高中物理核心素養在課外實踐活動中的培養路徑

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A

《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課標》）強調培養學生的核心素養，尤其在科學思維、物理觀念、科學探究及科學態度與責任感方面的全面發展1.《課標》明確要求物理教學應聚焦學生的綜合能力培養，通過實踐活動深化物理知識的理解與應用，促進學生形成科學素養.然而，當前高中物理課外實踐活動在教學內容與實踐應用之間存在脫節現象，導致學生難以將課堂知識有效應用于實踐.此外，許多課外活動缺乏系統的探究過程，更多側重于娛樂性和操作性，忽視了學生科學思維的訓練和創新能力的培養，這不僅限制了學生物理核心素養的培養，也未能完全發揮課外實踐活動的應有作用.基于此，本研究旨在分析如何通過設計符合核心素養要求的課外實踐活動，探究不同類型實踐活動的實施路徑，以進一步提高物理教學質量，促進學生物理核心素養的形成

1基于核心素養的高中物理課外實踐活動的內容

基于核心素養的高中物理課外實踐活動包括小制作類、調查研究類、體驗類和科普類等多種形式，旨在培養學生的物理核心素養[2].小制作類活動，如自制電動機、電池等，通過讓學生親手設計和制作物理實驗裝置，將物理原理轉化為具體成果.例如，制作加速度計時，學生運用力學和電學知識進行設計，提升實驗探究能力；調查研究類活動通過收集和分析與物理學相關的數據，幫助學生將所學知識應用于實際問題，如通過讓學生分析家用電熱器的工作原理，培養其批判性思維和科學探究精神；體驗類活動則通過親身感受物理現象，如在電梯中體驗超重與失重，幫助學生直觀理解物理原理，激發其對物理的興趣；科普類活動通過參與科技競賽、觀看科普節目等方式，拓展學生的物理視野，培養其創新精神和團隊合作能力.這些活動通過實踐增強學生對物理的理解，并促進其科學素養的全面發展

2基于核心素養的高中物理課外實踐活動的教學設計

2.1 教學設計的理念與要求

基于核心素養的高中物理課外實踐活動教學設計應聚焦學生的自主學習與科學探究，要激發學生的好奇心，培養其探索精神，并提供充足的實踐機會，幫助學生通過操作和實驗加深對物理原理的理解.教學設計還應特別注重學生實踐能力的培養，涵蓋動手實驗、數據分析和問題解決等能力.設計時應強調小組合作與集體討論，促進學生間的知識共享和協同工作，提升其溝通、協調能力，培養團隊精神[3].

2.2 設計的結構

基于核心素養的課外實踐活動教學設計的結構通常包括五個部分：活動主題背景介紹、教學目標設計、教學方式設計、教學過程設計和教學評價設計.活動背景應與物理學科內容及現實生活緊密結合，激發學生興趣；教學目標需明確涵蓋物理觀念、科學思維和實驗探究等方面，目標應具體、可衡量且與實踐活動結合緊密;教學方式設計應突出學生主體性，倡導小組合作與自主探究，培養學生的科學探究能力；教學過程設計應系統且有序，涵蓋準備、實施與總結，確保每個環節有明確目標；教學評價設計要多元化，既包括過程評價，也包括成果評價，關注學生的學習進展與綜合素養的全面發展

2.3 設計要點

教學設計應注重目標的過程性與學生的主體性[4，目標不僅要關注學生的知識掌握情況，更要重視學生在活動中的學習過程、思維發展和合作能力的提升.在教學過程中，小組合作和自主探究是核心手段，通過小組討論，學生能夠更好地理解問題并應用所學知識解決實際問題.教師應充當引導者，提供必要支持和反饋.這些設計要點有助于學生在物理課外實踐活動中提升核心素養，鞏固物理知識.

3基于核心素養的高中物理課外實踐活動的實施路徑

3.1小制作類活動案例：設計和制作簡單物理儀器

在小制作類活動中，要求學生動手設計并制作簡單物理儀器，通過實際操作，學生能夠將抽象的物理概念轉化為具體的物理現象，進一步提升對物理世界的感知與理解.下面以自制加速度計實踐活動為例：學生需要根據牛頓第二定律（ $F _ { _ { ＼widehat { ＼mathrm { H } } } } = m a ＼$ 設計并制作一個簡易的加速度計.加速度計由一根輕質細桿組成，桿的一端固定小球，另一端通過光滑軸連接，使其能夠在豎直平面內自由擺動.學生首先計算加速度與擺動角度之間的理論關系： a=g tan0.其中， a 為加速度， 為重力加速度， θ 為加速度計的擺動角度.通過這種方式，學生能夠理解如何從物理理論出發，設計出符合實驗需求的儀器.在實驗過程中，學生將設計的加速度計付諸實踐，通過測量擺動角度，計算小車加速度，并分析實驗誤差.例如，當細桿指示在 30^° 角時，學生計算出的加速度為： a=gtanθ=9.8m/s²×tan30^°≈5.66m/s²

通過這個活動，學生不僅加深了對牛頓第二定律的理解，還在實驗設計與操作中，學會了如何處理實驗數據、分析實驗誤差及改進實驗設計.

3.2 調查研究類活動案例：分析日常生活中的物理現象

調查研究類活動通過引導學生調查和分析日常生活中的物理現象，幫助學生將所學的物理知識與實際生活緊密結合，這類活動能提升他們的科學思維和物理觀念，培養其解決實際問題的能力.我們以電熱器的調查為例：活動中，學生首先調查了家中常見的電熱器，包括電熱水器、電飯鍋和電暖氣等，通過計算和數據分析，學生深人探討了電流與熱量之間的關系，特別是焦耳定律（ Q=I²Rt） 的應用.以電熱水器為例，學生記錄了電熱水器的功率為 1500‰ 電熱水器加熱水的時間為30分鐘（1800秒）.根據焦耳定律，計算其產生的熱量： Q=Pt=1500W×1800 s=2 700 000J

通過該計算，學生進一步理解了電流通過電阻時產生的熱量與電流平方和時間的關系.此項實踐幫助學生深入理解了電學中的能量轉化問題.學生還發現，在不同電熱器中，電流大小和加熱時間對最終熱量的影響顯著，電熱水器功率較大，短時間內就能夠釋放大量熱能，而電飯鍋則需要較長時間才能產生相同的熱量.此外，學生對比了不同電熱器的效率發現，電熱水器在30分鐘內加熱1升水的效率高于電飯鍋和電暖氣.通過實際數據分析，學生深入探討了不同電熱器的熱效率和能源使用情況，這種調查研究活動不僅幫助學生加深了對電流與熱量關系的理解，還培養了他們的數據收集、分析與解讀能力，提升了其在實際生活中應用物理知識的能力，并且激發了他們在生活中繼續探索其他物理現象的興趣

3.3 體驗類活動案例：超重與失重現象的親身體驗

體驗類活動通過讓學生親自感受物理現象，使抽象的物理知識變得直觀和生動，幫助學生加深理解物理概念和物理規律，培養學生科學思維和實驗能力.

例如，體驗電梯中的超重與失重現象，可以讓學生直接感受到牛頓運動定律在日常生活中的應用.學生通過在電梯中的實驗，感受到了電梯加速、勻速運行和減速過程中的壓力變化.為了定量分析這一現象，學生可使用體重計來測量不同狀態下的壓力變化，并記錄數據.在具體活動中，學生首先測量了在電梯靜止狀態下，個人體重與體重計讀數的數據，假設學生體重為 60kg ，體重計讀數為： F=mg=60kg ×9.8N/kg=588N I.在電梯加速上升過程中，學生感受到了超重現象.假設電梯加速度為 a=2m/s² ，根據牛頓第二定律 F-mg=ma ，體重計讀數為 F=

通過實驗，學生測得在電梯加速過程中，體重計讀數達到 708N ，明顯高于靜止時的 588N 而當電梯開始加速下行時，學生感受到失重現象，假設電梯下行的加速度與上升時相同，則此時體重計讀數為： F=m（g-a）=60kg×（9.8m/s²-2m/s²）. =468N .通過這些數據的采集與分析，學生不僅加深了對重力、加速度及牛頓運動定律的理解，還提高了他們的實驗操作和數據處理的能力.學生通過親身體驗超重與失重現象，將物理學中的理論知識轉化為實際感知，并能夠在實際操作中檢驗物理規律

此類體驗活動不僅能幫助學生理解物理概念和物理規律，還能提升他們在實際場景中應用物理知識的能力，使物理知識變得更加生動、形象。

3.4科普類活動案例：航天知識競賽與宇宙探索活動

科普類活動通過組織知識競賽、科普講座等形式，讓學生在輕松愉快的氛圍中拓展知識面，從而激發他們的科學興趣、創新精神和社會責任感這類活動有助于學生從更廣泛的視角理解科學與社會的聯系，提升他們對科學的熱情和探索未知的動力.以航天知識競賽為例，航天知識競賽作為一種典型的科普類活動，提供了關于我國航天歷史、太空探索和現代科技等方面的知識，學生們需要搜集與整理這些資料，按照小組進行知識競賽.通過競賽，學生不僅加深了對我國航天科技成就的了解，還提高了科學素養和團隊協作能力，

例如，在一次航天知識競賽中，學生需要回答有關“嫦娥四號”月球探測任務的細節，并分析我國航天事業的發展歷程.學生在準備過程中深人學習了航天技術、天體物理等相關知識，不僅提升了學科知識的深度，還增強了他們的批判性思維和創新能力此外，競賽鼓勵學生思考科學技術對社會發展的影響，激發了他們對科學的熱愛與責任感.在實際競賽中，學生通過小組合作解決復雜的科學問題，培養了團隊協作精神和溝通能力.

4 結束語

基于核心素養的高中物理課外實踐活動，不僅能有效提升學生的物理理解能力，還能培養其科學思維、創新能力和團隊協作精神.在具體實踐中，通過小制作類、調查研究類、體驗類和科普類等形式的實踐活動的設計與實施，學生能夠在具體操作中體驗物理知識的實際應用，深化對物理學科的理解，特別是在自主探究和實驗操作中，學生不僅能夠掌握物理知識，還能提高批判性思維與解決實際問題的能力.

參考文獻：

[1］王木華.在高中物理教學中如何培養學生的學科核心素養[J].名師在線，2023（22）：70-72.

[2]任虎虎，曹紅梅.指向學科核心素養的高中物理學科實踐教學研究［J]．中學物理教學參考，2023，52（13）：16 -21.

[3］姜燕.基于核心素養培養下高中物理教學探析[J].數理化解題研究，2022（30）：83-85.

[4］李利.高中物理教學生活化的實踐研究［D].贛州：贛南師范大學，2022.