核心素養背景下高中物理課堂科學能力培養策略

摘 要：全球化與科技進步迅速發展的時代背景下，高中物理教育肩負著培養具備創新思維和科學素養人才的重要使命。本文基于核心素養引領，探討了在高中物理課堂中培養學生科學能力的深遠意義。接著，從課程整合、實驗教學強化及信息技術應用等多個維度提出了具體培養策略，旨在通過多元策略的實施，全面提升學生科學素養，為創新型人才的培養奠定堅實基礎。

關鍵詞：核心素養；高中物理；科學能力；實驗教學

隨著科技的迅猛發展與社會需求的深刻變革，教育體系正逐步轉向培養具備創新能力、批判性思維及實踐能力的綜合型人才。在此過程中，物理學科作為基礎自然科學，肩負著培養學生科學素養和創新能力的關鍵任務。尤其在高中階段，物理教學既應傳授基礎知識與技能，更應通過科學能力的培養，激發學生思維潛力和探究精神。然而，傳統物理教學模式仍然過于側重知識的灌輸，常忽視了對學生科學思維和創新能力的系統培養。因此，如何在物理教學中落實核心素養理念，全面提升學生科學能力，已成為當前教育改革中的重要議題。

一、科學能力培養在高中物理課堂中的意義

（一）適應社會發展需求

隨著科技的迅猛發展和社會需求的持續變化，人才的培養標準不斷提高。在未來的科技驅動型社會中，具備扎實科學能力的學生將能夠更敏銳地應對技術革新和社會變革，發揮創新性思維與問題解決能力，成為推動社會進步的重要力量[1]?？茖W能力的培養不僅能幫助學生更好地適應社會發展的需求，還為國家和社會輸送更多的高素質科技人才，從而推動科技進步、促進經濟發展，并進一步提高社會整體素質。

（二）促進學生全面發展

科學能力的培養不僅局限于知識的積累，更多側重于學生綜合素質的全面提升。通過系統地培養科學思維，學生能夠發展出嚴謹的邏輯推理能力、問題分析與解決能力，從而進一步激發學生自主學習的動力與創新意識[2]。在科學探究過程中，實驗設計與數據分析的實踐環節，既能夠有效提升學生的實踐能力，還能幫助其培養細致入微的觀察力和規范的實驗操作習慣。此外，團隊合作與問題解決能力的培養為學生未來的職業生涯和社會實踐奠定了堅實的基礎，促進其在各方面的全面成長，進而為其適應復雜多變的社會環境提供有力支持。

（三）提升物理教學質量

核心素養的引領作用顯著提升了物理教學的整體質量。通過強化科學能力的培養，教師不再僅關注學生對物理知識的掌握，而更側重于學生科學思維和實踐能力的培養。此轉變使得課堂教學由單向的知識傳授向互動式、探究導向的學習方式轉變，激發了學生的主動思考與創新意識。在教學設計中，教師注重物理概念的系統性整合，避免知識的碎片化，從而幫助學生建立更為完整和連貫的知識體系。同時，增強實驗教學與數據分析的比重，學生能夠在實踐中深化對物理規律的理解，提高實驗操作能力及科學探究能力。信息技術的有效融入，既豐富了課堂教學的形式，還提供了更直觀和互動的學習體驗，進一步提升了物理教學質量。

二、基于核心素養的高中物理課堂中科學能力培養策略

（一）優化物理課程內容，深化科學思維訓練

科學思維的培養是物理教學的重要目標，其貫穿于物理學習的各個環節，體現為學生在面對復雜的物理現象和問題時，能夠運用邏輯推理、系統分析和抽象思維展開深入探究，并形成科學的思維習慣和解決問題的能力[3]。因此，教師在物理課堂課程內容的設置和教學實施過程中，需注重系統整合物理知識，構建清晰的物理概念體系，避免碎片化知識傳授帶來的學生認知障礙。而且，教師在教學設計中應充分挖掘物理課程內容中的核心概念、關鍵問題和基本規律，通過合理的課程整合，將零散的知識點串聯成知識網絡，幫助學生建立起完整的物理知識框架，理解不同知識點間的內在邏輯聯系，從而形成系統的科學思維。在此基礎上，教師還要注重將科學探究的元素融入課堂教學中，培養學生的探究思維和批判性思維。

例如：在魯科版高一物理必修第一冊中的《科學探究：加速度與力、質量的關系》教學中，教師可通過設置情境，引導學生思考力、質量與加速度三者間的關系，鼓勵學生提出假設，并設計合理的實驗方案進行驗證。其中，教師可引導學生使用小車、彈簧測力計和砝碼展開實驗，分別改變作用力或質量，觀察小車加速度的變化，并在實驗過程中引導學生分析數據、進行邏輯推理，最終得出力和質量與加速度之間的關系。這個過程中，學生既可掌握牛頓第二定律的核心內容，還可在提出問題、設計實驗、收集數據、分析結果的過程中鍛煉科學思維能力。除此之外，教師還可結合物理學史上的經典實驗和科學家的思維過程，幫助學生理解科學理論背后的思維路徑。例如：教師可通過介紹牛頓是如何在前人研究的基礎上進行邏輯推理和歸納總結，從而提出牛頓運動定律的，繼而幫助學生體會科學思維的嚴謹性和創新性。同時，在教學中要注重引導學生在解決實際物理問題時學會進行類比思考，尋找不同現象間的共性與差異，繼而培養學生的抽象思維和遷移思維能力。課堂教學中還可借助虛擬實驗平臺或仿真實驗軟件等信息技術手段，引導學生在虛擬環境中進行科學探究，突破傳統實驗條件限制，更直觀地觀察現象、收集數據、分析問題，繼而深化學生對物理規律的理解?？茖W思維的培養不是一蹴而就的，需教師在長期的教學實踐中有意識地進行滲透與強化，既要在概念教學中引導學生深入思考，也要在實驗探究中讓學生學會發現問題、分析問題和解決問題，從而實現科學思維的有效建構，最終使學生能夠將科學思維遷移到更廣泛的實際問題中去。

（二）加強實驗教學，提升實驗操作技能與科學探究能力

實驗教學是物理學科的重要組成部分，是培養學生科學探究能力和實驗操作技能的關鍵途徑，也是物理核心素養落地實施的重要方式。在物理教學中，實驗既是驗證物理規律的工具，更是培養學生觀察、分析、解決實際問題的重要手段。實驗教學既要幫助學生掌握基本的實驗操作技能，還要引導學生在實驗過程中發現問題、提出假設、設計實驗、分析數據并得出合理結論，從而培養學生的科學思維和科學探究能力[4]。為此，教師需在教學實踐中，優化實驗教學設計，確保實驗目標明確、內容合理，突出實驗的探究性和實踐性，避免實驗教學形式化和表面化。實驗設計應緊密結合學生的學習需求和核心素養目標，引導學生在實驗中主動思考，鼓勵學生發現問題、分析數據并得出結論，繼而深化學生對物理規律的理解。

例如：在魯科版高一物理必修第一冊中的《科學測量：做直線運動物體的瞬時速度》教學中，教師可引導學生利用打點計時器、紙帶和小車進行瞬時速度的測量實驗，使學生親自設計實驗步驟，選擇合適的實驗工具，進行數據記錄和分析。在實驗過程中，教師應注重引導學生理解實驗器材的使用方法，掌握操作過程中的關鍵步驟，確保實驗數據的準確性和有效性。同時，教師可設置“如何減少實驗誤差？”“不同測量方法對實驗結果有何影響？”等開放性問題，引導學生在實驗過程中展開深入思考和討論，繼而培養學生批判性思維和問題解決的能力。此外，教師還應注重實驗過程的細節指導，包括實驗前的器材檢查、實驗過程中的規范操作以及實驗后的數據整理和結果分析，確保每個學生都能獨立完成實驗任務并有所收獲。為了進一步提升學生的實驗技能和科學探究能力，教師可以設計一些探究性和創新性的實驗任務，鼓勵學生根據實際問題進行實驗設計與改進。例如：教師可引導學生探究不同斜面角度對小車運動速度的影響，或使用不同材質的物體進行實驗，比較摩擦力的差異對物體速度的影響。此種探究性實驗既能夠激發學生的學習興趣，還能培養學生自主發現問題、解決問題的能力，繼而提升學生的科學探究素養。與此同時，實驗教學還應注重培養學生的數據分析和邏輯推理能力。在實驗完成后，教師可引導學生對實驗數據進行整理和圖表分析，以幫助學生發現數據間的規律性，形成科學的實驗結論。此外，教師還可引入傳感器技術、數據采集系統等現代信息技術，幫助學生更高效地獲取和分析實驗數據，從而增強實驗過程的科學性和準確性。除了常規的實驗教學，教師還可結合生活實際開展趣味性實驗和情境化實驗，鼓勵學生在熟悉的生活場景中體驗物理規律的存在，進而激發學生的實驗興趣和探究熱情。例如：通過觀察日常物體下落的運動現象，引導學生思考物體在不同阻力環境下的運動狀態，以培養學生的觀察力和思維深度。為了確保實驗教學的實效性，教師還應加強對學生實驗過程的評價和反饋，關注學生在實驗過程中的思維表現、操作規范性以及問題解決能力，及時展開針對性的指導和糾正，幫助學生不斷提升實驗操作技能和科學探究水平。如此，加強實驗教學既可幫助學生驗證物理規律，更可通過實驗過程培養學生的觀察能力、實驗設計能力、數據分析能力以及科學探究精神。教師在實驗教學中應注重實驗內容的設計、操作過程的指導和實驗思維的引導，將實驗教學從簡單的驗證性活動轉變為深度的科學探究過程，切實提升學生的實驗操作技能和科學探究能力。

（三）融合信息技術，創新科學能力培養手段

隨著信息技術的迅速發展，現代教育正逐漸向數字化、智能化和多元化方向邁進，物理課堂作為培養學生科學素養的重要陣地，也必須充分利用信息技術手段，創新科學能力的培養方式，以激發學生學習興趣，提升物理課堂的教學效果和互動性。在物理教學中，信息技術既是輔助教學的工具，更是促進學生科學探究和科學思維發展的重要途徑[5]。信息技術能突破傳統課堂在時間、空間和實驗條件上的限制，為學生提供更加廣闊的學習平臺，繼而拓寬學生學習視野，幫助學生更直觀地理解抽象的物理概念和復雜的物理規律。在教學實踐中，教師可借助信息技術構建可視化、互動化教學情境，使抽象的物理原理變得生動、具體，幫助學生更好地理解和掌握知識點。

例如：在魯科版高一物理必修第一冊中的《自由落體運動》教學中，教師可運用多媒體動畫或仿真實驗軟件，演示物體在理想狀態下進行自由落體運動的全過程，直觀展示物體下落的速度變化與時間之間的關系，幫助學生克服由于實驗條件限制導致的認知障礙，深入理解自由落體運動的基本規律。此外，教師還可利用傳感器技術進行數據采集與分析，將實時實驗數據傳輸到計算機，通過圖表、曲線等形式直觀展示運動過程中的物理量變化，使學生能夠更清晰地觀察到運動規律，從而提升學生的數據分析和邏輯推理能力。信息技術不僅可輔助實驗教學，還可為學生提供虛擬實驗平臺，幫助學生在虛擬環境中展開自主探究和實驗操作。在自由落體實驗中，學生可在虛擬實驗室中反復改變實驗參數，觀察不同條件下物體的運動狀態，甚至模擬在理想真空條件下的自由落體現象。此種靈活多樣的實驗方式既能彌補傳統實驗中的局限性，還能激發學生的實驗興趣，培養學生的探究意識和創新思維。與此同時，信息技術還可實現物理課堂教學資源的共享與整合。教師可通過線上平臺發布教學資源、實驗視頻、習題解析等內容，而學生可根據學習進度進行自主學習和復習鞏固，以此實現個性化學習和差異化教學。教師還可利用在線互動平臺，組織學生展開小組討論、問題探究和成果分享，構建開放式、合作性的學習環境，培養學生的團隊協作和交流表達能力。此外，教師還可借助大數據技術，實時分析學生的學習過程和學習效果，及時發現學生在學習中存在的問題，進行針對性指導，優化教學策略，以提升教學的精準性和有效性。在融合信息技術的過程中，教師還要注重引導學生合理使用技術工具，避免學生過度依賴技術，忽視自身思維能力和動手能力的發展。因此，教師在信息技術的使用上應堅持工具性和目的性的統一，既要發揮技術在知識傳授和技能訓練中的優勢，也要確保學生在技術輔助下保持主動思考和自主探究的能力。

結束語

綜上所述，核心素養引領下的高中物理教學改革不僅為學生科學能力的提升提供了全新的方向，也為教育改革注入了新的活力。通過對物理課程內容的系統整合、實驗教學的強化以及創新信息技術的應用，教師能更有效地培養學生的科學探究能力、實驗操作技能和創新思維，從而實現物理教學質量的整體提升。實施多元策略既有助于學生更好地應對未來科技發展的挑戰，也為培養具備綜合素質的創新型人才奠定了堅實的基礎。未來，物理教學應進一步強化核心素養理念，優化教學內容和方法，促進學生在科學思維、實踐能力及問題解決能力等方面的全面發展。

參考文獻

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[3]杜明榮，賈永超，張琨.高中物理教學中融入思政元素的探究[J].物理通報，2023（3）：58-61.

[4]洪錦興.深度學習視域下高中物理大單元教學策略[J].高考，2024（34）：42-44.

[5]侯新杰，王森.高中物理“說題”教學模式的內涵、結構與實施策略[J].教學與管理，2022（34）：71-73.