)射模式，將滑槽軌道末端設(shè)置為記錄原點，釋放小球，進行實驗。

實驗結(jié)束后，教師將數(shù)據(jù)導(dǎo)入相關(guān)軟件中進行擬合，繪制曲線，并分別展示x軸、y軸的運動軌跡曲線（如圖2、圖3所示）。

曲線中的黑點代表二維運動傳感器接收到的每一次數(shù)據(jù)發(fā)射，學(xué)生可以清晰地看出小球在x軸的運動軌跡曲線呈拋物線，證明平拋運動的物體在水平方向上做自由落體運動；小球在y軸的運動軌跡曲線呈拋物線，證明平拋運動的物體在水平方向上做勻速直線運動。這樣的方式更加清晰地展示實驗數(shù)據(jù)和實驗現(xiàn)象。

（五）集中教學(xué)，分組合作

探究式實驗教學(xué)不僅需要學(xué)生具有較高的實驗?zāi)芰Γ€需要學(xué)生具備良好的合作意識和溝通能力，只有這樣才能使探究式實驗教學(xué)更加高效。在進行探究式實驗教學(xué)時，教師要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點和學(xué)習(xí)情況，設(shè)計科學(xué)合理的探究教學(xué)方案。同時，教師還要注重對學(xué)生的分組管理，讓每個小組都能發(fā)揮自己的優(yōu)勢，共同完成實驗任務(wù)。教師可以采用分層教學(xué)的方式為學(xué)生提供參與實驗的機會，幫助學(xué)生展示自我。教師還可以引導(dǎo)學(xué)生開展小組討論活動，讓學(xué)生發(fā)表自己的意見和看法。

在教學(xué)“探究平拋運動的特點”時，教師應(yīng)當(dāng)為學(xué)生提供充足的時間，讓學(xué)生自主開展探究活動。在教學(xué)過程中，教師應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生以小組為單位進行實驗探究。小組成員可以根據(jù)自身特點進行分工，讓每個人都有機會展示自己的探究成果。例如，在探究平拋運動的特點時，教師可以將學(xué)生分成三個小組，分別由不同的學(xué)生負責(zé)實驗。這樣的分組合作方式，不僅可以發(fā)揮小組成員的優(yōu)勢，也可以鍛煉學(xué)生的組織能力和合作意識。在分組合作過程中，學(xué)生要積極發(fā)表自己的見解，充分展現(xiàn)自我實力和優(yōu)勢。此外，教師還要對每一組進行單獨指導(dǎo)和評價，確保每位學(xué)生都能參與到實驗過程中來。

（六）整理結(jié)論，建構(gòu)知識

通過探究實驗，學(xué)生已經(jīng)從多方面明確了平拋運動的相關(guān)知識。教師向?qū)W生出示空白表格，引導(dǎo)各組學(xué)生填寫，整理平拋運動的物理規(guī)律（如表1），為學(xué)生自主知識體系的建構(gòu)提供直觀、明晰的引導(dǎo)。

（七）實踐應(yīng)用，知識遷移

教師基于教學(xué)開始時投飛鏢的游戲，再次回歸生活實際，設(shè)置思考問題：在投飛鏢的過程中，一位同學(xué)從高于靶心的位置將飛鏢投向豎直懸掛的靶盤，但飛鏢卻命中靶心的下方。如飛鏢飛行過程中所受空氣阻力可以忽略，為命中靶心，這位同學(xué)應(yīng)當(dāng)怎樣做？引導(dǎo)學(xué)生意識到物理知識和生活的緊密聯(lián)系。

教師應(yīng)當(dāng)積極引入探究式實驗教學(xué)，立足教學(xué)內(nèi)容，從學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)特征出發(fā)，借助創(chuàng)設(shè)情境、問題驅(qū)動、實驗探究、驗證假設(shè)、建構(gòu)知識、實踐應(yīng)用六步驟，充分激發(fā)學(xué)生探究興趣，發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，使其在探究中多方思考、自主操作，收獲知識與能力。