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摘 要：新课程环境下高中物理实验教学改革给高中物理老师带来全新的挑战和机遇，针对新课程对探究性实验的教学要求，本文阐述了高中物理探究性实验的一般教学模式、设计的一般原则，重点从探究性演示实验、分组实验、辅助小实验三个方面总结了高中物理探究性实验教学设计的一般策略，以培养学生的探究能力。
关键词：新课程；探究性实验；设计；策略
物理学是一门以实验为基础的自然学科，物理实验是物理学的有机组成部分。物理实验不仅是一种验证性的实践活动，更是一种探究性的实践活动，探究性实验作为一种重要的实验形式，同时也是科学探究的一种有效方式，探究性实验能更充分地体现学生学习的主动性、探索性和创造性，探究性物理实验可以在物理实验教学中发挥重要作用，因此新课程大力提倡探究性实验， 从而培养他们对物理学科的兴趣、激发他们的学习动机，并对学生进行科学探究能力的培养，发展学生的思维能力，培养学生良好的科学作风和科学态度。
一、高中物理探究性实验的一般教学模式
对于探究性实验，一般教学模式是教师根据高中物理教材的特点和教学的实际，在学生已有物理知识和实验技能的条件下，由教师给出实验课题，提供实验器材，提出实验要求，让学生自己拟定实验方案，制订实验步骤，独立地通过实验的观测和分析去探索研究，从而发现“新”的物理现象，并通过建立物理模型来解释实验现象，总结出他们原来并不知道的规律性认识的实验。其一般过程如流程图图1。
二、高中物理探究性实验设计的一般原则
高中物理探究性实验的设计指导思想应该是“内容新颖、难易适度”。 根据这一设计思想，结合具体设计中的体会与经验，我认为高中物理探究性实验的设计一般要遵循如下原则：
一是探索性设计原则：指所设计的实验包含的物理规律往往隐藏在较深的层次，需要学生去挖掘；实验的条件和结果之间往往存在着较大的距离，需要学生去跨越；解决问题的方法与途径往往不太明确，需要学生通过尝试错误，提出假设并验证假设来寻找。这样，学生在解决问题的过程中，不仅能学会并形成一定的认知策略和技巧，同时也激发了他们本身的智慧潜力，并有助于形成内在的学习动机；二是理论联系实际设计原则：指探索性物理实验的设计不仅有观察、测量的过程，而且需要建立物理模型，对实验的现象和结果用根据物理模型得出的表达式进行解释，从而培养学生运用理论解决实际问题的能力；三是科学性设计原则：指在探索性物理实验的设计中，必须保证实验的设计不出现科学性错误，实验设计要具有科学思想和科学方法的教育因素，把科学的物理思想和方法渗透到设计之中。
三、高中物理探究性实验教学设计的一般策略
1. 探究性演示实验的设计策略
物理新教材中安排了大量的“实验与探究”可作为探究性演示实验，其目的不仅是让学生在观察的基础上接受物理知识，为理解提供直观材料，更重要的是给学生提供探索的空间，激发学生的好奇心和学习新知识的欲望，培养学生学习物理的兴趣和探究能力。传统的物理演示实验是由教师先讲解、再演示，然后把观察到的现象、结论总结出来，这样的实验教学学生处于被动地位，缺乏对实验的热情和探究的欲望。这就要求教师从传统的演示实验中走出来，根据探究性实验教学的设计原则，在演示实验中，要通过增加演示实验的创造成分，给学生提供更大的思考空间，把那些有探究价值的演示实验设计为学生的探究性实验。
（1）将验证性实验转化为探究性演示实验的设计
例如“验证力的平行四边形定则”就可设计为学生的探究性实验，教师可在提出“如何得出不在一条直线上的几个分力的合力”问题后，提供学生所需实验器材，引导学生共同設计实验方案，把这个实验改在黑板上完成，并让学生参与，自己得出规律。这样做不仅可以使学生体验规律得出的过程，加深对知识的理解，提高学习的兴趣，而且也结合了学生实验的内容。
（2）将定量研究转化为定性研究的设计
例如，平抛物体运动规律的演示，一个关键问题是如何在无法测定速度、加速度的情况下进行规律的探究，先给学生一定时间的思考，再由教师演示，让两小球从同一高度分别做平抛运动、自由落体运动，比较是否同时落地，让学生分析这个实验说明了什么，这个过程教师不要轻易给出结论性提示。这样做的目的是给学生提供探索的空间，使学生体会这种将定量研究转化为定性研究的办法，即实验转化法。
（3）通过探究性实验渗透科学研究方法的设计
例如“观察安培力的大小与哪些因素有关”的演示，可以先让学生猜想之后再引导学生设计出实验方案，从而让学生更深刻体会“控制变量法”这种科学研究方法在物理实验中的应用。
以上实验方法为学生提供了新的教学环境，在新环境下，学生独立自主思考、探索问题，避免因教师先讲或预习教材造成的“先入为主”的影响，要让学生人人有自己的猜想、观点、看法，并努力形成各自的实验设计，增强学习的积极性和主动性。
2. 探究性分组实验的设计策略
探究性分组实验是在教师指导下，学生围绕实验课题进行实验，从中探索科学概念和规律。探究性分组实验教学重视实验探究的过程，把科学方法的培养和科学思维的训练放在首位。而传统的学生分组实验教学，通常先由教师就实验目的、实验器材、实验原理、实验步骤、数据采集及处理办法清清楚楚地讲一遍，然后学生实验，实验中学生只是“照方抓药”，难以激发他们的实验积极性。因此，在学生分组实验中，通过增加实验的未知性，可以激发学生探究的欲望。
（1）将验证性实验转化为探究性分组实验的设计
如果某些实验所验证的规律符合学生认知水平、思维水平，这类实验可改为探究性实验，实验时间可放在知识教学之前。例如：“实验与探究”中的“动能与势能的转化和守恒”可以在教学“能量守恒定律”一节内容前加入作为探究性分组实验，让学生在亲身体验、探究的过程中，得出机械能守恒定律。另外，“探究弹簧伸长量与弹力的关系”、“探究影响导线电阻的因素”也可以采取这种方式。 （2）引导学生多角度设计实验方案的教学设计
对于一些不能超前于知识教学的学生实验，如：“测量电源的电动势和内电阻”，可在实验时让学生多角度设计方案，并动手实践，从中比较各种方法的优劣，体会教材中方法的独特性。“利用单摆测重力加速度”这一实验要引导学生先设计测定重力加速度的方法，学生们会想到通过物体下落的时间和下落的高度来测，通过打点计时器打出的纸带来测物体下落的时间和下落的高度，还可以通过测量重力和质量，利用G=mg来计算重力加速度等等。通过对方法的探究，培养了学生的综合能力和知识的迁移能力。
（3）练习使用仪器类分组实验的设计
对于练习使用仪器类实验，如：“练习使用打点计时器”、“练习使用多用电表”这样一些实验，要通过学生自己阅读使用说明，了解其基本原理和基本使用方法，自己动手操作练习并能够应用这些仪器进行相关量的测量，教师只在必要时作适当点拨，从而增强学生学习的主动性，有利于开发学生创造潜能和创新精神。
3. 探究性辅助小实验的设计策略
探究性辅助小实验可以在课堂上由學生自己操作完成，也可以指导学生课后完成，在这种实验过程中充分突出学生的主体性，教师只是适时引导但不包办代替，从而强化探究性的学习。如在“迷你实验室”栏目中，很多是实验性的活动，提倡用瓶瓶罐罐自制小器材，或者直接利用日常用具做实验，教师要注重这些实验的趣味性，可将其设计为探究性辅助小实验并指导学生自己完成。
（1）探究性课堂小实验的设计
课堂小实验多数都为定性实验且较为简单、用时短，教师只要为学生准备好器材，就可让学生在课堂上自己操作完成，从而激发学生的探究热情，培养学生的动手能力。
例如“探究最大静摩擦力与压力的定性关系”可以提供给学生物块、弹簧称和不同重物，让学生自己动手找规律；再如“探究作用力与反作用力的关系”可以提供给学生两根弹簧称，让学生通过自己动手、读数总结出作用力和反作用力的大小、方向和作用线分别有怎样的关系。
还有一些实验教师可以不用准备器材就能做的，如“白光的单缝衍射图样”，可以让每位同学用两把笔紧靠在一起，通过其中的狭缝观察日光灯发出的光的衍射图样等等。
（2）探究性课外小实验的设计
探究式课外小实验要体现学生自身兴趣，在教师指导下，利用日常器具做实验。通过这类实验可以培养学生自主学习、勇于探究和严谨的科学态度。
物理教学中有许多课外小实验，而家庭、学校、社会都有大量学生感兴趣又易得的实验器材，如可乐瓶、易拉罐、吸管、玩具等常见物品。如果教师引导得当，学生主动去做，会获得意想不到的效果。例如“测量反应时间”就可利用一把刻度尺根据自由落体运动的原理测量出来；再如“感受摩擦力”的实验中只要准备一些日常生活中常见的用品就行了，像纸张、毛巾、塑料、木板等。
探究性课外小实验是对课堂40分钟的有效补充，类似上述的例子还很多，教师也可以自己设计一些简单有趣的实验指导学生课后完成并探究现象的成因。例如 “摔不碎的鸡蛋”、“瓦碎蛋全”、“找不均匀木棒的重心”等等。
应当说几乎每一个实验本身都蕴含着探究的成分，只要教师开动脑筋，因地制宜，还可以开发出许多探究性实验课题来。培养学生的探究能力是一个循序渐进的过程，不是通过少数几个探究性实验就能一蹴而就的，而且探究性实验本身也是对学生较高层次的要求。为了保证探究性实验的顺利进行，教师应该努力创造条件，充分利用现有器材和生活用具等，设计符合学生认知水平的探究性实验，对探究课的课时要进行合理增加与灵活处理，争取达到最佳效果。
总之，在高中开展探究性实验教学是有必要的，它是教学改革的需要，也是为社会建设培养有时代创新能力的人才的一种途径。只要我们老师树立一种为学生的终身发展服务的思想，充分利用物理实验教学的特点，就能培养学生对自然，对科学的兴趣和终身学习意识，使其成为终身的学习者和科学探究者。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部.普通高中《物理课程标准》（实验）[S].人民教育出版社，2003.
[2]赵力红，臧文或.高中物理探究性趣味实验[M].杭州：浙江大学出版社出版，2002.
[3]蔡任湘.浅谈探究性物理实验教学[J].物理教师2004（11）.
[4]张敏.探索性物理实验的双重教学功能[J].物理实验，2004（10）.
关键词：新课程；探究性实验；设计；策略
物理学是一门以实验为基础的自然学科，物理实验是物理学的有机组成部分。物理实验不仅是一种验证性的实践活动，更是一种探究性的实践活动，探究性实验作为一种重要的实验形式，同时也是科学探究的一种有效方式，探究性实验能更充分地体现学生学习的主动性、探索性和创造性，探究性物理实验可以在物理实验教学中发挥重要作用，因此新课程大力提倡探究性实验， 从而培养他们对物理学科的兴趣、激发他们的学习动机，并对学生进行科学探究能力的培养，发展学生的思维能力，培养学生良好的科学作风和科学态度。
一、高中物理探究性实验的一般教学模式
对于探究性实验，一般教学模式是教师根据高中物理教材的特点和教学的实际，在学生已有物理知识和实验技能的条件下，由教师给出实验课题，提供实验器材，提出实验要求，让学生自己拟定实验方案，制订实验步骤，独立地通过实验的观测和分析去探索研究，从而发现“新”的物理现象，并通过建立物理模型来解释实验现象，总结出他们原来并不知道的规律性认识的实验。其一般过程如流程图图1。
二、高中物理探究性实验设计的一般原则
高中物理探究性实验的设计指导思想应该是“内容新颖、难易适度”。 根据这一设计思想，结合具体设计中的体会与经验，我认为高中物理探究性实验的设计一般要遵循如下原则：
一是探索性设计原则：指所设计的实验包含的物理规律往往隐藏在较深的层次，需要学生去挖掘；实验的条件和结果之间往往存在着较大的距离，需要学生去跨越；解决问题的方法与途径往往不太明确，需要学生通过尝试错误，提出假设并验证假设来寻找。这样，学生在解决问题的过程中，不仅能学会并形成一定的认知策略和技巧，同时也激发了他们本身的智慧潜力，并有助于形成内在的学习动机；二是理论联系实际设计原则：指探索性物理实验的设计不仅有观察、测量的过程，而且需要建立物理模型，对实验的现象和结果用根据物理模型得出的表达式进行解释，从而培养学生运用理论解决实际问题的能力；三是科学性设计原则：指在探索性物理实验的设计中，必须保证实验的设计不出现科学性错误，实验设计要具有科学思想和科学方法的教育因素，把科学的物理思想和方法渗透到设计之中。
三、高中物理探究性实验教学设计的一般策略
1. 探究性演示实验的设计策略
物理新教材中安排了大量的“实验与探究”可作为探究性演示实验，其目的不仅是让学生在观察的基础上接受物理知识，为理解提供直观材料，更重要的是给学生提供探索的空间，激发学生的好奇心和学习新知识的欲望，培养学生学习物理的兴趣和探究能力。传统的物理演示实验是由教师先讲解、再演示，然后把观察到的现象、结论总结出来，这样的实验教学学生处于被动地位，缺乏对实验的热情和探究的欲望。这就要求教师从传统的演示实验中走出来，根据探究性实验教学的设计原则，在演示实验中，要通过增加演示实验的创造成分，给学生提供更大的思考空间，把那些有探究价值的演示实验设计为学生的探究性实验。
（1）将验证性实验转化为探究性演示实验的设计
例如“验证力的平行四边形定则”就可设计为学生的探究性实验，教师可在提出“如何得出不在一条直线上的几个分力的合力”问题后，提供学生所需实验器材，引导学生共同設计实验方案，把这个实验改在黑板上完成，并让学生参与，自己得出规律。这样做不仅可以使学生体验规律得出的过程，加深对知识的理解，提高学习的兴趣，而且也结合了学生实验的内容。
（2）将定量研究转化为定性研究的设计
例如，平抛物体运动规律的演示，一个关键问题是如何在无法测定速度、加速度的情况下进行规律的探究，先给学生一定时间的思考，再由教师演示，让两小球从同一高度分别做平抛运动、自由落体运动，比较是否同时落地，让学生分析这个实验说明了什么，这个过程教师不要轻易给出结论性提示。这样做的目的是给学生提供探索的空间，使学生体会这种将定量研究转化为定性研究的办法，即实验转化法。
（3）通过探究性实验渗透科学研究方法的设计
例如“观察安培力的大小与哪些因素有关”的演示，可以先让学生猜想之后再引导学生设计出实验方案，从而让学生更深刻体会“控制变量法”这种科学研究方法在物理实验中的应用。
以上实验方法为学生提供了新的教学环境，在新环境下，学生独立自主思考、探索问题，避免因教师先讲或预习教材造成的“先入为主”的影响，要让学生人人有自己的猜想、观点、看法，并努力形成各自的实验设计，增强学习的积极性和主动性。
2. 探究性分组实验的设计策略
探究性分组实验是在教师指导下，学生围绕实验课题进行实验，从中探索科学概念和规律。探究性分组实验教学重视实验探究的过程，把科学方法的培养和科学思维的训练放在首位。而传统的学生分组实验教学，通常先由教师就实验目的、实验器材、实验原理、实验步骤、数据采集及处理办法清清楚楚地讲一遍，然后学生实验，实验中学生只是“照方抓药”，难以激发他们的实验积极性。因此，在学生分组实验中，通过增加实验的未知性，可以激发学生探究的欲望。
（1）将验证性实验转化为探究性分组实验的设计
如果某些实验所验证的规律符合学生认知水平、思维水平，这类实验可改为探究性实验，实验时间可放在知识教学之前。例如：“实验与探究”中的“动能与势能的转化和守恒”可以在教学“能量守恒定律”一节内容前加入作为探究性分组实验，让学生在亲身体验、探究的过程中，得出机械能守恒定律。另外，“探究弹簧伸长量与弹力的关系”、“探究影响导线电阻的因素”也可以采取这种方式。 （2）引导学生多角度设计实验方案的教学设计
对于一些不能超前于知识教学的学生实验，如：“测量电源的电动势和内电阻”，可在实验时让学生多角度设计方案，并动手实践，从中比较各种方法的优劣，体会教材中方法的独特性。“利用单摆测重力加速度”这一实验要引导学生先设计测定重力加速度的方法，学生们会想到通过物体下落的时间和下落的高度来测，通过打点计时器打出的纸带来测物体下落的时间和下落的高度，还可以通过测量重力和质量，利用G=mg来计算重力加速度等等。通过对方法的探究，培养了学生的综合能力和知识的迁移能力。
（3）练习使用仪器类分组实验的设计
对于练习使用仪器类实验，如：“练习使用打点计时器”、“练习使用多用电表”这样一些实验，要通过学生自己阅读使用说明，了解其基本原理和基本使用方法，自己动手操作练习并能够应用这些仪器进行相关量的测量，教师只在必要时作适当点拨，从而增强学生学习的主动性，有利于开发学生创造潜能和创新精神。
3. 探究性辅助小实验的设计策略
探究性辅助小实验可以在课堂上由學生自己操作完成，也可以指导学生课后完成，在这种实验过程中充分突出学生的主体性，教师只是适时引导但不包办代替，从而强化探究性的学习。如在“迷你实验室”栏目中，很多是实验性的活动，提倡用瓶瓶罐罐自制小器材，或者直接利用日常用具做实验，教师要注重这些实验的趣味性，可将其设计为探究性辅助小实验并指导学生自己完成。
（1）探究性课堂小实验的设计
课堂小实验多数都为定性实验且较为简单、用时短，教师只要为学生准备好器材，就可让学生在课堂上自己操作完成，从而激发学生的探究热情，培养学生的动手能力。
例如“探究最大静摩擦力与压力的定性关系”可以提供给学生物块、弹簧称和不同重物，让学生自己动手找规律；再如“探究作用力与反作用力的关系”可以提供给学生两根弹簧称，让学生通过自己动手、读数总结出作用力和反作用力的大小、方向和作用线分别有怎样的关系。
还有一些实验教师可以不用准备器材就能做的，如“白光的单缝衍射图样”，可以让每位同学用两把笔紧靠在一起，通过其中的狭缝观察日光灯发出的光的衍射图样等等。
（2）探究性课外小实验的设计
探究式课外小实验要体现学生自身兴趣，在教师指导下，利用日常器具做实验。通过这类实验可以培养学生自主学习、勇于探究和严谨的科学态度。
物理教学中有许多课外小实验，而家庭、学校、社会都有大量学生感兴趣又易得的实验器材，如可乐瓶、易拉罐、吸管、玩具等常见物品。如果教师引导得当，学生主动去做，会获得意想不到的效果。例如“测量反应时间”就可利用一把刻度尺根据自由落体运动的原理测量出来；再如“感受摩擦力”的实验中只要准备一些日常生活中常见的用品就行了，像纸张、毛巾、塑料、木板等。
探究性课外小实验是对课堂40分钟的有效补充，类似上述的例子还很多，教师也可以自己设计一些简单有趣的实验指导学生课后完成并探究现象的成因。例如 “摔不碎的鸡蛋”、“瓦碎蛋全”、“找不均匀木棒的重心”等等。
应当说几乎每一个实验本身都蕴含着探究的成分，只要教师开动脑筋，因地制宜，还可以开发出许多探究性实验课题来。培养学生的探究能力是一个循序渐进的过程，不是通过少数几个探究性实验就能一蹴而就的，而且探究性实验本身也是对学生较高层次的要求。为了保证探究性实验的顺利进行，教师应该努力创造条件，充分利用现有器材和生活用具等，设计符合学生认知水平的探究性实验，对探究课的课时要进行合理增加与灵活处理，争取达到最佳效果。
总之，在高中开展探究性实验教学是有必要的，它是教学改革的需要，也是为社会建设培养有时代创新能力的人才的一种途径。只要我们老师树立一种为学生的终身发展服务的思想，充分利用物理实验教学的特点，就能培养学生对自然，对科学的兴趣和终身学习意识，使其成为终身的学习者和科学探究者。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部.普通高中《物理课程标准》（实验）[S].人民教育出版社，2003.
[2]赵力红，臧文或.高中物理探究性趣味实验[M].杭州：浙江大学出版社出版，2002.
[3]蔡任湘.浅谈探究性物理实验教学[J].物理教师2004（11）.
[4]张敏.探索性物理实验的双重教学功能[J].物理实验，2004（10）.