引言：基础教育课程改革是促进教育取得突破性进展的关键环节。普通高中物理课程标准指出：科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式之一。学生应拥有一个开放、主动和面向实际的探究教学环境，教学策略的应用较为关键。针对此，本文将探讨探究式教学在高中物理教学中的应用与实践，通过具体的教学案例，分析其在激发学生兴趣、培养批判性思维和创新能力以及提高知识迁移能力方面的效果。

1.探究性教学策略的含义

探究性教学策略是一种以学生为中心的教学方法，其目的是通过激发学生的好奇心和探索精神来促进深度学习。有关教学策略的含义，国内外学者各有不同的说法。20世纪60年代，美国匹兹堡大学进行了广泛的研究，取得了颇多研究成果。以格拉塞教授为代表的认知心理学家们，为了提供有效且实用的教育手段给教师们，证明其在改善、提高教学策略水平有助于提升教学质量，此类研究标志清晰明确，并注重反馈效果。

教学策略则是在明确的教学目标指引下，为达到某种预期的教学效果，教师在处理课堂教学活动时，根据学生的特点，制定适当的教学方法和步骤。在探究性教学策略中，教师通过设计具有挑战性的问题、提供丰富的学习资源和创造合作学习的机会，来鼓励学生主动参与、独立思考和合作探究，此教学策略可进一步提高学生的学习兴趣和自主性，培养学生的批判性思维和问题解决能力。因此，探究性教学策略在现代教育中逐渐受到广泛关注，被认为属于高效的教学方法，有助于培养出具备核心素养的学生^[1]。

2.探究式教学在高中物理教学中的应用与实践优势

2.1激发学生兴趣

传统的物理教学以教师讲授为主，学生被动接受知识，容易产生枯燥乏味的感觉。而探究式教学则通过设计问题情境、实验活动，让学生在实践中主动发现和解决问题，在此可有效激发学生对物理知识的兴趣。

例如，在讲解“牛顿运动定律”时，教师可设计出探究实验：用不同的力推动小车，并测量其加速度。学生通过亲手操作实验器材，观察并记录数据，最终总结出力和加速度之间的关系，此学习过程，学生可直观地理解牛顿第二定律的内容，并体验到探索物理规律的乐趣。

此外，教师还可以引导学生讨论日常生活中的物理现象，如为什么汽车在转弯时需要减速、航天器如何利用反作用力在太空中运动等，这些与学生生活紧密相关的案例，可使学生感受到物理知识的实际应用价值，激发学生的学习热情和探索欲望。

2.2培养批判性思维和创新能力

在探究式教学中，教师鼓励学生提出问题、设计实验、分析数据和得出结论。这一过程中，学生需要对所学知识进行批判性思考，评估各种可能的解释，并通过逻辑推理和实验证据来验证其假设。例如，在学习电磁感应现象时，教师可以引导学生思考磁场变化与感应电流之间的关系，设计并开展相关实验，通过对实验结果的分析，在此学生可理解电磁感应的原理，培养学生们独立思考和解决问题的能力^[2]。

此外，教师需进一步鼓励学生从不同的角度看待问题，提出新颖的实验设计或独特的解释^[3]。例如，在研究光的折射和反射时，学生可尝试利用不同的材料和方法来观察光的行为，从而提出创新的观点和结论，而基于开放性的教学方法，有助于学生打破思维定式，培养学生的创新能力和科学探究精神。

2.3提高知识迁移能力

知识迁移是指学生将课堂上学到的知识和技能应用到新的情境中，从而解决实际问题。针对知识迁移能力的培养，探究式教学可通过多种形式的实践活动和开放性问题，帮助学生在不同的情境中灵活运用所学知识，提升其知识迁移能力与综合应用能力^[4]。

在探究式教学中，教师设计的教学活动往往涉及多个学科的知识。例如，在讲解“能量守恒定律”时，教师可通过引入实际生活中的例子，如汽车的动能与燃料消耗、电池的能量转换等，让学生了解物理知识在实际生活中的应用，此跨学科的教学方法，可使学生深刻理解物理原理，还帮助学生将物理知识与其他学科知识联系起来，以此提高知识的迁移能力。最后，教师需应用探究式教学方式，鼓励学生在真实的情境中解决问题。教师可设计出情境问题或项目，让学生在解决问题的过程中，运用所学的物理知识。例如，在研究“热传导”时，学生可以通过设计和制作保温杯，来探讨不同材料的隔热性能。此过程，学生需要运用物理知识，并结合材料科学、工程学等知识，全面考虑问题，最终找到最优的解决方案。

3.高中物理探究式教学——以“受迫振动 共振”教学为例

3.1 利用趣味物理实验引入新课教学

在本节课教学中，教师需在课程开始以前以趣味性实验的方式引入本节课学习内容，此过程的关键在于，通过设计趣味性物理实验进一步激发学生参与课堂的积极性，提升学生的学习兴趣。

课前，教师准备好高脚杯和扬声器。上课时，教师向学生展示高脚杯，并提出问题：“老师这里有一只高脚杯，怎样可以使它破碎呢？”学生很容易能想到敲击或者摔碎此杯子。此时，教师提出一个新的观点：“利用声音也可以震碎高脚杯。”随后，教师利用扬声器演示声音震碎高脚杯的实验。

在实验中，教师将高脚杯放置在扬声器前方，然后逐步调节扬声器的频率。当扬声器的频率与高脚杯的固有频率一致时，杯子开始产生明显的振动，最终在共振的作用下破碎。这个实验不仅生动直观，而且极具冲击力，可强烈吸引学生的注意力^[5]。

实验结束后，教师引导学生思考：“声音是如何震碎高脚杯的？”通过小组讨论和集体交流，学生们逐渐认识到，这是由于扬声器发出的声音频率与高脚杯的固有频率相同，导致高脚杯产生共振，在共振状态下，振幅不断增大，最终导致杯子破碎，此现象正是受迫振动与共振的生动体现。

此引入可让学生逐步对“受迫振动与共振”产生更直观的认识，激发学生的求知欲望和探究兴趣。在后续的教学过程中，教师可以进一步引导学生深入探究共振现象的原理和应用，例如桥梁的共振现象、机械结构的共振设计等。

3.2 探究阻尼振动的特性

3.2.1 初探阻尼振动

为了让学生初步了解阻尼振动的特性，教师可设计出简单易行的实验。将一根弹簧竖直悬挂，下端与一个钢球连接，构成一个弹簧振子。将钢球从平衡位置向下拉一段距离后释放，使其在自然状态下运动，并让学生观察振动的情况。在实验开始时，教师可以引导学生仔细观察钢球的运动，并提出问题：“弹簧振子的振幅有什么变化？为什么会有这种变化？”通过观察，学生会发现，钢球的振幅在逐渐减小，最终停止振动。这种现象就是阻尼振动。

为了帮助学生理解这一现象的物理原理，教师可以进一步解释：在理想条件下，如果没有任何外部阻力，弹簧振子将会进行简谐运动，其振动方程可以表示为：，其中，是振子的位移，是振幅，是角频率，ϕ 是初相位。然而，在实际情况下，振动系统不可避免地会受到阻力（如空气阻力、内部摩擦等）的影响，这些阻力会导致振动的能量逐渐损失，使得振幅逐渐减小，最终停止振动，此振动称为阻尼振动，其运动方程可以表示为：，其中β是阻尼系数，表示阻力的大小，是阻尼后的角频率。在此实验中，学生可初步了解阻尼振动的特性，认识到简谐运动是理想条件下的运动，而实际中的振动系统往往受到阻力的影响，从而表现出阻尼振动的特征。教师可进一步引导学生讨论阻尼系数对振动的影响，例如阻尼系数越大，振幅衰减越快等，从而加深学生们对阻尼振动的理解。

3.2.2 结合图像分析阻尼振动特性

在进行实验观察的基础上，教师可使用数据记录仪或手动测量方法，将弹簧振子的位移随时间变化的数据记录下来，并绘制成图像，在本课中建议使用位移－时间图像和振幅衰减图像。位移－时间图像：教师可以将实验数据绘制成位移随时间变化的图像。对于阻尼振动，位移-时间图像可展示出振幅逐渐减小的简谐波形：，振幅衰减图像：为更直观地展示振幅随时间的衰减情况，可以绘制振幅-时间图像，在图像中，振幅会随着时间呈指数衰减：，通过分析图像，学生可清楚地看到阻尼振动的特性，即振幅随时间的指数衰减，而借助图像进行探究，还可帮助学生理解阻尼系数的作用：阻尼系数越大，振幅衰减越快，反之亦然。

3.3 探究受迫振动特性

3.3.1 探究驱动力频率与受迫振动频率的关系

在现实情况下，阻力的影响是无法完全消除的。为使振动维持下去，需要有外力不断作用在振动系统上，而由外力驱动的振动称为受迫振动。通过探究驱动力频率与受迫振动频率的关系，学生可更深入地理解受迫振动的特性，对此教师需设计出如下探究实验：

实验准备：准备弹簧振子系统，并配备一个可以调节频率的外部驱动装置（例如一个电动机连接的偏心轮）。在弹簧振子上安装一个传感器，用于测量振动频率和振幅。

实验过程：

将弹簧振子系统悬挂好，并确保其可自由振动。

启动外部驱动装置，从较低的频率开始逐步增加驱动力的频率，记录每个频率下弹簧振子的振动频率和振幅。

观察并记录振动系统在不同驱动力频率下的响应情况。

问题引导：

在现实情况下，阻力的影响能否完全消除？怎样才能使振动维持下去？

振动在阻力的作用下会逐渐停止，外力对系统的作用又是什么？

通过实验，学生会发现，当驱动力频率接近振动系统的固有频率时，振动的振幅会显著增大。这种现象称为共振，共振现象表明，驱动力频率与受迫振动频率之间存在特定的关系。

3.3.2 探究驱动力频率与受迫振动幅度的关系

为进一步探究驱动力频率与受迫振动幅度之间的关系，可设计出详细的实验，通过改变驱动力的频率，观察和记录受迫振动的幅度变化情况。

实验准备：

准备一个弹簧振子系统，并配备一个可调节频率的外部驱动装置（如电动机连接的偏心轮）。使用位移传感器或加速度传感器，记录振子在不同驱动力频率下的振幅。

实验步骤：固定好弹簧振子系统，并确保其可自由振动。启动外部驱动装置，从较低的频率开始逐步增加驱动力的频率，每次改变频率后记录振子的振幅。重复实验，确保数据的准确性和可靠性。

数据记录与分析：将记录的振幅数据绘制成图，横轴表示驱动力频率，纵轴表示振动的振幅。通过图像分析，观察振幅随驱动力频率的变化趋势。

理论分析：在理论上，受迫振动的振幅 X 随驱动力频率 ω 的关系可以由以下公式描述：，根据此公式，可得出以下结论：当驱动力频率ω远离系统的固有频率 ω₀时，振幅 X 较小。当驱动力频率ω接近系统的固有频率 ω₀时，振幅 X 达到最大值，这就是共振现象。随着驱动力频率继续增加，振幅 X 再次减小。

实验结论：通过实验分析，学生可清楚地看到，受迫振动的振幅与驱动力频率之间存在显著的关系。在驱动力频率接近系统固有频率时，振幅达到最大值，这验证了共振现象的存在和特点，在此基础上，学生还可通过比较不同阻尼系数下的振幅变化，进一步理解阻尼对共振现象的影响，扎实掌握本节课知识。

结束语：综上，通过激发学生的好奇心和自主探究精神，探究式教学可提高课堂趣味性、互动性，培养学生的批判性思维和创新能力。具体案例的实践表明，探究式教学可有效提高学生对物理知识的理解和应用能力，促进知识的迁移和综合应用。未来的物理教学应更多地采用探究式教学方法，进一步提高教学质量，培养全面发展的学生，为学生的科学探索和创新实践奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]周吉. 探究性学习模式在高中物理教学中的应用[J]. 数理化解题研究,2023(33):93-95.

[2]周磊. “双主互动”探究模式下高中物理课堂授课分析[J]. 数理天地（高中版）,2023(2):41-43.

[3]赵照,张艳庆. 高中物理探究式教学策略研究[J]. 教师,2023(8):72-74.

[4]许姣妹. 探究式教学在高中物理教学中的实施策略研究[J]. 考试周刊,2023(22):129-132.

[5]马怀美. 探究性学习模式在高中物理教学中的应用[J]. 数理化解题研究,2023(30):104-106.