核心素養導向下高中物理探究性實驗教學策略研究

焦婧

摘要：實驗是物理學科學習的基礎，對學生成長過程中核心素養的形成起到關鍵作用.探究性實驗是物理實驗教學中的重要組成部分，也是培養學生核心素養的重要途徑.在教學實踐中，教師應創設具有探究性的情境，引導學生結合物理現象提煉概念知識，并逐漸形成嚴謹的科學素養.文章以核心素養為導向，簡述探究性實驗設計的關鍵要素，并多維度探究高中物理課堂中如何開展探究性實驗，旨在提高學生的思考能力和綜合素養.

關鍵詞：核心素養；高中物理；探究性實驗；教學策略

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2024）12-0089-03

實驗在高中物理教學中占據著重要地位，是學生感知物理抽象概念、驗證理論知識的過程.重視探究式實驗的開展，不僅可以幫助學生深化知識理解，還能助力其發現物理規律、強化知識邏輯.高中物理教學應以核心素養為導向，積極開發和利用實驗資源，吸引學生主動參與到探究式實驗中，從而突出學生學習的主體性.

1 高中物理探究性實驗設計的關鍵要素

1.1 尊重學生主體地位

學科核心素養的制定旨在促進學生全面發展，但核心素養并非人為“灌輸”中形成的，而是學生在具體問題的探索、感知中，逐步培養和發展起來的.學生是課堂中的主體，在探究性實驗開展中要堅持以“學生”為中心，驅動學生主動學習知識，讓其在解決問題中逐步培養和發展核心素養[1].同時，教師還要充分尊重個體的多樣性和差異性，從學生發展視角出發來分析實際學情，落實個性化培養，充分挖掘其學習潛力，提高課堂生活品質.

1.2 注重聯系生活實際

物理學科源于生活，自然也應用于生活.物理教學應緊隨生活、時代的步伐，選擇與學生日常生活息息相關的探究內容，引導學生運用已有知識、經驗設計難度適宜的實驗，以保證教學切實可行.這樣一來，具有生活化的物理實驗，不僅可以讓學生感受到物理的應用性，還能從生活現象中總結出物理規律，在觀察、思考、探索和實踐中，深化對知識的理解和掌握.

1.3 靈活開展物理實驗

探究式實驗教學中往往包含多個要素，部分教師教學中主張“面面俱到”，但其實并非每次探究中都要涉及所有要素，而是要以核心素養提升為目標，圍繞特定要素展開探究即可.具體來說，物理課堂時間有限，且學生理解知識也需要循序漸進的過程，在進行概念、規律學習時無法涵蓋所有知識.對此，教師要結合具體情況，靈活選擇是完整探究還是部分探究，不同的探究要素對學生能力要求也有所不同，教師要明確梳理側重點，以便高效開展探究式實驗[2].

2 高中物理探究性實驗教學策略

2.1 優化：革新理念，改進實驗教學模式

理念對行為起到引導和規范的作用，在核心素養培養的目標下，教學理念也應作出相應的變革，通過革新育人模式突出學生主動性.物理實驗作為培養學生核心素養的重要載體，如何提高學生課堂參與度，是教師當前亟須關注的問題.以往高中物理實驗中，教師多是操作實驗的同時搭配語言講解，學生只需要在一旁充當“看客”，并未真正參與其中，且演示實驗多是在講臺之上進行，位置靠后的學生無法仔細觀察其中細節，影響了整體實驗體驗[3].對此，教師要結合物理實驗特點，對教學方式進行優化，選用學生感興趣的素材和資源，讓其在實際操作中，深化對實驗的理解、感悟，并對實驗細節有更充分的認識，豐富學生的學習體驗.

以人教版高中物理必修第一冊《超重和失重》教學為例，為了提高課堂教學效果，教師應利用不同環境下的情境，引導學生理解超重和失重現象，并從中探究科學原理.首先，教師在講解“超重和失重”現象時，可以將原本的演示實驗或微課視頻改為探究實驗，準備充足的實驗材料，讓學生動手參與其中：①準備玻璃杯、溫水、塑料袋、紙帶、秤等實驗材料；②將玻璃杯放置在平坦的桌面上，確保杯子底部與桌面平行，再將塑料袋張開，將其按照玻璃杯口徑大小進行修剪，保證其能完全覆蓋玻璃杯口部；③超重實驗：將塑料袋完全覆蓋在玻璃杯的口部，保證其密封性，再將玻璃杯倒置在溫水中，輕輕按壓讓玻璃杯浸沒在水中，觀察玻璃杯內的現象；④失重實驗：將塑料袋拿掉，保持玻璃杯干燥，再將玻璃杯倒置放在桌面上，在杯子下面放置一些紙帶，快速將手掌覆蓋在玻璃杯上，并快速翻轉杯子，將紙帶從杯子下面移走，觀察玻璃杯的現象.隨后，學生主動參與實驗，發現超重實驗中玻璃杯被溫水中的壓強推動而產生額外的重量，失重實驗中玻璃杯倒置后使用手掌迅速覆蓋并翻轉，玻璃杯會懸浮在手掌上，造成失重現象.由此，學生的好奇心會被實驗充分激發，教師因勢利導，指導學生探究實驗背后的物理規律，借助實驗現象分析背后蘊含的實驗原理，從而深化對失重和超重的認識.

2.2 設計：自主創新，提高實驗的參與度

以核心素養為導向開展實驗教學，教師要始終堅持以“學生發展”為中心，充分利用教材中的演示實驗和學生實驗為素材，因勢利導，結合學生的物理素養和實驗能力，積極設計探究實驗，為學生創造更充裕的自主空間，保證其真正參與到實驗中.這樣一來，能為學生獨立探究提供契機.此外，為了進一步培養學生的實驗創新能力，教師還應指導學生在理解教材演示實驗的基礎上，對實驗操作方案、形式進行創新和拓展，通過獨立或合作完成實驗的方式，體現自身的個性化思路與想法，滿足學生個性化成長需求[4].

以人教版高中物理必修第二冊《實驗：探究平拋運動的特點》教學為例，實驗中多是讓小球從一定高度滾下來，讓其做平拋運動，并將小球的軌跡描述出來，通過反復滾動小球逐步得出完整運動軌跡，其中的弊端在于無法一次性記住小球的運動軌跡，教師可以據此培養學生的實驗創新能力，鼓勵學生在自主設計中優化實驗.首先，教師可以引導學生思考平拋運動實驗的目的和原理，充分調動其思維想象力，對實驗環節進行創新.如對于小球軌跡記錄問題，鼓勵學生開動腦筋，思考如何快速、準確記錄其運動軌跡.學生則嘗試運用不同的方法，如“是否可以利用手機的延時拍攝功能記錄小球軌跡”“距離拋出點一定距離，放置硬木板，上面鋪一張白紙、一張復寫紙，小球打在復寫紙上后在白紙上留下痕跡”等.隨后，教師為學生發放實驗材料，要求學生根據自身的推測進行實踐，結合實驗結果驗證方法的可行性.同時，針對學生的操作過程，教師給予針對性的指導和啟發，進一步完善學生的科學思維.

基于此，在正式實驗開展前，讓學生參與到實驗設計過程，激發學生參與實驗的真實想法，并在實踐中驗證想法是否正確，提高學生知識理解程度的同時培養其創新能力.

2.3 指導：科學啟思，培養問題解決能力

在課堂教學中穿插實驗，可以利用直觀物理現象輔助驗證理論知識，加強對物理規律的認識.這一過程中，學生需要運用已掌握的知識去探索未知的物理規律，以強化自身解決問題的能力.對此，教師要以核心素養為導向，在實驗開展中給予學生科學指導，讓學生掌握實驗開展思路.這樣一來，學生在面對更多同類型實驗時，才能靈活運用所學知識解決問題.另外，一項物理實驗中往往會用到多種實驗儀器，單純通過口述向學生傳授操作方法，容易產生錯誤認知，自然會影響教學效果.而通過實驗中的科學指導，則能為學生思維發展提供充足的空間，讓課堂中的難題迎刃而解.

以人教版高中物理必修第三冊《串聯電路和并聯電路》教學為例，實際電路連接中，可能存在多個用電器，如何將其合理連入電路，需要教師給予學生科學的指導.首先，教師先利用投影儀展示電路中的各個元件，引導學生復習電路元件的各種符號，并展示含有錯誤的線路圖，要求學生觀察后指出其中不合要求的地方.隨后，教師布置實踐任務，給予學生一個電池組、兩個燈泡L1和L2，一個開關和幾根導線，要求學生動腦思考“如何連接電路，才能保證閉合開關時，兩燈都亮起，開關斷開時，兩燈都熄滅”.由此，學生可以結合已掌握的知識畫出電路，盡量多設計幾種連接方式，并畫在玻璃紙上，方便后續分析和訂正.最后，教師利用投影儀展示學生繪制的電路圖，對連接思路、方式展開分析，糾正其中出現的錯誤，進而引出串聯電路和并聯電路的正確方式.同時，教師展示教材中的操作實驗圖片，并展示更多的實驗方法，諸如“調換開關位置對串聯電路是否有影響”“如何避免短路現象發生”等，以拓寬學生的學習思路.

2.4 聯結：實際素材，感知生活物理現象

物理學科中理論與實驗聯系緊密，通過課堂學習，學生不僅可以掌握理論知識，還能鍛煉自身的綜合能力.對于高中物理學科而言，實驗的操作場所并非一定要局限在實驗室中，部分對環境、材料不嚴苛的實驗也可以在家庭、教室等環境開展.生活中有著豐富的物理資源，探究實驗中合理選用素材，突出物理與生活之間的關系，激發學生探究熱情[5].同時，生活化材料在實驗中的運用，借助實驗強化學習效果，以提高實踐能力.

以人教版高中物理必修第一冊《摩擦力》教學為例，為了加強學生對摩擦力的感知，教師應引導學生探究生活現象中蘊含的物理知識.首先，教師利用教室中現有的物品進行實驗，如鼓勵學生嘗試用平行于地面的力去推動桌子，讓桌子對地面有運動的距離，雖然桌子發生了移動，但學生在推移中也明顯感受到了阻礙，認識到推力大于阻礙桌子運動的力，且兩個力的方向相反，這個力就是桌子與地面之間的滑動摩擦力.隨后，教師再鼓勵學生嘗試用平行于地面的力去推動“電子講臺”，桌子雖然有移動趨勢，卻沒有被推動，“電子講臺”與地面保持相對靜止.引導學生運用“二力平衡”知識展開探究，認識到一定有一個力與推力平衡，這個力與人推動“電子講臺”的推力大小相等、方向相反，這個力就是“電子講臺”與地面之間的摩擦力，即靜摩擦力.最后，教師引導學生對比兩項實驗的異同，直觀呈現影響摩擦力大小的因素，強化學生實驗體驗，以便提高學生的實驗操作能力.同時，教師還可以鼓勵學生開動腦筋，選擇生活中的其他物品來代替專業實驗材料，在分析、探究中深化知識理解，提高動手操作的能力，構建高效物理課堂.

3 結束語

總的來說，核心素養培養目標的引領下，高中物理教學中教師要注重挖掘物理實驗的育人價值，基于教材和實驗資源的開發，增強實驗的探究性，吸引學生主動去探索物理知識.這樣一來，學生在具有探究性、個性化的實驗活動中，能充分認識到物理知識與生活之間的聯系，從而發展觀察能力、操作能力和探究能力，達到核心素養培養目標.

參考文獻：

[1]李蔚.高中物理電磁學創新實驗與科學探究舉例[J].中學課程資源，2022，18（12）：33-36，39.

[2] 袁小娟，楊利勇.核心素養背景下高中物理電學實驗教學改進：以“熱敏電阻阻值特征實驗”為例[J].中學物理教學參考，2022，51（36）：68-70.

[3] 廖燕麒.新課改背景下高中物理實驗教學的優化策略探究[J].高考，2022（36）：108-110.

[4] 劉莉敏.提升高中物理實驗教學實效的策略探析[J].高考，2022（36）：114-116.

[5] 李祺.多元智能理論在高中物理實驗教學中的應用[J].數理天地（高中版），2022（24）：81-83.

［責任編輯：李璟］