探究式學習模式在高中物理教學中的應用探究

摘要：在教育改革持續(xù)推進、學生素養(yǎng)全面發(fā)展備受矚目的當下，高中物理教學亟須創(chuàng)新范式以突破傳統(tǒng)教學模式的局限。文章聚焦探究式學習模式在高中物理教學中的實踐應用，深入剖析其應用意義，系統(tǒng)梳理應用原則，并詳細闡述涵蓋情境創(chuàng)設、問題引導、協(xié)作學習及實踐強化的多元應用策略，旨在為高中物理教學革新提供一些參考和啟示，助力教學質量與學生能力的同步提升。關鍵詞：探究式學習；高中；物理物理學科是自然科學領域的重要組成部分，與生產生活實踐緊密相關，對揭示物質世界運行規(guī)律、培育學生科學思維及解決問題能力至關重要。然而，反觀當下高中物理教學，仍存在一些問題，部分教師仍采用傳統(tǒng)講授模式，忽視了學生的主體地位，導致實際教學效果不佳，難以充分發(fā)揮高中物理學科的育人價值。探究式學習模式以學生為主體，強調讓學生圍繞問題主動探索，通過實踐驗證、深度反思獲取知識與技能，提升綜合素養(yǎng)。將探究式學習模式融入高中物理教學中，能夠突破物理教學的局限，促進高中物理教學的改革創(chuàng)新。因此，深度探討探究式學習模式在高中物理教學中的應用具有重要意義。一、探究式學習模式在高中物理教學中的應用意義（一）激發(fā)學生物理學習的興趣高中物理知識較為抽象且繁雜，加之授課方式與生活實際脫節(jié)，學生往往感到學習枯燥乏味。在探究式學習模式下，通過將物理知識融入生動有趣、貼近生活的情境之中，能夠有效地解決這一問題，讓學生能夠切實感受到物理的魅力，從而引發(fā)對物理學科的興趣。當學生親身參與到探究過程中，并親自揭開物理現(xiàn)象本質時，所獲得的成就感會進一步轉化為內在的學習動力，形成良性的學習循環(huán)。（二）有助于學生綜合能力的培養(yǎng)探究式學習要求學生在面對物理問題時自主進行觀察、分析、假設、推理和驗證，旨在鍛煉學生的邏輯思維、批判性思維和創(chuàng)造性思維。通過對現(xiàn)象的深入分析，學生能夠學會從復雜的信息中提取關鍵點，理解事物的本質；在實驗結果不符合預期時，學生通過審視探究過程中的每個環(huán)節(jié)，能夠提升批判性思維能力；學生通過自主設計實驗方案或提出獨特見解，能夠發(fā)展創(chuàng)造性思維能力。此外，探究式學習為學生提供了豐富的動手實踐機會。學生主導完成從選擇實驗設備、規(guī)劃實驗步驟到精確測量數據及處理分析的整個流程，不僅能夠提升對各種實驗儀器的操作技巧，也能夠加深對實驗設計的理解，實現(xiàn)理論與實踐的有效結合，提高實際操作能力。另外，學生在合作完成任務的過程中，還能不斷提升團隊合作能力和人際交往能力。（三）有助于物理教學質量的提升從知識習得層面看，探究式學習模式革新了學生知識內化路徑，有助于實現(xiàn)對知識的深度理解與記憶。學生在自主操控實驗變量、翔實記錄數據、深度剖析規(guī)律的過程中，能夠將抽象知識具象化，洞察其底層邏輯，構建起層次分明、關聯(lián)緊密的知識網絡，隨時能夠遷移運用，顯著增強教學知識的傳遞效能[1]。從教學反饋與調控方面來看，在探究式學習模式下，學生探究的全過程皆為教學反饋素材，教師通過近距離觀察學生實驗操作過程、小組討論過程、探究成果等，可敏銳捕捉學生存在的知識漏洞、思維誤區(qū)及技能短板，并迅速回溯關聯(lián)的教學環(huán)節(jié)，精確定位薄弱點，實時優(yōu)化教學內容與策略，針對性強化輔導，確保教學與學生學習節(jié)奏、能力水平高度適配，助力教學成效穩(wěn)步提升[2]。二、探究式學習模式在高中物理教學中的應用原則（一）自主性原則自主性原則強調學生在學習進程中的主體地位，強調教師賦予學生一定的自主權，讓學生自主學習和合作學習。從學習規(guī)劃層面看，教師要讓學生依據自身的知識儲備、興趣偏好及能力層級，自主選定探究主題。在此基礎上，學生能夠利用圖書館、網絡資源等多樣化渠道，自主甄別篩選、提煉相關的資料，學生能夠自主選擇實驗法、案例分析法等探究手段，真正成為學習的主人。（二）互動性原則互動性原則強調課堂內外師生之間、學生與學生之間的交流與合作。在探究式學習模式中，教師應該創(chuàng)造開放的環(huán)境，促進學生間的思想碰撞，使學生能夠從不同的角度看待問題，學會傾聽他人的觀點，并在此基礎上進行更全面的理解。此外，教師還要動態(tài)觀察學生的學習情況，并適時給予指導和引導，幫助學生突破難關，克服學習困難。（三）開放性原則開放性原則強調教學內容的多樣性和教學方法的靈活性，鼓勵學生從多個角度、多個層面去認識和理解物理世界。在探究式學習模式下，教師應注重將物理知識與現(xiàn)實生活、科技發(fā)展等緊密結合，引入具有時代性和前沿性的教學內容，激發(fā)學生的學習興趣和探究欲望。同時，教師還可以采用多樣化的教學方法，如案例分析、模擬實驗等，以適應不同學生的學習風格和能力水平[3]。三、探究式學習模式在高中物理教學中的應用策略（一）巧設情境，引燃探究熱情蘇霍姆林斯基曾言：“如果教師不想方設法使學生進入情緒高昂和智力振奮的內心狀態(tài)，就急于傳授知識，那么，這種知識只能使人產生冷漠的態(tài)度，而不懂感情的腦力勞動就會帶來疲倦。”因此，在探究式物理學習模式下，教師應巧妙設置情境，迅速拉近學生與物理知識的距離，點燃學生的探究熱情。一方面，教師可以從日常生活的細微之處挖掘奇趣物理元素，將其精心包裝后引入課堂，喚醒學生熟悉而又新奇的感覺，讓他們意識到物理與實際生活的聯(lián)系。另一方面，緊密追蹤前沿科技熱點。從浩瀚宇宙里衛(wèi)星的變軌操控、引力波探測，到微觀世界中量子通信的加密、芯片制程工藝背后的光刻物理原理，這些科技前沿動態(tài)蘊含著豐富的物理知識。教師及時將其融入教學情境，不僅能拓寬學生的視野，更能激發(fā)學生對未知領域的向往，使其迫不及待地進入物理世界。以魯科版高中物理必修第二冊第3章《圓周運動》為例，課堂伊始，教師可以播放一段驚險刺激的F1方程式賽車比賽視頻片段，然后以多媒體課件呈現(xiàn)一些關于F1方程式賽車的輪胎配方、輪胎壓力檢測與調整、主動懸掛技術、懸掛幾何結構、扭矩矢量分配、鼻翼和尾翼設計等知識。在此之后，教師可以適時拋出問題：“賽車在如此高速過彎時為何不會側翻？車身傾斜角度與哪些因素相關？上述F1方程式賽車用到的技術有哪些與賽車過彎有關？這背后隱藏著怎樣的物理規(guī)律？”瞬間將學生注意力聚焦于圓周運動向心力這一核心知識點上。緊接著，教師可以拿出一個自制的簡易圓錐擺裝置，現(xiàn)場演示小球在水平面內做勻速圓周運動的奇妙景象，邀請學生近距離觀察小球運動軌跡、懸線拉力方向變化，并感受旋轉小球所需拉力大小，引導他們思考：“若增大旋轉角速度，小球運動狀態(tài)、懸線拉力會如何改變？與我們剛剛看到的賽車過彎現(xiàn)象有何異同？”借由生活實例與簡易實驗構建的雙重情境，教師能夠成功激發(fā)學生對圓周運動知識的探究熱情，促使他們主動進入探究狀態(tài)，為后續(xù)深入學習奠定基礎。（二）問題引領，激活學生思維活力亞里士多德曾說：“思維從疑問和驚奇開始?！痹谔骄渴轿锢韺W習模式下，教師不僅要傳授基本知識和技能，更要引導學生思考，培養(yǎng)他們提出問題和解決問題的能力。為了實現(xiàn)這一目標，教師應該圍繞核心知識設計遞進的問題鏈，幫助學生理解概念。在此基礎上，教師還應該設置開放性的問題，鼓勵學生突破常規(guī)思維的限制，促使學生從感性思維向理性思維轉變[4]。以魯科版高中物理必修第一冊第3章《相互作用》為例，在引入“摩擦力”這一關鍵概念時，教師可先拋出基礎性問題：“同學們，在日常生活中，當我們推動靜止在地面上的箱子，初始時是不是感覺有些費力，這是為什么呢？”借此激活學生的生活經驗，讓學生聚焦摩擦力現(xiàn)象。緊接著，遞進式追問：“那隨著我們逐漸加大推力，箱子開始滑動，此時感覺用力大小又有了變化，這背后反映出滑動摩擦力與哪些因素相關呢？是箱子的重量、接觸面的粗糙程度，還是其他因素在起作用？”引導學生從現(xiàn)象深入原理，著手設計簡單的驗證實驗，如選用不同材質的接觸面、改變物體壓力去探究摩擦力的變化規(guī)律，在實踐操作與數據記錄分析中，逐步厘清滑動摩擦力與正壓力、動摩擦因數間的定量關系。待學生掌握滑動摩擦力后，教師繼續(xù)拋出問題：“倘若箱子在一個勻速轉動的傳送帶上相對靜止，此時箱子所受摩擦力又該如何分析？方向怎樣？它與之前我們探究的靜止或滑動狀態(tài)下的摩擦力有何本質區(qū)別與聯(lián)系？”促使學生將摩擦力知識靈活遷移至相對復雜的動態(tài)情境，深度理解摩擦力作為一種被動力，其產生條件與方向判定的精妙之處，從而幫助學生完善知識體系。在章節(jié)學習結束后，教師可繼續(xù)提出開放性問題：“現(xiàn)今城市建設中，高樓大廈鱗次櫛比，大型建筑機械在吊運重物時，吊索與重物間的相互作用復雜多變。假設你是一名工程師，要設計一套更為安全高效的吊運系統(tǒng)，從力學相互作用原理出發(fā)，你會考慮哪些因素？又會采用何種創(chuàng)新性設計方案來優(yōu)化現(xiàn)有吊運結構，最大限度確保吊運安全？”鼓勵學生充分調用所學彈力、摩擦力、力的合成與分解等知識，大膽設想、各抒己見。學生或是從新型材料的角度切入，提升吊索的彈力和韌性，或是聚焦于吊運掛鉤處的摩擦力控制。在這一過程中，學生能夠逐漸實現(xiàn)思維的躍遷，更加高效地吸收知識。（三）協(xié)作深耕，匯聚探究合力“孤舉者難起，眾行者易趨”深刻揭示了合作的重要性。高中物理知識本就復雜且抽象，在探究式物理學習模式下，學生會經常遇到個人無法解決的任務，教師作為教學活動的組織者與引導者，需精心搭建協(xié)作平臺，讓學生在交流和互助中共同完成探究任務。以魯科版高中物理選擇性必修第一冊第4章《光的折射和全反射》而言，教師應依據學生的學業(yè)水平、性格特點等差異，遵循“組間同質、組內異質”原則，劃分學習小組，確保在探究光的折射定律實驗時，小組內既有擅長實驗操作、能精準調整光線入射角度并仔細記錄數據的學生，也有理論基礎扎實、能迅速依據折射現(xiàn)象推導數學關系的學生，還要有思維活躍、善于提出新奇想法的學生。然后，教師要引導各小組選擇具體的探究任務，并要求各小組展開探究。針對“全反射現(xiàn)象在生活中的應用”這一主題，小組內成員要列舉光纖通信、海市蜃樓等常見實例，從光的傳播原理層面深度剖析全反射發(fā)生的條件及優(yōu)勢。在學生協(xié)作探究過程中，教師應適時點撥，當小組對光導纖維的原理理解陷入僵局，誤將光的直線傳播套用于光纖內光的傳輸路徑時，教師及時介入，借助簡易的光纖模型教具，直觀演示光在纖芯與包層界面多次全反射前進的動態(tài)過程，讓學生重新審視折射角與臨界角的關聯(lián)。在此基礎上，教師應設定固定時段，讓各小組展示探究成果，鼓勵其他小組質疑、補充，促進思維碰撞，促使各小組重新審視實驗細節(jié)，合力完善關于光的折射的認知體系，讓學生在協(xié)作探究中把光的折射與全反射的相關知識“吃透嚼爛”。（四）實踐賦能，強化探究成效在現(xiàn)代社會，“行是知之始，知是行之成”這句話依然具有重要的應用價值。在科技日新月異的今天，知識的更新速度非?？?，人們必須不斷學習新知識、新技能才能適應社會的發(fā)展。然而，單純的知識積累并不能保證個人的成長和成功，關鍵在于如何將這些知識應用于實踐中，解決實際問題。因此，知行合一理念在現(xiàn)代社會顯得尤為重要。教師在探究性物理學習模式下，同樣要注重實踐環(huán)節(jié)，讓學生通過親身實踐，不斷質疑和反思所學知識的真實性和有效性，通過實踐來檢驗和完善自己的知識體系[5]。以魯科版高中物理必修第一冊第1章《運動的描述》為例，鑒于本章節(jié)的重點是刻畫物體運動的基礎特征，在完成教材基礎實驗后，教師可以讓學生利用手機慢動作拍攝功能與標尺相結合的方式，探究生活中各類落體運動細節(jié)。學生手持手機，以慢動作模式拍攝小球自由下落、羽毛在真空與非真空環(huán)境下落等過程，隨后借助標尺比對視頻畫面，精確測量不同時刻物體下落的位移數據，進而手繪位移—時間圖像，直觀感受落體運動規(guī)律，深刻領悟自由落體加速度的恒定特性。針對物體的勻速直線運動，教師引導學生自主設計實驗，學生利用電動小車、打點計時器、軌道等器材，自行規(guī)劃軌道鋪設路徑、設置小車運行速度擋位、確定打點計時器打點頻率等實驗細節(jié)。從小車啟動加速、勻速再到減速階段，學生詳細記錄打點紙帶數據，深入分析速度變化過程，緊密聯(lián)系