基于物理核心素養的高中物理實驗教學探究

【摘要】物理作為高中階段的實驗性教學科目，旨在通過實驗操作幫助學生驗證物理原理，以更好地掌握基礎知識.鑒于物理知識點相對抽象，這對學生的思維靈活性和邏輯性提出了較高的要求.本文設計具有挑戰性的物理實驗問題，激發學生的創新思維和實踐能力，提升學生的動手能力、思維能力和創新能力，加深學生對知識點的理解，全面提升學生的綜合素養，實現對學生物理核心素養的有效培養.

【關鍵詞】核心素養；高中物理；實驗教學

1 物理核心素養概述

高中物理核心素養包括四個方面.第一，物理觀念.它是指從物理學視角形成的關于物質、運動等的基本認識，是物理概念、規律等的進一步深化，物理觀念為解決實際問題提供了依據.第二，科學思維.它是指從物理學視角對客觀事物的本質屬性、內在規律等的認識方式，主要包括科學推理、科學論證等.第三，科學探究.它是指在實驗基礎上提出問題、形成假設并制定方案、獲得信息并得出結論，以及對探究過程和結果交流、反思的能力.科學探究包括問題、證據等.第四，科學態度與責任.它是指在認識科學·技術·社會·環境關系的基礎上形成探究的能力，并保證實事求是的科學態度，推動社會可持續發展的責任感.科學態度和責任包括科學本質、科學態度等.物理核心素養是學生必備的品質和能力，不僅可以促進學生更好學習，而且能使其綜合能力得到提升.教育制度改革背景下，發展學生核心素養已經成為高中物理教學的重點，這對于學生成長意義重大[1].

2 高中物理實驗教學培養學生核心素養的重要性

高中物理實驗教學培養學生核心素養包含多方面能力，如思維能力、創新能力等，這對于學生發展非常重要.在培養學生核心素養要求下，實驗教學不再局限于物理知識，還包括更多內容，使學生在實驗中可以得到有效鍛煉，并挖掘出自身潛力，獲得最大程度的發展.實現學生全面發展是物理實驗教學培養核心素養的重要目標之一，需要改變學生單一能力情況，使其整體水平變得更高.高中生作為社會發展的后備人才資源，應緊跟時代發展趨勢，注重綜合能力的提升，未來才能有更好的發展[2].同時，高中生思維活躍、學習能力強，有著很大的發展空間.為此，教師在物理實驗教學中要加強引導，促進學生各方面能力提升，保證實現核心素養培養目標.高中物理核心素養內容豐富，并與學生自身發展需求相符合，學生在物理實驗中會有更好的發展.物理實驗教學培養學生核心素養和學生未來發展關系密切，讓學生在未來中獲得更多發展機遇，實現自己的人生價值[3].發展學生核心素養是教育制度改革重點，因此，強化學生核心素養，這符合教育制度改革需求，且能不斷提升高中物理實驗教學質量.

3 高中物理實驗教學培養學生核心素養的原則

3.1 主體性原則

學生是高中物理實驗教學培養核心素養的主要對象，因此教師教學中應突出學生主體地位，堅持從學生實際情況出發，保證學生在物理實驗中有效學習.在物理實驗教學中培養學生核心素養，教師應積極轉變傳統教學理念，改變傳統課堂上的師生角色.教師擔任起引導者、組織者角色，而學生則成為課堂的主體，自主完成物理實驗，保證學習質量[4].教師應分析學生身心特點，包括實驗能力、學習習慣等，選擇適合學生的實驗模式，讓學生自主參與到教學中.在物理實驗教學中培養學生核心素養，教師指導固然重要，但學生自主學習也是必不可少的.所以，教師要為學生創建出相對自由、開放的學習環境，激發學生內心的主人翁意識.這樣，學生在物理實驗中會表現得更加積極，并在自主探究中提高學習能力.為了實現培養學生核心素養的目標，必須貫徹主體性原則.學生主體性原則是物理實驗教學開展的基本原則，只有讓學生行動起來，其綜合能力才會有所提升.

3.2 全面性原則

通過上文分析可知，物理核心素養內容豐富，任何一個方面都有助于學生發展.因此，高中物理實驗要開展全面教學，在實驗過程中引導學生思考、動手操作等，從而發展學生綜合素養.在培養學生核心素養的目標下，高中物理實驗教學不再是學生單純地完成實驗活動，更重要的是學生在參與中得到鍛煉.教師要注重實驗方案設計，對實驗內容進行補充，讓學生實現全面學習，加深對物理學科的認識.物理核心素養內容具有綜合性特點，因此，教師開展實驗教學時要全面考慮，確保學生在實驗中深入學習.

4 高中物理實驗教學基本現狀

分析高中物理實驗教學現狀，發現存在諸多問題.第一，教學方式單一.傳統物理實驗課堂上，教師先向學生介紹實驗項目，包括實驗材料、流程等，使學生有初步了解.之后，教師在課堂上為學生演示，展現出整個實驗過程.最后，教師讓學生按照要求去做，完成實驗任務.這種教學模式下，學生在實驗中處于被動接受位置，缺乏自主思考，只是機械化地重復操作，對實驗的認識較為淺顯.第二，教學理念落后.高中物理實驗教學有著明確目標，要求學生在實驗中強化動手能力，并學習物理知識.但教師忽視了學生綜合能力培養，這不利于學生全面發展.第三，忽視學生實際情況.以往教師在物理實驗教學中占據主導地位，且主要依據教學大綱開展教學，導致忽視了學生學習需求.對于同一個物理實驗項目，有的學生可以順利完成，有的學生則會感覺到困難.所以說，當教師不了解學生情況時，開展物理實驗教學可能出現與學生需求不相符合的情況，從而影響學生學習效果.

5 高中物理實驗教學培養學生核心素養的策略

5.1 引導學生自主完成實驗

為了強化學生核心素養培養效果，教師要引導學生自主完成實驗，讓學生全面參與到實驗中，確保得到有效鍛煉.物理實驗教學中，教師要做到尊重學生、相信學生，發揮出學生的主觀能動性，使其在實驗中進行探究，發展學生的思維能力.物理實驗過程中，教師對學生不能有太多的要求，要留出一定的空間，讓學生自主去完成，這樣學生學習效果會更好.

例如 在學習“曲線運動”這節課的過程當中，教學目標要求學生掌握曲線運動中速度的方向，理解曲線運動是一種變速運動，并掌握物體做曲線運動的條件及分析方法.教師設計“曲線運動”實驗活動，并讓學生自主準備材料，運用材料開展曲線運動.學生在實驗中會一邊做一邊觀察，理解曲線運動的特點，并對實驗現象進行觀察，將其與教材內容聯系起來，從而有更加深入的理解.自主完成實驗為學生創造了鍛煉自我的機會，整個實驗活動由學生來設計安排，學生各方面能力會得到提升.所以，在高中物理實驗教學中，教師要將實驗主動權交給學生，相信學生可以自主完成，讓學生在實驗中發展核心素養.

5.2 引入小組合作實驗模式

考慮到學生個人能力有限，在完成物理實驗時會遇到問題，教師可以引入小組合作模式，讓學生通過相互合作完成實驗，這不僅可以提升學習效率，而且對于發展學生核心素養具有一定幫助.小組合作實驗模式下，學生在組內進行分工，在實驗中相互協作，可以培養學生合作精神.同時，針對實驗中的問題，學生之間交流看法，這會激發學生創新思維，使其學會從不同角度看待問題.

例如 在學習“摩擦力”這節課的過程當中，教師依據教學內容設計“探究摩擦力”的實驗活動，準備好實驗所需的彈簧秤、木塊、砝碼等，并將學生分為四人一組，引導學生開展實驗.實驗過程中，學生用彈簧秤拉動木塊，還可以采用增加或者減少砝碼的方式改變壓力.同時，為了了解影響摩擦力的因素，可以對接觸面材質更換，包括玻璃、石板等.彈簧秤顯示的數字便是摩擦力示數，應該準確記錄下來.小組合作實驗可以強化學生合作意識，在日常學習中學會與他人交流、合作，促進學習水平的提升.

5.3 設計物理實驗問題

高中物理實驗中，教師要結合實驗設計相關問題，并引發學生思考.在培養學生核心素養的要求下，學生開展物理實驗不是只簡單按照流程完成，更重要的是在過程中進行思考，促進思維發散，從而激發出創新意識.

例如 在學習“牛頓第一定律”這節課的過程當中，教學目標要求學生理解牛頓第一定律和慣性的概念，進一步培養學生觀察能力、思維能力等.為了驗證牛頓第一定律，教師可以讓學生自主設計實驗活動，發揮學生想象力.有的學生在桌面上勻速滾動一個小球，過程中將小球撥了一下，此時小球滾動速度變得更快，這說明一切物體總保持直線運動狀態或靜止狀態，直到外力迫使它改變這種狀態為止.學生自主設計實驗活動，這讓物理學習充滿了興趣，也使學生參與實驗的積極性大幅提升，從而讓學生思維能力、創造能力等得到發展.

5.4 將物理實驗與現實生活結合起來

知識來源于生活，這句話非常適用于物理學科，很多物理知識都是人們在生活中觀察、思考獲得.所以，開展物理實驗教學時，教師應樹立生活化理念，引導學生在生活中進行實驗，并提高學生解決實際問題的能力.相比較于教學實驗，生活實驗不僅有趣，而且更加直觀，符合學生認知特點，有助于改善學習效果，加深學生對物理知識的理解.

5.5 開展多媒體教學

很多時候，由于物理實驗的特殊性，例如實驗風險性大，可能對學生造成傷害；實驗成本較高，無法滿足實際需求；等等.為了保證物理實驗教學的有效開展，教師可以發揮出多媒體教學作用，將整個實驗過程還原出來.這樣不僅解決了實驗難題，而且能保證學生學習效果.

例如 在學習“超重和失重”這節課的過程當中，由于客觀條件有限，無法帶領學生體驗超重和失重的感覺.為此，教師可以利用多媒體播放相關短片.這樣，學生在觀看視頻中會看到超重和失重的現象，感受也會更加真實.多媒體實驗教學讓實驗活動變得更加簡單，而且對學生有著很強的吸引力，使學生在觀看實驗現象中學習物理知識，并加深對實驗的了解.

5.6 拓展物理實驗內容

高中物理實驗教學不能局限于教材，教師還要進行適當拓展，引入更多新的內容，這會激發學生探究意識，使學生內心充滿求知欲望，不斷增加自身知識儲備.需要注意的是，教師拓展教學內容要立足于教材，確保相互之間存在一定聯系，學生接受起來會更加容易.關于物理實驗，教師可以結合社會熱點進行分析，這樣可以增強學生社會責任感，使他們明白學習物理的意義.新的物理實驗內容會讓學生產生更多新的想法，思維也變得更加活躍，從而激發創新意識.

例如 在開展“練習使用多用電表”實驗時，讓學生掌握使用多用電表的方法和技巧，并可以將之運用到實際生活中.同時，教師以電力為主題拓展內容，引入相關內容，如社會經濟快速發展背景下，人們生產生活對電力資源需求量持續增加，大家應該養成節約用電的好習慣.同時，國家大力倡導節能減排理念，堅持走可持續發展道路.為此，學生應從日常生活小事做起，減少能源使用，選擇綠色低碳的生活方式.這樣可以強化學生低碳環保意識，并使其肩負起社會責任感.

6 結語

綜上所述，本文基于物理核心素養的高中物理實驗教學展開探討，希望對實際教學工作開展有所幫助.物理實驗教學要圍繞培養學生核心素養展開，設計出多種實驗活動，引導學生參與進來，鍛煉學生的動手能力、思維能力等，從而達到提升學生綜合素質的目的，保證學生可以適應未來社會發展.

【基金項目：淄博市教育科學“十四五”規劃2024年度一般課題“教育現代化背景下高中物理自制教具的開發與應用研究”（課題批準號：2024ZJY017）的部分研究成果】

參考文獻：

[1]朱文敬.聚焦核心素養，改革實驗教學——以高中物理教學為例[J].數理天地（高中版），2023（08）：72-74.

[2]仲兆宏.創新高中物理實驗提升學科核心素養[J].數理化學習，2023（15）：55-57.

[3]黃榮.基于核心素養的高中物理DIS實驗校本課程開發的實踐研究——以“探究平拋運動的特點”為例[J].中學理科園地，2024，20（01）：80-82+86.

[4]衣起煒.核心素養視角下高中物理實驗教學策略研究[J].數理天地（高中版），2023（22）：90-92.