核心素養導向下的高中物理實驗教學策略研究

摘" 要：實驗作為物理教學的重要組成部分，不僅可以促進學生學習理論知識，還可以讓學生在操作的過程中掌握科學方法，在培養學生物理核心素養方面起著舉足輕重的作用。為了達成核心素養培養目標，教師可以通過創設游戲情境、設計思考問題、開展實踐活動、聯系實際生活等策略開展實驗教學，提高高中物理實驗教學的質量。

關鍵詞：高中物理；核心素養；實驗教學

《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》以“核心素養”為中心，對教師教學提出更高要求，強調學科核心素養是學科育人價值的集中體現，是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值觀、必備品格和關鍵能力。物理核心素養主要包括“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四個方面。因此，在開展物理實驗教學期間，教師應該深入分析物理核心素養的內涵，將其與實驗教學相聯系，在完善教學理論的同時，促進學生全面發展。

一、核心素養導向下的高中物理實驗教學策略

1. 創設游戲情境，增強物理觀念感知

物理觀念是學生學習物理的基礎。在高中物理實驗教學中，為了達成“增強學生對物理觀念的感知”的目標，教師可以采用情境創設的手段指導教學，為學生創造真實的物理學習環境，從而有效激發學生的學習內驅力。具體來說，在幫助學生構建物理知識體系的過程中，教師可以利用學生喜聞樂見的素材創設游戲情境，在引發學生對情境內容關注的同時，驅動學生對情境中的信息進行加工，從而得出相應的結論，完善知識結構。在此過程中，學生將經歷觀察、概括、分析信息等過程，進一步提升物理觀念素養。

例如，在教學人教版《普通高中教科書·物理》（以下統稱“人教版教材”）必修第二冊“實驗：探究平拋運動的特點”時，本次實驗教學活動的重點是探究平拋運動的特點，幫助學生通過學習掌握在實際生活中構建平拋運動模型的方法，使其能夠運用分解的方法解決有關平拋運動的實際問題。在實驗教學開始前，為了吸引學生的注意力，教師可以為學生提供游戲材料，驅動學生以小組為單位參加“擲飛鏢”比賽，積分最多的小組獲勝。在投擲飛鏢的過程中，各組成員都想將飛鏢投擲到分值最高的點位，與此同時，教師引導其他學生觀察投擲者在射出飛鏢后飛鏢的運動情況。這樣，在導入環節，教師通過創設游戲情境有效吸引學生，使其產生探究興趣。借此機會，教師可以鼓勵學生嘗試討論“飛鏢在拋出后運動軌跡是怎樣的？”“如何選取分解方向？”等問題，從而順利引出實驗，帶領學生分析平拋運動的特點。在實驗過程中，教師指導學生用頻閃照相或者錄制視頻的方法記錄小球在不同時刻的位置，再建立坐標系來研究小球的水平位移與豎直位移，測量并記錄相關數據，分析小球水平方向分運動和豎直方向分運動的特點。通過實驗，學生能進一步了解到“平拋運動是曲線運動，速度和位移的方向都在時刻變化”。在完成實驗后，教師還可以引導學生重回游戲，并思考：聯系實驗內容，忽略飛鏢在運動過程中所受的空氣阻力，在其他條件不變的情況下，為使飛鏢命中靶心，應該如何投擲？這樣首尾呼應的教學方式，可以更好地幫學生體會生活與物理知識的聯系，發展學生物理觀念素養的同時，提高其對物理實驗學習的重視程度。

2. 設計思考問題，驅動科學思維發展

問題是驅動學生發展科學思維的有效手段。在傳統的實驗教學中，教師通常扮演引導者的角色，按照教材的提示完成實驗，學生在臺下觀看。但在此過程中，學生未能沉浸參與其中，且教師缺乏問題意識，導致學生無法領悟實驗的真諦，課堂教學質量難以得到提高。對此，教師需要重新梳理教學思路，重點關注對學生思維的啟發與塑造。鑒于此，教師可以采用設計問題的方式，在實驗教學過程中圍繞實驗現象或操作步驟，提出具有思考價值的問題，驅動學生主動思考，幫助其在解決問題的過程中自主探究、自主學習，發展科學思維。

例如，在教學人教版教材必修第一冊“實驗：探究加速度與力、質量的關系”時，在實驗教學開始前，為了檢驗學生對相關理論知識的掌握情況，教師可以先聯系以往知識內容設計問題：物體運動狀態的改變是指哪個物理量的改變？描述物體運動狀態變化快慢的物理量是什么？這兩個問題能夠引導學生回憶所學內容，在分析與整理中加深對“物體的質量越大，物體的運動狀態越難改變；物體的質量越小，物體的運動狀態越易改變”這一結論的認知。接下來，教師作出假設，驅動學生結合已學知識與生活經驗，嘗試猜測加速度的大小與哪些物理量相關，由此引出本課實驗教學活動。在學生參與實驗的過程中，教師同樣要重視提問的作用。在學生確定探究實驗需要測量物體運動的加速度、物體所受的作用力、物體的質量這三個物理量后，教師可以提出問題：“如何測量或比較物體的加速度？”而在學生直接測量出加速度的大小后，教師繼續提問：“如果不直接測量加速度，用什么方法能夠找出加速度與質量之間的定量關系？”這樣的問題能夠使學生發展批判性思維能力，從不同角度思考教師提出的問題，基于問題不斷調整并完善實驗方案，從而實現科學思維的深層發展。

3. 開展實踐活動，鍛煉科學探究能力

驅動學生主動參與實驗設計、實驗操作的過程，可以有效提高學生的創新思維能力，培養學生的科學探究素養。在核心素養背景下，教師需要秉持“以人為本”的教育理念，關注學生在學習活動中的主體地位。為了達成科學探究素養培養目標，教師可以圍繞教學主題設計實驗，驅動學生以小組為單位，對照教學內容與同學積極交流、溝通，自主設計并實施實驗方案，準確表述、評價和反思實驗的過程與結果。這樣，學生的學習主體地位將得到充分體現，能在課堂中學有所得，激發對物理實驗探究的興趣。

例如，在教學人教版教材選擇性必修第一冊“實驗：驗證動量守恒定律”時，教師在上一節課已經帶領學生了解了動量守恒定律的適用條件，根據學生對知識的掌握情況和學習表現情況，教師將學生分組，指導學生合作完成本課實驗。為了保障實驗活動的順利進行，教師可以在講解規則時適當為學生提供如“創造怎樣的條件能夠使系統所受外力的矢量和近似為0？在實驗中需要測量哪些物理量？”等思路。根據教師的提示，各組成員進行討論，整理本組的實驗方案，并由教師作出評價，基于評價成果進行調整。有的小組提出“在本次實驗中利用氣墊導軌減小摩擦力，利用數字計時器測量滑塊碰撞后的速度”的想法。教師查看該組的實驗方案后，對其選擇的實驗裝置進行調整，并指導學生氣墊導軌需要調整成水平形式。隨后，各組成員開展實驗活動，記錄實驗數據，檢驗碰撞前后總動量的關系是否滿足動量守恒定律，即[m1v1′+m2v2′=m1v1+m2v2。] 如果各小組得出的實驗數據出現差異，教師可以指導小組成員逆推實驗，或在班級內組織學生相互交流，共同找出問題，幫助學生在開放的學習氛圍中強化科學探究素養，逐步提高自主學習與合作探究能力。

4. 聯系實際生活，強化科學態度與責任

隨著時代的發展與科學的進步，學科本質與生活、社會、環境之間的關系備受關注。物理學科與實際生活聯系較為密切。在高中物理實驗教學中，教師不僅要傳授物理思想，還要聯系實際生活，幫助學生重塑科學態度，認識到保護環境、推動可持續發展的重要性。為此，教師可以在原有教學內容的基礎上，借助信息技術手段，圍繞實際生活為學生提供豐富的實驗資料，幫助學生開闊學習視野，了解更多與物理實驗相關的知識，通過不斷學習強化科學態度與責任，成長為嚴謹認真、實事求是的優秀人才。

例如，在教學人教版教材選擇性必修第二冊“常見傳感器的工作原理及應用”時，教師需要帶領學生通過“觀察光敏電阻特性”這一實驗了解光敏電阻在被光照射時電阻發生變化的原因，進一步掌握傳感器的工作原理。課堂上，教師在為學生補充講解生活中傳感器的應用時，圍繞學生感興趣的話題，為他們播放了“門窗防盜報警裝置”“光控開關”兩組實驗視頻。視頻中主要講解了傳感器對自動控制系統的重要作用，展示了通過傳感器實現簡單自動控制的方法。圍繞實驗內容，學生了解到物理知識在生活中的應用，并在教師的引導下嘗試根據視頻中提供的參考內容自主進行實驗，了解報警電路的工作原理。在學生參與實驗的過程中，教師要扮演好引導者的角色，關注學生在活動中的表現，使學生更好地認識學科本質，意識到物理學發展對社會發展與變革的影響。隨后，教師還可以鼓勵學生利用課余時間搜集更多關于生活中的傳感器的資料，調動學生的學習積極性，提高其問題解決能力，使其將知識內化，培養其科學態度與責任意識。

二、核心素養導向下的高中物理實驗教學注意事項

在高中物理實驗教學中，教師不僅要注重對學生物理核心素養的培養，還要注意以下問題。

1. 注意問題分層，保障學生學習質量

在實驗教學期間，為了及時了解學生在學習過程中的表現情況，教師會采用提問的方式，根據學生的反饋及時調整教學策略，檢驗學生對知識的掌握情況。在學生解決問題的過程中，教師發現部分學習能力較弱的學生難以跟上課堂教學節奏，無法順利回答問題，導致課堂變成個別學生的展示平臺。為了避免此類問題，教師在教學時需要兼顧學生的個體差異，根據學生的學習能力設計不同難度的思考問題，確保每名學生都能參與課堂活動。這樣，學生通過順利解決問題不斷增強學習自信心，班級內學生的差距也會逐漸縮小。

2. 講解實驗規則，引導學生樹立安全意識

實驗是高中物理教學的重要組成部分。教師發現部分學生在參與實驗的過程中習慣隨意擺放實驗物品、在實驗期間未能嚴格按照實驗規則操作等情況，這不僅會影響實驗進度，還存在安全隱患。對此，在培養學生物理核心素養的過程中，教師需要強調實驗規則的重要性，在實驗活動開始前為學生講解實驗注意事項。同時，為了增強學生的認知，教師還可以借助信息技術手段輔助教學，向學生展示不遵守相關安全規則可能會出現的問題，由此提高學生的重視程度，幫助其養成規范實驗的良好習慣，使其認真、嚴謹地對待物理實驗。

3. 完善總結評價，提高實驗教學效果

在實驗教學中，評價具有助教、導學的現實功能，實施科學的評價對提高教學質量具有積極作用。鑒于此，教師在評價中需要關注以下幾點。第一，實施過程性評價，及時了解學生的學習情況。在實驗教學期間，教師需要關注學生在學習過程中的表現，及時對學生的學習行為作出評價，并根據學生的個性化學習需求調整教學方法。當學生對實驗學習不感興趣時，教師可以適當開展游戲活動、補充生活素材，營造良好的學習氛圍，激發學生的實驗學習興趣。這樣，利用過程性評價能更好地督促學生學習，及時把握學生的學習動向。第二，實施多元評價，增強學生的反思意識。學生是學習活動的主體，為了更好地了解學生的真實想法，教師可以擴大評價主體，讓學生也作為評價主體，在完成實驗學習任務后進行自我評價，分析并反思自己在實驗活動中存在的問題，如未能掌握理論知識、合作積極性不足等，并向教師尋求幫助。教師根據學生的反饋情況為其提供針對性的輔導，幫助學生及時調整并完善學習方法。這樣，在評價的支持下，師生雙方都能取得進步，實驗教學質量也將隨著學生的廣泛參與得到提高。

三、結束語

在課程改革背景下，在高中物理實驗教學中培養學生的物理核心素養已成為廣大教育工作者的共識。文章分別從物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任等素養的培養策略出發，引領學生在實驗中掌握學習技巧，建立完整的知識體系，在做中學、在學中做，實現物理核心素養的深層發展。同時，還對實驗教學活動中的注意事項進行總結，具有一定的參考價值。期望在后續的教學實踐中，廣大教師能積極挖掘物理核心素養的內涵，利用好實驗教學，助力學生全面發展。

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