摘 要：开展高中物理探究式教学，需要教师坚持科学正确的原则实施探究教学，全面掌握物理探究式教学要素，严密组织与实施探究式教学过程，注重发挥学生在探究式物理教学中的主观能动作用，让学生经历实验探究过程，这样才能提高物理探究式教学成效，有效促进学生物理探究学习能力和物理学科核心素养的全面发展。
关键词：高中物理;探究式教学;要素运用
提高学生的科学探究能力是高中物理课程标准的要求，也是发展高中学生物理学科核心素养的重要途径，要实现此目标需要教师在高中物理教学中重视开展探究式教学。但在目前的高中物理探究教学中，探究教学要素不全面、探究教学过程低效，既影响了高中物理教学成效的提高，又制约了学生物理学科核心素养的快速发展，因此需要教师加强对高中物理探究式教学的研究和运用。
一、 探究式教学的实施原则
在高中物理开展探究式教学，要想取得理想教学效果，必须坚持科学的原则施教：
（一）坚持科学探究原则
开展物理探究教学，要坚持科学的原则，在探究的要素、探究的原理、探究的方法等方面都要符合科学原则和精神，并且要以科学的理论作指导，既要注重创新，又不能盲目和无根据地探究，这样才能让学生掌握科学的探究方法，从而有利于提高学生科学素养。
（二）坚持学生主体原则
探究式教学的重要目标在于培养学生的自主探究学习能力，因此在教学中教师要重视发挥学生的主体作用，充分调动学生在探究学习中的主观能动性，让学生经历探究过程，实现对知识的掌握和素养的发展，同时也应发挥好教师的主导作用、引导作用和启发作用。
（三）坚持量力而行原则
物理学科本身比较抽象复杂，开展物理探究教学其目的就是让学生经历物理知识的形成过程，使学生掌握物理学习的方法，促进学生物理学习能力的提高。但是学生的认知水平和学习能力存在差异，在教学中要坚持量力而行的原则，要符合学生的“最近发展区”，不能一味追求难度较大的“探究”，从而导致学生探究兴趣的降低。
二、 探究式教学的要素分析
高中物理新课标提出了探究教学的七大教学要素，只有在教学过程中灵活运用这些教学要素，才能有效实现教学目标，达到提升物理教学成效，促进学生物理学习能力和物理核心素养发展的目标。为此需要教师掌握这些教学要素的运用要求：
（一）提出问题
在该要素中，要求学生做到能够准确发现问题或提出问题，并能对发现的问题进行科学、具体的描述或表达，要能抓住问题的本质或核心，这样才能为探究问题奠定良好开端。为此需要教师重视在平时教学中引导学生观察生活中的物理现象或物理问题，在教学中为学生创设问题情境或知识背景，来启发学生发现或提出问题。
（二）猜想和假设
在该要素中，要求学生对发现或提出的问题能够给出解决问题方法的初步猜想或假设，对提出的问题有了猜想或假设，才能指导学生的探究活动，才能让学生去探寻解决问题的有效策略。在此过程中教师不能直接给出学生解决问题的方法，要注重引导学生进行思维发散和进行大胆的猜想或假设。
（三）制订探究计划和设计实验方案
在该要素中，要求学生能够根据物理探究问题的需要，自主制订探究实施计划和设计探究的实验方案，通过利用等效转化、控制变量法、整体与隔离等方法制订具体的实验探究方案。在此过程中，教师应先让学生主动探索和设计实验方案，在学生设计好实验探究方案的基础上给予指导，以使实验方案更加完善。
（四）实施探究过程并记录实验数据
在该要素中，要求学生能够自主或合作完成实验探究过程，让学生真正经历探究学习的完整过程，从而使学生掌握物理探究学习方法，提高学生的动手实验操作能力。在此过程中教师要加强对学生实验操作过程的指导，让学生掌握规范操作、正确使用仪器设备的方法，养成科学有效记录实验现象和数据的习惯。
（五）分析论证实验数据和总结实验结论
在学生进行了实验探究过程之后，要求学生对记录的实验数据和实验现象进行分析和论证，通过分析论证，总结出实验的结论。在此过程中，教师不能直接给出实验结论，要指导学生对实验数据和现象进行分析研究，在此基础上让学生从中得出结论。教师要注重学生的分析思路与过程，通过分析思路与过程可了解学生对问题的掌握程度。
（六）评估研究结论
在学生初步得出实验结论后，教师要指导学生对整个实验过程进行反思，查找实验中的不足之处或存在的问题，以促进学生总结实验经验和进一步改进实验方法，有利于提升学生今后的实验探究能力，并能促进学生养成反思、评估和总结的习惯。
（七）进行合作交流
由于在高中物理实验探究活动中，主要是运用小组合作学习方式进行实验探究活动，在实验探究活动中，每个学生“各司其职”，为了使每一个学生全面掌握实验探究的方法，在实验探究完成之后要进行小组合作交流活动，通过让每个学生发表自己的观点和交流自己的体会，能够促进全体成员实验探究能力的提升，同时能够培养学生的合作意识。
三、 探究式教学的运用策略
探究式教学方式在高中物理教学中有着广泛的应用，因此教师要根据教学内容的需要，注意灵活运用。文章以鲁科版高一物理必修第一册第三章“相互作用”中的第3节“摩擦力”的探究过程为例来论述探究式教学的具体运用策略。
（一）教學目标设计
通过本次课的学习，要让学生掌握静摩擦力的概念、特点、影响静摩擦力大小的因素，理解相对运动趋势的含义;掌握滑动摩擦力的概念、产生条件与影响因素，掌握“控制变量法”探究滑动摩擦力大小的公式，理解物体相对运动的含义;提高学生进行物理探究实验的设计与操作能力;提高学生的物理探究学习兴趣，培养学生合作学习意识。
（二）教学实施过程
1. 创设情境，提出问题
为了激发学生对本课的学习和探究兴趣，教师应注重为学生创设与摩擦力相关的问题情境，以此来激发学生对“摩擦力”问题的学习和探究兴趣，同时让学生从情境中发现和提出问题。例如，教师可提前准备好每页相互交叉的两本书，让两个学生在课堂演示拉开过程，使学生感受到非常费力;或者让学生把自己的手放在桌面上，用力向前推或向后拉，能让学生感受到明显有一种力量在阻碍手掌的运动。
师：大家思考一下：什么原因使相互交叉重叠的两本书很难拉开，以及手压在桌面感到阻力？
生：摩擦力。
师：同学们说得对，今天我们探究摩擦力的大小与什么有关。
（运用提问的方式，复习初中学过的关于摩擦力的定义、分类与产生的条件）
师：同学们对初中物理知识掌握得很好，看图1所示三幅图片（多媒体演示）回答问题：
（1）在三个图中分别展示了轻推木箱、用力推但没有移动木箱、猛地推动了木箱三种情况，请同学们说一下在这3种情况下分别存在什么类型的摩擦力？
（2）在前面两种情况下，木箱没有移动，此时木箱处于什么状态？此时的摩擦力有什么特征？
（3）假如与木箱接触的面非常光滑，推动木箱时会出现什么情况？如何计算摩擦力的大小？大家对“相对运动趋势”怎样理解？
2. 结合实际，猜想假设
在提出问题之后，可让学生结合自己的生活经验和已有知识，对三个问题提出自己的猜想和假设。
生1：在前两个图中，由于木箱未动，它与接触面之间存在的是静摩擦力，第三种情况木箱有了移动，它存在的是滑动摩擦力。
生2：木箱在没有移动的情况下，处于静止状态，存在的是静摩擦力。此时的静摩擦力会随着推力增加而变大，直到最大值为止。静摩擦力的方向和箱子相对运动趋势的方向是相反的。
生3：如果与木箱接触的面非常光滑，就不存在摩擦力，推动木箱时它会一直运动下去。在物体运动的情况下，滑动摩擦力的大小可能与它受到的压力和接触面的粗糙程度有关。我认为相对运动趋势就是指物体存在运动的可能性。
师：同学们对上述问题提出了自己的猜想与假设。那么如何才能验证三位同学说得是否正确？
3. 理论探究，实验设计
师：同学们在阅读教材和理解摩擦力的基本知识的基础上，设计一个实验方案来验证刚才提出的猜想和假设。
（学生自主或小组合作设计摩擦力实验方案）
小组1：我们小组设计的实验探究方案如下：
所需器材：需要若干个质量不同的砝码（5g、10g、50g等），若干个质量不同的小木块、定滑轮、细绳。如图2所示。
实验方案：
（1）在桌面安装定滑轮，把木块与砝码相连。先挂上5g的砝码，观察木块运动情况;
（2）逐渐加大砝码质量，保持木块不移动，观察和思考木块受到静摩擦力的变化情况;
（3）保持砝码不变，加大木块质量，观察和思考静摩擦力的变化情况;
（4）保持木块质量不变，加大砝码质量，直到木块移动，记录砝码质量，观察与思考此时木块受到的摩擦力类型与大小。
小组2：我们小组设计的实验方案如下：（如图3所示）
所需器材：砝码、木块、弹簧测力计、不同光滑程度的木板等。
实验方案：
（1）利用图3所示的装置进行探究滑动摩擦力大小与物体之间压力大小的数量关系。
（2）拉动木板B，当木块A保持静止不动时，木块A与木板B之间的滑动摩擦力f就是弹簧测力计的示数。
（3）在木块A上增加砝码时，A、B之间的压力N增加，拉动木板B，当木块A保持静止不动时，继续测两物体之间的滑动摩擦力f。并把数值填入表中，求fN的比值（μ）。
（4）探究实验的结论：当压力N增加时，滑动摩擦力f如何变化？fN的比值如何变化？本次实验得出的结论是什么？
师：刚才两个小组的方案很好，其他小组可参考他们的方案进行设计。
4. 动手实验，观察记录
在各小组设计实验方案后，各小组开始动手实验，教师指导学生进行实验，并要求学生仔细观察实验过程，做好实验数据的记录。主要让学生运用“控制变量法”并分情况进行实验。
小组1的实验过程（如图2所示）：
（1）砝码质量不变，增加木块质量，探究静摩擦力的变化情况;
（2）砝码质量增加，木块质量不变，直到木块滑动为止，探究静摩擦力的变化情况。
小组2的实验过程（如图3所示）：
（1）当拉动B物体，A、B两物体没有相对运动时，可测出静摩擦力;
（2）当拉动B物体，A、B两物体有相对运动时，可测出滑动摩擦力。
5. 分析数据，得出结论
各小组在动手操作基础上完成实验后，需要让学生对实验数据进行分析论证，并总结出本次探究实验的结论。
师：同学们总结一下本次实验你所得出的结论。
小组1：通过实验掌握了什么是最大静摩擦力。某个物体受到水平外力的作用后，随着水平外力的增加，其静摩擦力开始变大，在0—最大静摩擦力之间变化，当增加到某个数值时物体就开始移动，此时的摩擦力就是最大静摩擦力，它的方向在接触面的切线方向上与物体的相对运动趋势相反。
小组2：物体受到静摩擦力的大小主要是根据外部条件变化的，在物体运动前，其静摩擦力随着外力的增加而增加，随着外力的减小而减小，其数值在0—最大值之间变化。最大静摩擦力的数值大小和物体受到的正压力、接触面的粗糙程度有关系。在探究滑动摩擦力的大小时，通过控制一个实验变量，不断变化另一个实验变量，得出fN的数值基本不变，由此得出fN=μ，即f=μN就是滑动摩擦力的公式。
师：通过两个小组的汇报，同学们能发现什么问题？
生1：小组1的实验方案中能得出最大静摩擦力，不能求出滑动摩擦力的公式，实验方案不完整。小组2的实验方案比较完整，能求出最大静摩擦力和滑动摩擦力的大小。
师：对。在小组1的实验中，两个物体的接触面保持不变（μ不变），虽然分别改变木块和砝码的质量，只能求出最大静摩擦力，但无法求出滑动摩擦力的大小，实验内容不全面，无法全部达到本课探究目的;小组2的实验方案比较全面科学，通过分别控制变量N和μ，来观察f的大小，能够求出最大静摩擦力和计算滑动摩擦力大小。而且通过计算每次实验fN的比值（μ），既容易得出结论（f=μN），又比较科学，能够较好达到本课探究目的。
6. 实验评估，学习反思
在此环节教师要与学生共同对本次实验探究进行评估和反思，让学生回顾整个实验探究过程，从提出问题、复习旧知、猜想假设、理论探究、设计实验方案、动手操作探究、结论分析等过程。在此过程中，教师要发挥引导作用，重点让学生通过实验“悟出”其“结论”，这样才能让学生真正理解摩擦力的本质概念与影响因素，从而达到探究教学的目的。
四、 结语
综上所述，要提升高中物理探究式教学成效，需要教师在教学中坚持科学的原则施教，掌握探究式教学的要素，加强探究式教学设计，严密组织实施探究式教学过程，重视让学生围绕问题开展探究学习，充分发挥学生在物理探究學习中的主观能动性，才能提高探究式教学成效，从而促进学生物理学习能力的提高，达到发展学生物理学科核心素养的目标。
参考文献：
[1]张德春.探究式教学法在高中物理教学中运用刍议[J].课程教育研究，2016（11）：86.
[2]李国孝.探究式教学法在高中物理教学中有效应用[J].中国校外教育，2017（7）：55.
作者简介：
吴少华，福建省厦门市，福建省厦门市第三中学。
