核心素養下高中物理教學中學生探究能力提升策略分析

【摘要】本文探討核心素養下高中物理教學中學生探究能力的提升策略.通過分析當前物理教學中的挑戰，提出包括優化實驗設計、開展課外探究活動、引入信息化教學手段等具體策略，旨在提高學生的探究能力和物理核心素養.

【關鍵詞】核心素養；高中物理；課堂教學

隨著教育改革的深入，核心素養成為教育教學的重要導向.在物理教學中，提升學生的探究能力不僅有助于培養學生的科學素養，還能促進學生的全面發展.尤其對于高中學生而言，即將面臨大學生活，步入更高的學府，有更多機會接觸社會，擁有較強的探究意識、探究能力，對其今后的創新發展意義重大.因此，教師應注重研究培養高中學生物理探究能力的方法，持續開發新的教學路徑，為高中學生的高質量發展奠定堅實的素養基礎.

1 優化實驗設計，提高學生的探究興趣

1.1 設計具有挑戰性的實驗任務

教師應根據學生的認知水平和興趣特點，設計具有挑戰性的實驗任務，讓學生在解決問題的過程中體驗到探究的樂趣.在設計這些挑戰性實驗任務的過程中，教師應注意保證任務與學生的認知水平相匹配，避免過于簡單或過于復雜，以確保學生能夠積極參與并有所收獲［1］.任務應具有明確的探究目標，以便學生能夠有針對性地開展實驗探究活動.

例如 以人教版高一必修第一冊“牛頓第三定律”教學為例，教師可以設計一系列具有層次性、遞進性的挑戰性實驗任務，以幫助學生深入理解牛頓第三定律，并激發學生的探究興趣.教師可以設計一個基礎性的實驗任務，引導學生觀察并記錄兩個物體相互作用時的力的大小和方向.如引導學生使用彈簧測力計分別測量兩個物體在相互作用過程中的力，并比較它們的大小和方向.通過這個實驗，學生可以初步感知牛頓第三定律的基本內容，即“作用力和反作用力大小相等、方向相反”.

教師可以再設計一個進階性的實驗任務，要求學生探究作用力與反作用力之間的關系.在這個任務中，教師可以提供不同的實驗器材，如滑輪、小車等，引導學生設計實驗方案并驗證牛頓第三定律.學生可以使用滑輪和小車來構建一個簡單的實驗裝置，通過測量小車在受到不同大小的作用力時的加速度，探究作用力與反作用力之間的關系.通過這個實驗，學生可以深入理解牛頓第三定律的實質，并學會運用實驗方法驗證物理規律.

最后，教師可以設計一個開放性的實驗任務，鼓勵學生自主設計實驗方案，探究牛頓第三定律在實際生活中的應用.這個任務可以給學生提供更多的自由度和創新空間，引導學生能夠在實踐中發揮自己的想象力和創造力.如，學生可以設計一個簡單的火箭模型，通過觀察和測量火箭發射過程中的力的大小和方向，探究牛頓第三定律在火箭發射中的應用.通過這個實驗，學生可以進一步加深對牛頓第三定律的理解，并認識到物理學在實際生活中的重要性和應用價值.

1.2 強化實驗過程中的探究元素

在實驗過程中，教師應注重引導學生觀察、思考、分析和解決問題，鼓勵學生提出假設、設計實驗方案、收集和分析數據，培養學生的探究能力.通過強化實驗過程中的探究元素，學生可以更加深入地理解物理規律，掌握科學的研究方法，形成一定的創新精神和實踐能力.

例如 以人教版高一必修第一冊“實驗：探究加速度與力、質量的關系”教學為例，教師可以通過情境導入或問題引領的方式，激發學生對實驗主題的興趣和探究欲望.教師可以展示一段汽車加速或減速的視頻，讓學生觀察并思考加速度與哪些因素有關.接著，教師可以提出探究問題：“加速度與力、質量之間到底存在怎樣的關系？”從而引導學生進入實驗探究環節.

在實驗設計環節，教師應鼓勵學生發揮主動性和創造性，提出自己的假設和實驗方案.教師可以先讓學生討論并分享自己的想法，再引導學生分析實驗方案的可行性和優缺點.在這個過程中，教師可以提供必要的指導和建議，幫助學生完善實驗方案.

在實驗操作環節，教師應注重培養學生的實驗技能和觀察能力.教師可以讓學生分組進行實驗，并明確實驗步驟和注意事項.在實驗過程中，教師應巡回指導，及時糾正學生的錯誤操作，并鼓勵學生認真觀察實驗現象，記錄實驗數據.

在數據分析環節，教師可以引導學生運用科學的方法對實驗數據進行處理和分析.先讓學生學習如何繪制圖表和進行數據處理，再讓學生根據實驗數據得出結論.在這個過程中，教師應注重培養學生的邏輯思維能力和數據分析能力，引導學生從數據中發現問題、提出假設并驗證假設.

實驗結束后，教師應組織學生進行實驗反思與總結，讓學生對自己的探究過程進行回顧和評價，更加深入地理解加速度與力、質量之間的關系，并進一步提升自己的探究能力.如提問學生：“在實驗中，你是如何設計實驗方案的？在操作過程中遇到了哪些困難？你是如何解決的？”引導學生回顧實驗過程，思考自己在實驗中的表現和不足.教師還應注重培養學生的批判性思維和創新精神.可以鼓勵學生質疑實驗結果，思考是否存在其他可能的解釋或影響因素，也可以引導學生思考如何改進實驗方案，提高實驗的準確性和可靠性［2］.

2 開展課外探究活動，拓展探究空間

2.1 組織物理科技競賽

學校可以定期組織物理科技競賽，鼓勵學生積極參與，通過競賽的形式增強學生的探究能力和創新意識.

例如 以人教版高一必修第二冊“生活中的圓周運動”教學為例，課外探究活動作為課堂教學的延伸，能夠為學生提供更加廣闊的探究空間，進一步提升他們的探究能力.組織物理科技競賽便是其中一種有效的形式，不僅能激發學生的探究興趣，還能讓他們在競賽中挑戰自我，實現自我提升.教學中，教師可以設計物理競賽活動，基于“生活中的圓周運動”這一主題，將競賽主題定為“探索圓周運動在生活中的應用”.明確競賽形式（如個人或團隊賽）、評分標準、提交作品要求等.例如，可以要求學生提交一份關于生活中圓周運動應用的報告或設計一個與圓周運動相關的創新項目.通過學校廣播、宣傳欄、班級微信群等多種渠道進行宣傳，動員學生積極參與.

學生在教師的指導下，學習“生活中的圓周運動”相關知識，理解圓周運動的基本原理和應用場景.學生根據競賽主題，自主選擇探究方向，如自行車輪子的轉動、游樂場中的圓周運動設施等.通過查閱資料、觀察現象、進行實驗等方式，深入探究圓周運動在這些場景中的應用.學生根據探究結果，制作競賽作品.作品形式可以多樣化，如研究報告、PPT展示、視頻講解等.完成后，按照競賽規則提交作品.

由物理教師或評委團隊對提交的作品進行初步評價，篩選出優秀作品進入決賽.在決賽階段，學生需要現場展示自己的作品，并回答評委的提問［3］.這一環節不僅檢驗學生的探究成果，還考驗他們的表達能力和應變能力.根據決賽表現，評選出優勝者并頒發獎項.同時，對整個競賽活動進行總結，肯定學生的努力成果，指出存在的問題和不足，為今后的活動提供參考.

2.2 建立物理探究社團

建立物理探究社團，是鼓勵學生深入探索物理世界、提升探究能力的有效途徑.社團可以為學生提供一個自由交流、合作研究的平臺，讓學生在探究實踐中深化對物理知識的理解，并鍛煉他們的團隊協作和創新能力［4］.學校應鼓勵學生自發組織物理探究社團，開展各種形式的探究活動，如課題研究、實驗設計等，讓學生在團隊合作中提升探究能力.

例如 以人教版高一必修第三冊“電磁感應現象及應用”的教學為例，物理探究社團的成立將對學生學習該部分知識產生顯著的幫助.社團成員可以通過共同學習和討論，深入理解電磁感應的基本原理，包括法拉第電磁感應定律、楞次定律等.通過互相解答疑惑、分享學習心得，學生能夠更加清晰地掌握電磁感應現象的內在規律.

社團可以組織學生進行課題研究，如“電磁感應在發電機中的應用”“電磁感應與無線充電技術”等.在課題研究過程中，學生需要查閱資料、設計實驗方案、進行實驗探究，并撰寫研究報告.這一過程不僅能夠幫助學生鞏固所學知識，還能培養學生的科學探究能力和實踐能力.社團成員還可以共同設計并開展與電磁感應相關的實驗，如探究感應電流的方向與磁場變化的關系等.通過實驗操作，學生能夠直觀地感受到電磁感應現象，加深對原理的理解.同時，實驗設計過程也能鍛煉學生的創新思維和動手能力.

社團可以定期舉辦分享會或交流會，讓成員展示自己的研究成果或實驗作品.這不僅能夠增強學生的自信心和表達能力，還能促進成員之間的相互學習和啟發.通過分享與交流，學生能夠不斷拓寬視野，提升對電磁感應現象及應用的認識.社團同樣可以引導學生關注電磁感應在日常生活和科技領域中的應用，如電磁爐、電動車等.通過了解這些應用案例，學生能夠更加直觀地感受到電磁感應現象的實際價值，激發學生對物理學習的興趣和熱情.

3 引入信息化技術，提升探究效果

教師可以通過多媒體教學資源展示物理現象、實驗過程等，使抽象的概念變得直觀易懂，激發學生的學習興趣和探究欲望.

例如 以人教版高二選擇性必修第一冊“反沖現象 火箭”教學為例，在導入新課環節，教師可以利用多媒體播放一段火箭發射的視頻，讓學生感受火箭升空的壯觀景象.通過視頻，學生可以直觀地了解火箭發射的過程，對反沖現象有初步的認識.教師可以提出問題：“火箭是如何升空的？其中涉及了哪些物理原理？”以激發學生的好奇心和探究欲望.

為了讓學生更好地理解反沖現象，教師可以利用多媒體教學資源展示一些典型的反沖現象實例，如噴水槍、氣球等.通過動畫或視頻的形式，學生可以清晰地觀察到這些物體在受到外力作用時產生的反沖運動.教師可以引導學生分析這些現象的共同點，從而總結出反沖現象的基本規律.

在探究火箭原理時，教師可以利用多媒體教學資源展示火箭的結構和工作原理.通過三維動畫或模擬實驗，學生可以清晰地了解火箭內部燃料燃燒產生的推力如何推動火箭升空.此外，教師還可以引導學生分析火箭升空過程中受到的各種力，如重力、空氣阻力等，從而加深對火箭工作原理的理解.

為了培養學生的創新思維和實踐能力，教師可以利用多媒體教學資源展示一些與反沖現象和火箭相關的創新應用，如太空探索、衛星發射等.通過了解這些應用，學生可以認識到反沖現象和火箭技術在現代科技領域中的重要地位，進一步激發他們對物理學習的興趣和熱情.

4 結語

綜上所述，核心素養下高中物理教學中學生探究能力的提升需要從多個方面入手.通過優化實驗設計、開展課外科學探究活動、引入信息化教學手段等策略，可以有效地提高學生的探究能力和物理核心素養.同時，教師還應關注學生的個體差異，因材施教，讓每個學生都能在物理學習中找到自己的興趣點和獲得成長空間.

參考文獻：

［1］陳尚都.高中物理教學中核心素養能力培養模式探究［J］.文理導航·教育研究與實踐，2021（06）：141+143.

［2］陳國雄.核心素養導向下高中物理實驗探究能力的培養策略［J］.中學生數理化（學習研究），2022（01）：54-55.

［3］姚景虎，蘇善花.基于核心素養的高中物理電學實驗課堂完善策略［J］.數理天地（高中版），2023（06）：71-73.

［4］周忠明.基于物理核心素養培養學生探究能力——以“超重和失重”教學為例［J］.數理化解題研究，2022（30）：89-91.