高中物理核心素養(yǎng)在課外實(shí)踐活動(dòng)中的培養(yǎng)路徑

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱《課標(biāo)》）強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，尤其在科學(xué)思維、物理觀念、科學(xué)探究及科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感方面的全面發(fā)展1.《課標(biāo)》明確要求物理教學(xué)應(yīng)聚焦學(xué)生的綜合能力培養(yǎng)，通過實(shí)踐活動(dòng)深化物理知識(shí)的理解與應(yīng)用，促進(jìn)學(xué)生形成科學(xué)素養(yǎng).然而，當(dāng)前高中物理課外實(shí)踐活動(dòng)在教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐應(yīng)用之間存在脫節(jié)現(xiàn)象，導(dǎo)致學(xué)生難以將課堂知識(shí)有效應(yīng)用于實(shí)踐.此外，許多課外活動(dòng)缺乏系統(tǒng)的探究過程，更多側(cè)重于娛樂性和操作性，忽視了學(xué)生科學(xué)思維的訓(xùn)練和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，這不僅限制了學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，也未能完全發(fā)揮課外實(shí)踐活動(dòng)的應(yīng)有作用.基于此，本研究旨在分析如何通過設(shè)計(jì)符合核心素養(yǎng)要求的課外實(shí)踐活動(dòng)，探究不同類型實(shí)踐活動(dòng)的實(shí)施路徑，以進(jìn)一步提高物理教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的形成

1基于核心素養(yǎng)的高中物理課外實(shí)踐活動(dòng)的內(nèi)容

基于核心素養(yǎng)的高中物理課外實(shí)踐活動(dòng)包括小制作類、調(diào)查研究類、體驗(yàn)類和科普類等多種形式，旨在培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)[2].小制作類活動(dòng)，如自制電動(dòng)機(jī)、電池等，通過讓學(xué)生親手設(shè)計(jì)和制作物理實(shí)驗(yàn)裝置，將物理原理轉(zhuǎn)化為具體成果.例如，制作加速度計(jì)時(shí)，學(xué)生運(yùn)用力學(xué)和電學(xué)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，提升實(shí)驗(yàn)探究能力；調(diào)查研究類活動(dòng)通過收集和分析與物理學(xué)相關(guān)的數(shù)據(jù)，幫助學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問題，如通過讓學(xué)生分析家用電熱器的工作原理，培養(yǎng)其批判性思維和科學(xué)探究精神；體驗(yàn)類活動(dòng)則通過親身感受物理現(xiàn)象，如在電梯中體驗(yàn)超重與失重，幫助學(xué)生直觀理解物理原理，激發(fā)其對(duì)物理的興趣；科普類活動(dòng)通過參與科技競(jìng)賽、觀看科普節(jié)目等方式，拓展學(xué)生的物理視野，培養(yǎng)其創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)合作能力.這些活動(dòng)通過實(shí)踐增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理的理解，并促進(jìn)其科學(xué)素養(yǎng)的全面發(fā)展

2基于核心素養(yǎng)的高中物理課外實(shí)踐活動(dòng)的教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 教學(xué)設(shè)計(jì)的理念與要求

基于核心素養(yǎng)的高中物理課外實(shí)踐活動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)聚焦學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與科學(xué)探究，要激發(fā)學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)其探索精神，并提供充足的實(shí)踐機(jī)會(huì)，幫助學(xué)生通過操作和實(shí)驗(yàn)加深對(duì)物理原理的理解.教學(xué)設(shè)計(jì)還應(yīng)特別注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，涵蓋動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)分析和問題解決等能力.設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)強(qiáng)調(diào)小組合作與集體討論，促進(jìn)學(xué)生間的知識(shí)共享和協(xié)同工作，提升其溝通、協(xié)調(diào)能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神[3].

2.2 設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)

基于核心素養(yǎng)的課外實(shí)踐活動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)通常包括五個(gè)部分：活動(dòng)主題背景介紹、教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)、教學(xué)方式設(shè)計(jì)、教學(xué)過程設(shè)計(jì)和教學(xué)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì).活動(dòng)背景應(yīng)與物理學(xué)科內(nèi)容及現(xiàn)實(shí)生活緊密結(jié)合，激發(fā)學(xué)生興趣；教學(xué)目標(biāo)需明確涵蓋物理觀念、科學(xué)思維和實(shí)驗(yàn)探究等方面，目標(biāo)應(yīng)具體、可衡量且與實(shí)踐活動(dòng)結(jié)合緊密;教學(xué)方式設(shè)計(jì)應(yīng)突出學(xué)生主體性，倡導(dǎo)小組合作與自主探究，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力；教學(xué)過程設(shè)計(jì)應(yīng)系統(tǒng)且有序，涵蓋準(zhǔn)備、實(shí)施與總結(jié)，確保每個(gè)環(huán)節(jié)有明確目標(biāo)；教學(xué)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)要多元化，既包括過程評(píng)價(jià)，也包括成果評(píng)價(jià)，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展與綜合素養(yǎng)的全面發(fā)展

2.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)注重目標(biāo)的過程性與學(xué)生的主體性[4，目標(biāo)不僅要關(guān)注學(xué)生的知識(shí)掌握情況，更要重視學(xué)生在活動(dòng)中的學(xué)習(xí)過程、思維發(fā)展和合作能力的提升.在教學(xué)過程中，小組合作和自主探究是核心手段，通過小組討論，學(xué)生能夠更好地理解問題并應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題.教師應(yīng)充當(dāng)引導(dǎo)者，提供必要支持和反饋.這些設(shè)計(jì)要點(diǎn)有助于學(xué)生在物理課外實(shí)踐活動(dòng)中提升核心素養(yǎng)，鞏固物理知識(shí).

3基于核心素養(yǎng)的高中物理課外實(shí)踐活動(dòng)的實(shí)施路徑

3.1小制作類活動(dòng)案例：設(shè)計(jì)和制作簡(jiǎn)單物理儀器

在小制作類活動(dòng)中，要求學(xué)生動(dòng)手設(shè)計(jì)并制作簡(jiǎn)單物理儀器，通過實(shí)際操作，學(xué)生能夠?qū)⒊橄蟮奈锢砀拍钷D(zhuǎn)化為具體的物理現(xiàn)象，進(jìn)一步提升對(duì)物理世界的感知與理解.下面以自制加速度計(jì)實(shí)踐活動(dòng)為例：學(xué)生需要根據(jù)牛頓第二定律（ $F _ { _ { ＼widehat { ＼mathrm { H } } } } = m a ＼$ 設(shè)計(jì)并制作一個(gè)簡(jiǎn)易的加速度計(jì).加速度計(jì)由一根輕質(zhì)細(xì)桿組成，桿的一端固定小球，另一端通過光滑軸連接，使其能夠在豎直平面內(nèi)自由擺動(dòng).學(xué)生首先計(jì)算加速度與擺動(dòng)角度之間的理論關(guān)系： a=g tan0.其中， a 為加速度， 為重力加速度， θ 為加速度計(jì)的擺動(dòng)角度.通過這種方式，學(xué)生能夠理解如何從物理理論出發(fā)，設(shè)計(jì)出符合實(shí)驗(yàn)需求的儀器.在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生將設(shè)計(jì)的加速度計(jì)付諸實(shí)踐，通過測(cè)量擺動(dòng)角度，計(jì)算小車加速度，并分析實(shí)驗(yàn)誤差.例如，當(dāng)細(xì)桿指示在 30^° 角時(shí)，學(xué)生計(jì)算出的加速度為： a=gtanθ=9.8m/s²×tan30^°≈5.66m/s²

通過這個(gè)活動(dòng)，學(xué)生不僅加深了對(duì)牛頓第二定律的理解，還在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作中，學(xué)會(huì)了如何處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析實(shí)驗(yàn)誤差及改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).

3.2 調(diào)查研究類活動(dòng)案例：分析日常生活中的物理現(xiàn)象

調(diào)查研究類活動(dòng)通過引導(dǎo)學(xué)生調(diào)查和分析日常生活中的物理現(xiàn)象，幫助學(xué)生將所學(xué)的物理知識(shí)與實(shí)際生活緊密結(jié)合，這類活動(dòng)能提升他們的科學(xué)思維和物理觀念，培養(yǎng)其解決實(shí)際問題的能力.我們以電熱器的調(diào)查為例：活動(dòng)中，學(xué)生首先調(diào)查了家中常見的電熱器，包括電熱水器、電飯鍋和電暖氣等，通過計(jì)算和數(shù)據(jù)分析，學(xué)生深人探討了電流與熱量之間的關(guān)系，特別是焦耳定律（ Q=I²Rt） 的應(yīng)用.以電熱水器為例，學(xué)生記錄了電熱水器的功率為 1500‰ 電熱水器加熱水的時(shí)間為30分鐘（1800秒）.根據(jù)焦耳定律，計(jì)算其產(chǎn)生的熱量： Q=Pt=1500W×1800 s=2 700 000J

通過該計(jì)算，學(xué)生進(jìn)一步理解了電流通過電阻時(shí)產(chǎn)生的熱量與電流平方和時(shí)間的關(guān)系.此項(xiàng)實(shí)踐幫助學(xué)生深入理解了電學(xué)中的能量轉(zhuǎn)化問題.學(xué)生還發(fā)現(xiàn)，在不同電熱器中，電流大小和加熱時(shí)間對(duì)最終熱量的影響顯著，電熱水器功率較大，短時(shí)間內(nèi)就能夠釋放大量熱能，而電飯鍋則需要較長(zhǎng)時(shí)間才能產(chǎn)生相同的熱量.此外，學(xué)生對(duì)比了不同電熱器的效率發(fā)現(xiàn)，電熱水器在30分鐘內(nèi)加熱1升水的效率高于電飯鍋和電暖氣.通過實(shí)際數(shù)據(jù)分析，學(xué)生深入探討了不同電熱器的熱效率和能源使用情況，這種調(diào)查研究活動(dòng)不僅幫助學(xué)生加深了對(duì)電流與熱量關(guān)系的理解，還培養(yǎng)了他們的數(shù)據(jù)收集、分析與解讀能力，提升了其在實(shí)際生活中應(yīng)用物理知識(shí)的能力，并且激發(fā)了他們?cè)谏钪欣^續(xù)探索其他物理現(xiàn)象的興趣

3.3 體驗(yàn)類活動(dòng)案例：超重與失重現(xiàn)象的親身體驗(yàn)

體驗(yàn)類活動(dòng)通過讓學(xué)生親自感受物理現(xiàn)象，使抽象的物理知識(shí)變得直觀和生動(dòng)，幫助學(xué)生加深理解物理概念和物理規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?

例如，體驗(yàn)電梯中的超重與失重現(xiàn)象，可以讓學(xué)生直接感受到牛頓運(yùn)動(dòng)定律在日常生活中的應(yīng)用.學(xué)生通過在電梯中的實(shí)驗(yàn)，感受到了電梯加速、勻速運(yùn)行和減速過程中的壓力變化.為了定量分析這一現(xiàn)象，學(xué)生可使用體重計(jì)來測(cè)量不同狀態(tài)下的壓力變化，并記錄數(shù)據(jù).在具體活動(dòng)中，學(xué)生首先測(cè)量了在電梯靜止?fàn)顟B(tài)下，個(gè)人體重與體重計(jì)讀數(shù)的數(shù)據(jù)，假設(shè)學(xué)生體重為 60kg ，體重計(jì)讀數(shù)為： F=mg=60kg ×9.8N/kg=588N I.在電梯加速上升過程中，學(xué)生感受到了超重現(xiàn)象.假設(shè)電梯加速度為 a=2m/s² ，根據(jù)牛頓第二定律 F-mg=ma ，體重計(jì)讀數(shù)為 F=

通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生測(cè)得在電梯加速過程中，體重計(jì)讀數(shù)達(dá)到 708N ，明顯高于靜止時(shí)的 588N 而當(dāng)電梯開始加速下行時(shí)，學(xué)生感受到失重現(xiàn)象，假設(shè)電梯下行的加速度與上升時(shí)相同，則此時(shí)體重計(jì)讀數(shù)為： F=m（g-a）=60kg×（9.8m/s²-2m/s²）. =468N .通過這些數(shù)據(jù)的采集與分析，學(xué)生不僅加深了對(duì)重力、加速度及牛頓運(yùn)動(dòng)定律的理解，還提高了他們的實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理的能力.學(xué)生通過親身體驗(yàn)超重與失重現(xiàn)象，將物理學(xué)中的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際感知，并能夠在實(shí)際操作中檢驗(yàn)物理規(guī)律

此類體驗(yàn)活動(dòng)不僅能幫助學(xué)生理解物理概念和物理規(guī)律，還能提升他們?cè)趯?shí)際場(chǎng)景中應(yīng)用物理知識(shí)的能力，使物理知識(shí)變得更加生動(dòng)、形象。

3.4科普類活動(dòng)案例：航天知識(shí)競(jìng)賽與宇宙探索活動(dòng)

科普類活動(dòng)通過組織知識(shí)競(jìng)賽、科普講座等形式，讓學(xué)生在輕松愉快的氛圍中拓展知識(shí)面，從而激發(fā)他們的科學(xué)興趣、創(chuàng)新精神和社會(huì)責(zé)任感這類活動(dòng)有助于學(xué)生從更廣泛的視角理解科學(xué)與社會(huì)的聯(lián)系，提升他們對(duì)科學(xué)的熱情和探索未知的動(dòng)力.以航天知識(shí)競(jìng)賽為例，航天知識(shí)競(jìng)賽作為一種典型的科普類活動(dòng)，提供了關(guān)于我國航天歷史、太空探索和現(xiàn)代科技等方面的知識(shí)，學(xué)生們需要搜集與整理這些資料，按照小組進(jìn)行知識(shí)競(jìng)賽.通過競(jìng)賽，學(xué)生不僅加深了對(duì)我國航天科技成就的了解，還提高了科學(xué)素養(yǎng)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，

例如，在一次航天知識(shí)競(jìng)賽中，學(xué)生需要回答有關(guān)“嫦娥四號(hào)”月球探測(cè)任務(wù)的細(xì)節(jié)，并分析我國航天事業(yè)的發(fā)展歷程.學(xué)生在準(zhǔn)備過程中深人學(xué)習(xí)了航天技術(shù)、天體物理等相關(guān)知識(shí)，不僅提升了學(xué)科知識(shí)的深度，還增強(qiáng)了他們的批判性思維和創(chuàng)新能力此外，競(jìng)賽鼓勵(lì)學(xué)生思考科學(xué)技術(shù)對(duì)社會(huì)發(fā)展的影響，激發(fā)了他們對(duì)科學(xué)的熱愛與責(zé)任感.在實(shí)際競(jìng)賽中，學(xué)生通過小組合作解決復(fù)雜的科學(xué)問題，培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和溝通能力.

4 結(jié)束語

基于核心素養(yǎng)的高中物理課外實(shí)踐活動(dòng)，不僅能有效提升學(xué)生的物理理解能力，還能培養(yǎng)其科學(xué)思維、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神.在具體實(shí)踐中，通過小制作類、調(diào)查研究類、體驗(yàn)類和科普類等形式的實(shí)踐活動(dòng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施，學(xué)生能夠在具體操作中體驗(yàn)物理知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，深化對(duì)物理學(xué)科的理解，特別是在自主探究和實(shí)驗(yàn)操作中，學(xué)生不僅能夠掌握物理知識(shí)，還能提高批判性思維與解決實(shí)際問題的能力.

參考文獻(xiàn)：

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