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(hào)：FQ2023GH043）的主要研究成果。

作者簡(jiǎn)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(duì)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(guò)對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐的創(chuàng)新，樹(shù)立學(xué)生的主體地位，推動(dòng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中主動(dòng)且深度開(kāi)展學(xué)習(xí)探究，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)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(hào)：G633.7??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A??? 文章編號(hào)：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(lái)了巨大的變化，如何通過(guò)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(wèn)題。在此背景下，高中物理教師應(yīng)該擺脫傳統(tǒng)的、知識(shí)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(zhǎng)的需求，為國(guó)家和社會(huì)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(shí)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(wèn)題。

一、 高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)存問(wèn)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(duì)知識(shí)的深入理解，能夠在情境中有效運(yùn)用知識(shí)技能，解決現(xiàn)實(shí)中的物理問(wèn)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(wèn)題，與現(xiàn)實(shí)生活沒(méi)有密切關(guān)系，學(xué)習(xí)本身以比較被動(dòng)、機(jī)械的模式為主。

在上述教學(xué)模式下，學(xué)生無(wú)法全身心地投入學(xué)習(xí)活動(dòng)，學(xué)習(xí)過(guò)程主要是被動(dòng)接受教材上的知識(shí)內(nèi)容和對(duì)教師實(shí)驗(yàn)示范的簡(jiǎn)單模仿，缺少對(duì)知識(shí)的質(zhì)疑和批判、對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的思考以及對(duì)學(xué)習(xí)收獲的驗(yàn)證和鞏固。相應(yīng)的，學(xué)生對(duì)已經(jīng)完成的學(xué)習(xí)活動(dòng)開(kāi)展反思，也以“知識(shí)性”的反思為主，即判斷結(jié)果的“對(duì)錯(cuò)”，缺少對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程的分析以及對(duì)知識(shí)的遷移和應(yīng)用。這使得學(xué)生難以體會(huì)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(wú)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(wèn)題的產(chǎn)生原因

（一）缺少對(duì)學(xué)生興趣的激發(fā)

高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)存問(wèn)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(duì)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(shí)型教學(xué)模式下缺少對(duì)學(xué)生興趣的有效激發(fā)。部分高中物理教師鮮少開(kāi)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(dòng)，但對(duì)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(huì)被教師認(rèn)為實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)了問(wèn)題或錯(cuò)誤。在這樣的情況下，學(xué)生感到動(dòng)手實(shí)踐缺少實(shí)際意義。

因?yàn)樵趯W(xué)生看來(lái)，他們只是要記住知識(shí)而已，教師已經(jīng)給出了這些知識(shí)，實(shí)驗(yàn)只是教師為了驗(yàn)證大家是否“記熟”了理論知識(shí)，而不是去探索物理現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)操作也不過(guò)是在對(duì)教師進(jìn)行模仿。學(xué)生對(duì)此感到枯燥無(wú)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(dòng)手能力差，缺乏解決實(shí)際問(wèn)題能力的現(xiàn)象因此而屢見(jiàn)不鮮。雖然高中生所學(xué)習(xí)的物理知識(shí)還達(dá)不到非?！吧?yuàn)W”的程度，但他們?nèi)匀粫?huì)感覺(jué)到一定的學(xué)習(xí)難度，因?yàn)槠漕^腦中存在大量沒(méi)有經(jīng)過(guò)實(shí)踐整合的、抽象的知識(shí)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(duì)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(wèn)題，認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)無(wú)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(guò)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(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果或優(yōu)秀的動(dòng)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(zhǎng)需求的氛圍下順利地吸收所學(xué)知識(shí)，用于克服學(xué)習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)的各種困難，逐漸學(xué)會(huì)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(kāi)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(shí)后，并不是對(duì)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(duì)學(xué)生的動(dòng)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(huì)。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(méi)有感到實(shí)驗(yàn)的有趣，也缺少成功的喜悅，反而對(duì)物理實(shí)驗(yàn)感到畏懼、退縮，對(duì)“為什么實(shí)驗(yàn)總是不成功”“為什么理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不匹配”等問(wèn)題感到非常困惑，乃至逐漸失去對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣和信心。

（三）缺少對(duì)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(zhǎng)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(dòng)的描述”一章，可以由學(xué)生利用家中物品進(jìn)行簡(jiǎn)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(guò)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(duì)比，找到并解決自身實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)理論知識(shí)的深度理解。

而同樣是“運(yùn)動(dòng)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(duì)于速度和加速度的繁瑣計(jì)算。這本來(lái)應(yīng)該屬于對(duì)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(lái)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(kāi)趣味的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。但教師的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)只是讓學(xué)生對(duì)很簡(jiǎn)單的問(wèn)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(duì)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(dòng)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(wèn)題。通過(guò)對(duì)“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(huì)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(zhǎng)”，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(duì)尚未實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的物理現(xiàn)象進(jìn)行各種猜測(cè)，再通過(guò)符合科學(xué)規(guī)范的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己的猜測(cè)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(shuō)明了什么問(wèn)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(duì)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(shí)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(shí)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(jiǎn)單的小實(shí)驗(yàn)作為“調(diào)劑”，學(xué)生并沒(méi)有較多親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)。在這種模式下，學(xué)生很難得到實(shí)踐探究方面的知識(shí)，也就談不上知識(shí)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(shí)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(duì)應(yīng)的物理知識(shí)，所以學(xué)生在親自動(dòng)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(shí)。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(shí)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(duì)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(shí)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(shí)到的，而不是教師所反復(fù)提醒的，能夠成為學(xué)生融會(huì)貫通各種知識(shí)的基礎(chǔ)和其認(rèn)知體系持續(xù)發(fā)展的動(dòng)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(duì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的解決能力，無(wú)法從物理學(xué)的視角認(rèn)識(shí)、思考和表達(dá)問(wèn)題。還有些學(xué)生雖然會(huì)對(duì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題產(chǎn)生興趣，但因?yàn)榭沼欣碚撝R(shí)，沒(méi)有動(dòng)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(gòu)了一款“網(wǎng)紅”鏡子，但是需要直接貼到墻面上，沒(méi)有支架。學(xué)生從所學(xué)知識(shí)出發(fā)，認(rèn)為其受力有問(wèn)題，很可能粘貼不牢靠。但是家人不具備相關(guān)物理知識(shí)，無(wú)法理解；學(xué)生則難以通過(guò)簡(jiǎn)單、直觀的物理實(shí)驗(yàn)加以演示證明，導(dǎo)致問(wèn)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(duì)物理知識(shí)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(wèn)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(duì)這些問(wèn)題給出科學(xué)、合理、有說(shuō)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(duì)科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)離不開(kāi)辯證的思維。任何知識(shí)或者規(guī)律都不是唯一的或絕對(duì)的，而是在不斷發(fā)展中。正如物理學(xué)在發(fā)展過(guò)程中所表現(xiàn)出的那樣，科學(xué)家經(jīng)常會(huì)有新的發(fā)現(xiàn)，可能會(huì)推翻已有的結(jié)論，開(kāi)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(duì)物理學(xué)所作出的貢獻(xiàn)就是開(kāi)創(chuàng)性的，對(duì)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(duì)記憶現(xiàn)有物理知識(shí)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(duì)實(shí)驗(yàn)和與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的物理知識(shí)進(jìn)行辯證思考，學(xué)生能夠全面地對(duì)所學(xué)的物理知識(shí)或者實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)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(duì)教師的指導(dǎo)發(fā)出疑問(wèn)，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(wú)論學(xué)生將來(lái)是否會(huì)從事專門(mén)的物理研究工作，這種辯證思維對(duì)于學(xué)生持續(xù)的發(fā)展成長(zhǎng)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(wèn)題和深度探究的優(yōu)勢(shì)、特征，在當(dāng)前的高中物理教學(xué)改革中加強(qiáng)對(duì)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?，學(xué)生的學(xué)習(xí)不再需要教師過(guò)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(shí)與能力。自我導(dǎo)向就是要發(fā)揮出學(xué)生的自主意識(shí)，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(duì)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的效果進(jìn)行自主評(píng)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(guò)何種方式對(duì)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(kāi)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)康模趾?jiǎn)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(wèn)題導(dǎo)向的設(shè)計(jì)方法

問(wèn)題導(dǎo)向的設(shè)計(jì)方法指的是以問(wèn)題作為學(xué)生探究的線索和動(dòng)力，引導(dǎo)學(xué)生深度探究。問(wèn)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(wèn)題為導(dǎo)向，而不是片面地由教師提出問(wèn)題。所以，教師對(duì)問(wèn)題的設(shè)計(jì)要分階段，包括前期構(gòu)思、滲透式地提出問(wèn)題以及激發(fā)學(xué)生對(duì)問(wèn)題的興趣，或者由學(xué)生在教師所設(shè)計(jì)的問(wèn)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(dòng)生成和解決新的問(wèn)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(kāi)對(duì)加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的探究。由教師先提出問(wèn)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(zhēng)論，進(jìn)而產(chǎn)生對(duì)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(guò)程中，教師要參與各個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，通過(guò)密切的師生互動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生提出屬于他們自己的問(wèn)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(wèn)題的過(guò)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(jī)，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(wèn)題的能力。而對(duì)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(wèn)題，大多來(lái)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(wèn)題的來(lái)源，也是將學(xué)生導(dǎo)向?qū)嶒?yàn)教學(xué)活動(dòng)的根本動(dòng)力。教師要注重對(duì)生活元素的開(kāi)發(fā)與利用，積極了解學(xué)生的生活并鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)提出生活中的疑問(wèn)，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(guò)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(duì)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(huì)對(duì)事件的結(jié)果造成明顯的影響？然后設(shè)計(jì)并開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。又如，學(xué)生在生活中見(jiàn)到過(guò)汽車追尾等事故，也可以進(jìn)行物體運(yùn)動(dòng)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(shí)到法律法規(guī)在物理學(xué)上的合理性以及物理知識(shí)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(huì)文化互動(dòng)中調(diào)動(dòng)既有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，完成對(duì)知識(shí)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(dòng)作為社會(huì)文化互動(dòng)，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(shí)經(jīng)驗(yàn)。教師對(duì)此要予以充分重視，認(rèn)識(shí)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(kāi)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(wèn)題。教師在知識(shí)教學(xué)時(shí)應(yīng)該讓學(xué)生對(duì)此有所認(rèn)識(shí)，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(wèn)：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(wèn)題有哪些？從而引出“摩擦力”方面的問(wèn)題。

（二）科學(xué)設(shè)計(jì)明確實(shí)驗(yàn)問(wèn)題

高中物理學(xué)科本身具有知識(shí)點(diǎn)繁多的特征，學(xué)生在學(xué)習(xí)中會(huì)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(wèn)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(shí)，幫助學(xué)生克服困難，實(shí)現(xiàn)較好的知識(shí)積累和知識(shí)體系構(gòu)建。然而，在設(shè)計(jì)和呈現(xiàn)問(wèn)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(dòng)接受，引起學(xué)生自發(fā)的思考，并對(duì)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(shí)為例，在實(shí)驗(yàn)中需要學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)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(guò)演示實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生注意到這一問(wèn)題，讓學(xué)生嘗試找到解決這一問(wèn)題的辦法，請(qǐng)學(xué)生分享自身對(duì)于如何運(yùn)用相關(guān)知識(shí)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(shí)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(shí)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)合起來(lái)。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(guò)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(duì)較為淺顯的物理知識(shí)，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)簡(jiǎn)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(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣，體現(xiàn)“物理”對(duì)解決現(xiàn)實(shí)生活問(wèn)題的價(jià)值。

比如，在學(xué)習(xí)向心力的相關(guān)知識(shí)時(shí)，教師可以準(zhǔn)備一個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)，在轉(zhuǎn)盤(pán)上擺放塑料碗盤(pán)，讓學(xué)生將其想象成飯店的餐桌轉(zhuǎn)盤(pán)。然后轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)，觀察塑料碗盤(pán)的圓周運(yùn)動(dòng)，嘗試進(jìn)行受力分析。接下來(lái)，讓學(xué)生用手平托課本并轉(zhuǎn)動(dòng)，使得課本在手上做圓周運(yùn)動(dòng)，體會(huì)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(dòng)，感受繩子帶來(lái)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(dòng)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(duì)學(xué)生辯證思維培養(yǎng)不足的問(wèn)題，教師要在教學(xué)策略中鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑和對(duì)實(shí)踐的反思。教師要認(rèn)識(shí)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(shuō)，學(xué)生也要敢于質(zhì)疑自己，對(duì)自己的學(xué)習(xí)與實(shí)踐展開(kāi)反思，而不是以“質(zhì)疑”的名義只提出對(duì)他人的疑問(wèn)，認(rèn)識(shí)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(guò)程中的平等、開(kāi)放交流，教會(huì)學(xué)生如何基于實(shí)驗(yàn)與他人展開(kāi)科學(xué)的探討，能夠“用證據(jù)說(shuō)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(méi)有任何感覺(jué)，請(qǐng)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(kāi)電路的瞬間，學(xué)生會(huì)有輕微的觸電感覺(jué)，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(kāi)辯論。對(duì)于辯論無(wú)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(dòng)結(jié)束后，請(qǐng)各小組選出一名代表分享整個(gè)過(guò)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(píng)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(shí)相對(duì)復(fù)雜，知識(shí)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(duì)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(wèn)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(duì)“是否進(jìn)行實(shí)驗(yàn)”“選擇何種方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)”等問(wèn)題做好選擇并及時(shí)調(diào)整。并非所有的高中物理知識(shí)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(wèn)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(shí)是對(duì)學(xué)生初中物理知識(shí)的簡(jiǎn)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(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)存在理解上的困難，則要盡可能選擇通過(guò)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(shì)來(lái)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(guò)了從幼兒園到初中的多年學(xué)習(xí)，他們?cè)谝酝膶W(xué)習(xí)活動(dòng)中可能并沒(méi)有進(jìn)行過(guò)比較深度的探究，主要是參與知識(shí)型的教學(xué)活動(dòng)。比如，近年來(lái)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(méi)有經(jīng)歷過(guò)上述改革，從幼兒園開(kāi)始就是被動(dòng)地吸收知識(shí)。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(kāi)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。或者說(shuō)，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(kāi)展家庭實(shí)驗(yàn)等；另一方面，要在必要時(shí)對(duì)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(guò)程時(shí)，堅(jiān)持只向?qū)W生提出一些問(wèn)題或線索，對(duì)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(wèn)題的方法或者問(wèn)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(dòng)，對(duì)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(shí)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(lái)越好的教學(xué)效果。

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