核心素養視域下的高中物理實驗教學分析

黃微

摘 要：高中物理學科的核心素養是高中階段學生學習物理必備的能力，能夠推動學生持續發展。高中物理的核心素養包括了物理觀念、科學思維、探究、態度與責任等內容。高中物理實驗教學能夠推動這些核心素養的有效落實，從而實現高中物理教學的價值。基于此，本文對核心素養視角下高中物理實驗教學的探究價值進行了分析，得出合適的探究策略，希望為高中物理實驗教學實踐提供幫助。

關鍵詞：核心素養；高中物理；實驗教學

核心素養是推動學生長遠發展的重要內容，在學生的知識學習和掌握中有著獨一無二的奠基作用[1]。物理實驗是物理教學中的重要環節，也是核心素養培養的關鍵環節。因此，教師應該重視核心素養視角下高中物理實驗的落實。

一、核心素養視角下高中物理實驗教學探究價值

（一）能夠提升學生物理綜合學習能力

核心素養視角下高中物理實驗教學能夠提升學生物理綜合學習能力。物理綜合學習能力主要包括了物理知識的掌握、物理素養的培養和物理實驗能力的提升。首先，核心素養下高中物理實驗教學會選擇更加豐富和趣味性的形式去引導學生理解抽象的物理知識[2]。如此，學生就能夠在實驗中掌握物理知識。其次，核心素養下的高中物理實驗教學還能夠通過多樣的方式幫助學生培養和發展物理觀念、科學思維、探究、態度和責任等核心素養。除此以外，核心素養下的高中物理實驗還能夠為學生提供多元的實驗教學，以此推動學生實驗操作能力的提升。

（二）能夠推動教師教學的合理革新

核心素養視角下的高中物理實驗教學能夠推動教師教學的合理革新。隨著素質教育政策的提出和落實，核心素養也逐漸成為教學的主題。就目前而言，傳統、單一的高中物理教學方式、理念、內容和模式很難符合社會發展和變化的要求。核心素養能夠為教師的教學觀念、方式和內容等提供新的方向和指導[3]。結合這些變化和指導，教師會結合學生學習情況、自己的教學經驗和時代的要求，革新自己的教學理念，選擇更加合理的教學方式和內容。

二、核心素養視角下高中物理實驗教學探究策略

（一）創設實驗教學情境，培養學生物理觀念

物理知識抽象、枯燥，是大多數高中學生的學習重難點。情境教學能夠將抽象的物理知識生動化[4]。如此可知，創設實驗教學情境能夠幫助學生激發學習興趣和掌握更加多元的學習能力。物理觀念是高中物理教學中的重要核心素養之一。物理觀念主要是指學生在學習某一物理概念的時候，能夠想起某一物理情境和迅速學習物理相關知識的能力。實驗教學情境就能夠幫助學生在教學情境中掌握物理知識。因此，教師應該創設合適的實驗教學情境，以培養學生物理觀念。

例如：以人教版必修一《實驗：探究小車速度隨時間變化的規律》為例，教師可以創設合適的實驗教學情境，以此幫助學生培養和發展物理觀念。首先，教師應該結合此節的教學目標明確此節內容的物理觀念目標。結合教材分析，物理觀念目標包括以下內容：

1.以實驗加深對速度和加速度概念的理解。

2.分析、處理實驗數據，明確速度與時間的關系。

3.理解誤差來源和誤差解決方法。

結合以上物理觀念的內容和教材，教師可以利用多媒體和幻燈片等工具創設以下實驗教學視頻情境：一個小車在重物的牽引下向前滑動。小車后方放著紙帶和打點計時器等工具。小車向前劃動的速度越快，紙帶上的小孔就越多。小車滑動的速度越慢，紙帶上的小孔就越少。結合此情境，教師就可以引導學生思考以下問題：小車在重物的牽引下速度會隨時間而怎樣變化？在學生回答問題之后，結合教學情境，教師可以引導學生分析實驗教學情境中包含了哪些物理知識。結合情境中的小車速度變化，教師可以引導學生學習和掌握速度和加速度的概念。

除此以外，結合情境，教師應該引導學生整理和分析視頻情境中的工具引導學生自主開展相應實驗教學。接著，教師可以在學生實驗之后分析和處理實驗數據，以此幫助學生明確速度與時間的關系。在此之后，教師可以引導學生分享自己的實驗數據，以此幫助學生感受誤差。在此過程中，學生可以結合誤差，分析實驗過程，以此了解誤差的來源。最后，在教師的引導下，學生可以得出誤差的來源主要是因為以下原因：

1.木板的粗糙程度不同。

2.紙帶測量位移有誤差。

結合以上對誤差原因的分析，學生可以商量討論出合適的誤差解決方法。從以上內容就可以知道，實驗情境的創設能夠幫助學生培養和發展物理觀念。

（二）運用信息技術演繹實驗，構建科學思維

信息技術演繹實驗是時代發展的產物，能夠拉近高中物理實驗教學與時代之間的距離。隨著技術的革新和進步，模擬實驗的方式也變得豐富多樣。科學思維主要是指科學推理、模型建構和質疑創新等能力[5]。運用信息技術演繹實驗能夠幫助學生用更加全面的視角看待問題和構建科學思維。因此，教師應該運用信息技術演繹實驗，以此幫助學生構建科學思維。在選擇模擬實驗方式的時候，教師應該注意以下幾點：第一，模擬實驗軟件是否符合學生的學習情況。第二，信息技術演繹實驗的過程是否完整。第三，信息技術演繹實驗是否具有符合現實實驗教學內容。第四，信息技術演繹實驗環境是否還原現實實驗環境。結合以上幾點，教師就可以選擇能夠幫助學生構建科學思維的信息技術演繹實驗。

例如：以人教版必修一《實驗：探究加速度與力、質量的關系》為例，教師就可以運用信息技術演繹實驗，構建科學思維。結合學生學情和教學內容，教師可以選擇“高中物理實驗軟件”來創設演繹實驗。“高中物理實驗軟件”有以下步驟：第一步，這個軟件在實驗者點擊實驗之后并不是直接開展實驗，而是先讓實驗者了解基本的實驗目的和器材。第二步，實驗者點擊開始實驗之后，可以結合教學內容自行拖動器材進行探索。若實驗者對實驗的器材了解不足，那么可以借助此軟件的演示功能提示操作。第三步，實驗者結合實驗操作演示動畫進行操作就行了。

結合此軟件，教師可以創建《實驗：探究加速度與力、質量的關系》的演繹實驗。首先，教師可以引導學生運用軟件一起操作了解實驗的器材和過程。結合此，學生可以明確實驗的器材有力學軌道、小車、小盆、鉤碼、砝碼、打點計時器、粗線繩、木板、速度測試器和動滑輪等。在明確實驗器材之后，教師應該引導學生結合軟件將實驗的工具擺放到正確的位置。接著，學生應該結合演示動畫的實驗操作步驟進行實驗。結合以上演繹實驗，學生能夠了解到此實驗的完整步驟。實驗步驟可以如此設置：

1.測出小車和小盆等器材的質量備用。

2.安裝打點計時器和紙帶。

3.調整長木板傾斜度。

4.在盤中放入砝碼。

5.保持小車質量，探究速度與力的關系。

6.確保小車所受拉力，探究速度與質量的

關系。

結合信息技術演繹實驗，學生就能夠培養科學思維，為學生參與實驗實踐提供幫助。

（三）引導學生小組合作，提升學生科學探究能力

科學探究能力主要是指在物理學習中問題、解釋、證據和交流等系統探究的能力。在此過程，學生能夠更加細心地觀察實驗、探究實驗、得出結論和分析結論。小組合作能夠推動學生之間思想的融合和分享。在不同的聲音中，學生們能夠提升自身的探究精神和能力。不僅如此，學生還可以在合作中互動情感。因此，引導學生小組合作可以提升學生的科學探究能力，也可以促進學生全面發展。在引導學生小組合作的過程中，教師應該注意以下兩點：第一，小組成員的分配是否合理。第二，小組合作實驗探討的任務是否合適。結合以上兩點要求，教師就可以創設出科學的物理實驗探討小組，以此推動物理實驗教學和提升學生科學探究能力。

例如：以人教版必修一“重力和彈力”為例，教師可以引導學生小組合作，提升學生科學探究能力。首先，小組的成員應該進行合理分配。結合學生學情，學生可以分為四人一小組。小組成員中應該包括物理理論知識掌握清晰、物理實驗操作能力強和物理基礎不好的學生。如此設置的小組才能實現以優帶后的小組模式。其次，結合此節內容，教師可以創設以下小組討論內容：

1.誰受到力，誰施加力？

2.怎么測量力的大小？

3.力的方向和作用點在哪里？

結合以上任務，小組之間可以開展合作實驗和討論活動。在實驗過程中，物理實踐操作能力強的學生應該結合教學內容向小組其他成員示范內容。除此以外，物理理論學習能力強的學生應該結合小組成員的實驗，引導小組其他成員思考以上任務。在討論的過程中，學生就可以了解重力、重心、彈力、形變和胡克定律的知識和內容。在小組成員實驗示范之后，小組其余成員應該結合書上的實驗步驟和自己的觀察實踐實驗過程。如此，小組成員就能夠在實踐加討論的基礎上了解重力的概念、產生的原因和重心等內容。在此之后，引導學生發散思維，運用同樣的方式去思考形變、彈性形變、彈性限定和彈力的概念和關系。如此，從任務問題出發，學生進行實驗就能了解重力和彈力概念等物理知識。學生從以上過程中就能夠提升自己的探究能力。

（四）布置生活實驗作業，培養學生科學態度和責任

科學態度和責任主要是指科學態度、本質和社會責任等因素的內容。生活與物理教學是息息相關的。布置生活實驗作業，不僅能夠幫助學生掌握對應的物理知識和技能，還能夠培養學生的科學態度和責任。因此，教師可以布置生活實驗作業，以此培養學生的科學態度和責任。在布置生活實驗作業的時候，教師應該注意以下三點：第一，物理知識與生活實驗之間是否匹配。第二，生活實驗作業所需器材是否生活化和常規化。第三，生活化實驗作業是否安全。結合以上三點，教師就能夠布置出合適的生活實驗作業。

例如：以人教版選修一《光的折射》為例，教師就可以結合生活為學生布置生活實驗作業，以此培養學生的科學態度和責任。結合教學內容，教師可以引導學生利用透明的角度板進行折射實驗。選擇這個實驗的原因主要有以下幾點：第一，透明角度板是生活常見物品，能夠讓學生感受實驗器材的生活化。第二，光是與生活息息相關的物理知識與內容。學生在此實驗中能夠感受到光的力量。第三，透明角度板和光等器材都是比較安全的。

結合光的折射定律的實驗內容，教師可以布置引導學生思考30度、40度、50度和60度陽光折射的角度，以及截面度數算出正弦三角函數的值。具體實驗步驟如下：運用光照射到透明角度板上。如此，實驗中就出現了折射光線、入射光線和法線三條線。折射光線分別位于法線的兩邊。結合入射角度和折射角度的變化，引導學生從不同角度解決問題。在實驗記錄數據之后，學生應該分析數據之間的關系。最后，學生分析數據可以得出光疏介質向光密介質傳播，入射角是一定大于折射角的。在教師的引導下，學生可以得出入射角和折射角的正弦函數是成正比的。通過以上內容，學生就可以了解折射定律。在如此生活化的實驗作業中，學生就能夠從實驗中激發自己對光相關的物理教學內容的興趣。在參與生活實驗的過程中，學生就能夠感受奇妙的物理現象，從而培養自己科學素養[6]。

（五）運用實驗教學評價，鞏固學生核心素養

實驗教學評價是在物理實驗教學中最容易被忽略的環節。忽略此環節就很容易導致學生不能明確下一步的學習方向。實驗教學評價能夠幫助學生厘清自己在實驗教學中的不足，也能幫助學生鞏固物理觀念等核心素養。因此，教師應該重視實驗教學評價。例如：以人教版選修一《彈性碰撞和非彈性碰撞》為例，教師應該運用實驗教學評價，以鞏固學生的物理核心素養。結合教學內容，教師可以給予學生D如此評價：通過實驗教學，D同學厘清了碰撞的分類，理解了彈性和非彈性碰撞之間的區別與特點。D同學也結合生活化情境，分析得出了碰撞模型能夠解決問題的結論。除此以外，D同學也通過老師的示范實驗和自己的實踐操作，探究出了彈性和非彈性碰撞的特點。在此過程中，D同學感受到了不同碰撞的特點，養成了勇于探索的精神。如此的教學評價就包括了物理觀念、科學思維、探究、態度和責任等物理核心素養的內容。

結束語

綜上所述，核心素養是時代和社會發展的產物，能夠推動高中物理實驗教學的進步與革新。核心素養視角下的高中物理實驗教學對教師、學生和素質教育等教育政策都有著積極的作用。在如此教學模式的影響下，教師可以改變自己的教學觀念和方式。學生可以獲得綜合的學習和發展。素質教育等教育政策能夠得到落實和革新。基于此，教師應該注意從教學情境的創設、小組合作實驗、技術模擬實驗、布置生活實驗和教學評價等方面來幫助學生培養高中物理核心素養。

參考文獻

[1]李景明.核心素養引領下高中物理實驗教學的現狀與改善[J].新課程，2022（42）：58-60.

[2]李小鵬.學科核心素養導向下高中物理實驗教學策略研究[J].數理天地（高中版），2022（18）：95-97.

[3]楊軍.核心素養視角下的高中物理實驗教學研究[J].教學管理與教育研究，2019，4（5）：93-94.

[4]崔永峰.基于核心素養的高中物理實驗教學探究[J].考試周刊，2019（8）：155.

[5]彭麗芬.基于核心素養的高中物理實驗課堂教學策略[J].當代家庭教育，2018（12）：69.

[6]蔡瀟雅.基于核心素養的高中物理實驗教學創新與實踐[J].讀寫算，2018（32）：164.