高中物理演示實驗教學中學科核心素養培養策略研究

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8918(2025)27-0117-04

高中物理學科核心素養的培育對學生的成長與創新能力的發展至關重要。目前，核心素養的培育已成為教育領域的重點工作內容。高中物理知識具有一定的抽象性和難以理解性，因此，教師在教學中可以通過演示實驗展開教學，促進學生的深入理解、思考與探究。然而，目前高中物理演示實驗教學，存在學生學科核心素養培育不到位的問題，表現為學生科學思維能力弱、探究能力不足等。為在演示實驗教學中有效培養學生的學科核心素養，需要進一步探討培養策略，既可以為高中物理教師帶來新的思路和方法，也可以進一步豐富實驗教學等理論。

一、高中物理學科核心素養與演示實驗教學概述

（一)高中物理學科核心素養的內涵

《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂)》中明確。物理學科核心素養主要包括“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”等方面。

其中，物理觀念指的是學生能基于物理學思維認識物質、運動、能量等概念。在實際問題教學中，可以提取相應的物理概念和原理進行實驗設計、觀察等，從而獲取實驗結果，明確物理知識的本質和內在規律。而科學思維則是學生可以對客觀事物應用物理學知識進行思考和分析，從而實現對客觀事物的深人認識。在引導學生思考過程中，需要借助實驗、推理以及質疑等條件，將抽象的物理知識轉化為具體的實驗或模型，便于學生分析和學習。在此期間，學生也會經過思考而提出有效的物理問題，在驗證和獲取結果時，可以提高自身的創新能力和科學思維?？茖W探究指的是學生基于物理現象進行猜想和假設，并設計實驗方案?；趯嶒灲Y論，對科學現象做出合理的解釋。在此過程中，教師會借助小組合作的形式，讓學生進行分享和交流，以提高學生的自主學習能力和評估能力。在學生進行反思期間，教師也可以為進一步探究和推理提供幫助?？茖W責任和態度指的是學生需要認識到物理實驗的本質，在實驗過程中應用嚴謹和實事求是的態度，遵守道德規范，強化責任意識。通過物理知識的學習、科學實驗的探究，理解科學、社會以及環境之間的相互關系，形成物理知識學習與應用的正確態度和責任感。

（二)高中物理演示實驗教學的概念

高中物理演示實驗教學是指教師通過在課堂上進行實驗操作，將物理現象和規律生動形象地展示給學生，引導學生觀察、思考、分析和歸納，以達到教學目的的一種教學方式。通過實驗演示，學生可以直觀地了解物理現象，掌握物理規律，也能培養觀察能力、思維能力和動手能力，提高學生的科學素養。

二、高中物理演示實驗教學對培養學生學科核心素養的意義

演示實驗教學通過直觀、生動的實驗現象，使學生能夠親眼觀察到物理定律和原理在實際生活中的應用，從而加深對理論知識的理解。例如，通過演示牛頓第三定律的實驗，學生可以直觀地看到作用力和反作用力的關系，這比單純閱讀文本或聽講更加有效。在演示實驗中學生在教師的帶領下，針對實驗現象提出疑問并進行有效的猜想，結合物理知識和猜想與教師、同學一起進行實驗的設計，通過再次觀察實驗過程和現象收集證據，為后續的分析論證奠定基礎。通過這一過程來探究物理規律，可以強化學生的科學探究能力。例如，在探究影響向心力大小的因素實驗中，引導學生合作設計實驗、討論實驗方案，針對實驗進行觀察和記錄，針對實驗進行討論獲取探究結果。這一過程不僅鍛煉了學生的實驗技能，還培養了其觀察力和數據分析能力，這些都是物理學科素養的重要組成部分。此外，演示實驗教學強調實驗的科學性和嚴謹性，要求遵循實驗步驟，尊重實驗數據，培養實事求是的科學態度。這種態度對學生學習物理乃至未來的科學研究都至關重要。

三、高中物理演示實驗教學中學科核心素養的培養策略

(一)知識體系構建，物理觀念形成

教師開展演示實驗教學，針對高中物理知識進行前后聯系，幫助學生建立起有效的知識體系，加深其對各物理概念的掌握，有助于學生形成一定的物理觀念，指引其進行物理學習。高中物理教師在教授學生新的知識或概念時，需要將學生本節課對應的概念或物理規律進行整合，基于學生原本的認知進行豐富和擴展，以加深學生對舊知識的鞏固和對新知識的理解。演示實驗教學中，教師可以讓學生觀察物理現象，結合以往的知識基礎以及課堂所學知識分析并總結實驗規律，更深入地把握物理概念，使得物理觀念滲透于物理演示實驗教學的各個環節，

以魯科版高中物理選擇性必修一“單擺”教學為例，在單擺的模型構建過程，教師可以精心設計，使用不同材質的物體如粗麻繩、橡皮筋和不可伸長的細繩等，懸掛不同物體，如棉質玩偶、乒乓球、木球和小鐵球，通過多次演示擺動實驗過程，引導學生觀察思考發現各種復雜運動中最有規律的運動，進而構建單擺模型;在此基礎上，進一步引導學生，分析物體的受力情況和運動特點，將簡諧運動知識與力學中的重力、彈力、向心力、回復力等知識相結合，分析理解單擺的力與運動的關系，從而完善機械振動相關的知識體系。在該過程中，學生逐漸建立“模型”的觀念，認識到單擺是一種理想化模型，在一定條件下可以用簡單的規律描述復雜的運動現象，同時加深對簡諧運動周期性和等時性的理解。

（二)實驗本質探索，科學思維培養

高中物理教師通過演示實驗教學幫助學生挖掘和探索實驗的本質，可以促進學生科學思維的形成，獲取進一步的發展。在進行實驗演示時，教師需要帶領學生進行知識的回顧與聯系，如帶領學生將不同章節知識進行關聯，構建有效的知識網絡。在此基礎上，通過設置一系列問題情景，引導學生思考演示實驗的本質以及背后的物理原理。結合問題，學生可以更認真地觀察實驗現象，激發探索欲望，從而獲得實驗現象產生的原因等知識，促進學生科學思維的發展。

以魯科版高中物理選擇性必修二“電磁感應現象及其應用”教學為例，探究電磁感應現象時，教師可以事先通過模型或視頻演示引導學生回顧各種磁鐵磁場模型和電流磁場模型，為進一步學習電磁感應做好鋪墊。在此基礎上，教師可通過多種實驗的設計充分演示，引導學生觀察發現產生感應電流產生需要哪些條件。例如，給學生演示導體棒切割磁感線產生感應電流的實驗，或者演示條形磁鐵插人或拔出螺線管產生感應電流的實驗等。在這些實驗中，讓學生認真觀察整個過程，教師提出問題給予適當引導，讓學生發現不同類型電磁感應的共同規律一只要穿過閉合回路的磁通量發生變化，閉合回路中就會產生感應電流，引導學生探尋電磁感應的本質，并深人思考電磁感應現象的實際價值。通過演示實驗的探索，不斷落實學生科學思維的培養目標。

（三)多種情境創設，科學探究能力提升

在高中物理演示實驗教學中，通過創設多樣化的情境，可有效提升學生的科學探究能力。教師可以設計與學生生活相關的情境，讓學生在學習情境當中體驗和接觸物理現象。教師也可以通過多媒體技術來將物理現象進行直觀的展示，使得物理知識的學習更加生動，以提高學生的注意力和記憶力。在情境中，教師也可以穿插一些物理問題來引導學生進行科學探究。

以魯科版高中物理必修三“靜電的利用與防護\"教學為例，教師可以在課前導入環節以真實的情境吸引學生的注意力。例如，在走到教室推門把手時，故意做出被電到的夸張動作，吸引學生的注意力，繼而提問學生：“在生活中是否有相關的被電到的經歷？\"引出學生的生活經驗，借此引入靜電的概念，讓學生感受靜電與生活奇妙聯系。在授課過程中，教師可以進行演示實驗，借助多媒體技術播放靜電除塵設備工作的視瀕，為學生直觀展示靜電除塵的現象，引導學生了解其原理；也可以講解一些關于靜電利用起到防護作用的原理，如避雷針。在授課過程中，教師也可以應用反向思維幫助學生進一步理解靜電的利用與保護等內容，如讓學生思考：“加油站為什么不能有靜電產生？”學生通過討論與分享，可以給出一些加油站防止靜電產生的辦法，提升科學探究意識和能力。

（四)實驗用具自制，科學態度深化

在高中物理演示實驗教學中，教師帶領學生自制實驗用具可以鍛煉學生的動手操作能力，從而深化科學態度的培養。在自制實驗用具之前，教師需要結合教學內容以及學生的動手能力組織實驗用具自制活動。其間，教師應詳細講解實驗所需材料、制作原理、步驟以及其他注意事項等。這些內容可有效助力學生的自制過程，讓其更了解實驗原理，培養學生的邏輯思維和創新意識。具體操作可以讓學生以小組的形式來完成。在小組合作自制實驗用具時，教師可對學生進行指導，如針對學生提出的問題，應及時解決或引導學生進行自主解決，培養其團隊合作精神，提高其問題解決能力。在實驗用具自制后，教師需要帶領學生進行實驗。在實驗過程中，引導學生反思自己的不足，比如如何進一步優化實驗用具，以培養學生嚴謹、科學、求實的學習態度。

以魯科版高中物理必修一“摩擦力”教學為例，進行實驗用具自制之前，教師需要幫助學生明確實驗的目的以及達到的效果。例如，摩擦力的實驗，目的是明確摩擦力產生的條件、摩擦力的方向、摩擦力的大小以及影響摩擦力的因素等。結合這一需求，選擇合適的材料和工具如木塊、金屬塊、木板、細繩、彈簧秤、毛巾、絲綢等。在學生制作過程中，教師需要發揮指導作用，避免對材料產生浪費或學生實驗工具制作水平低下等問題的發生；鼓勵和引導學生交流討論，不斷調整改進實驗方案。例如，先將木板置于水平桌面上，木塊置于木板上，用彈簧秤拉動木塊，而后改為木塊不動拉動木板；再改用毛市代替木板進行實驗；用絲綢代替毛巾，還可以用金屬塊改變壓力等。根據實驗效果，不斷調整優化方案，進行猜想和驗證，在改變物塊所受摩擦力的同時，了解摩擦力的影響因素等內容。通過使用自制的實驗用具開展實驗演示教學時，學生的學習主動性和興趣增強，都希望知道自己制作出的實驗用具是否能發揮作用。在實驗過程中，教師需要針對學生的實驗用具存在的問題進行指導，通過對物理現象的探討，牢牢把握實驗的要點，培養學生擁有嚴謹求實的思維方式和求真務實的科學態度。

(五)物理故事探尋，科學責任落實

高中物理通過演示實驗教學，結合科學家的故事與精神，潛移默化地影響學生，形成科學的思維方式與責任感，有助于進一步提升教學質量。在具體教學期間，教師可以結合本節課的內容，為學生引入相關科學家的故事。通過故事引發學生進行思考，激勵學生敢于質疑、追求真理，形成科學責任意識。

以魯科版高中物理必修一“自由落體運動”教學為例，組織學生觀察自由落體演示實驗，教師可以先引入伽利略的自由落體實驗故事，以吸引學生的注意力。伽利略在當時面對著不利的研究環境，人們普遍接受亞里士多德落體運動的錯誤觀念，即便如此，伽利略也沒有對亞里士多德的落體運動進行盲目遵從，而是選擇通過真實的實驗來驗證。因此，他站在比薩斜塔上，勇敢地進行了落體實驗，掌握了真理，提出了自由落體運動等物理概念。結合這一故事，教師可以讓學生思考：“為什么伽利略能夠有這樣的發現和物理成就？”引導學生回答：“除了其有效的實驗方法，更多是源自其不畏困難、勇敢追求的科學精神以及強烈的責任感。\"以此對學生形成生動的教育，讓學生意識到學習物理不應只遵從一定的概念或知識，當自己對物理知識或概念產生疑問時，應當勇敢提出并進行驗證。通過實驗操作強化親身體驗，更有助于學生對物理規律的掌握，強化學生的責任感，在不斷實踐和創新中獲取自我價值，提高學習能力。在演示實驗結束后，教師可以結合實驗所學以及伽利略的故事，鼓勵學生發表自己的見解，引導學生思考：“作為科技工作者，其應當擔負的責任和使命是什么？”強調科學精神與責任的重要性，進一步落實對學生學科核心素養的培育。

（六)實驗評價優化，核心素養提升

高中物理教師進行演示實驗教學后，需要針對教學進行有效的評價提升學生的學科素養，具體需要教師優化實驗教學評價的方式和內容。評價過程中，除了針對實驗結果展開評價，還應當注重學生在實驗設計、實驗操作、實驗觀察、實驗記錄等方面的表現，提高評價的全面性。在評價期間，教師也需要結合定性評價和定量評價，既給出具體的評價分數，又使用有效的語言對學生的學習表現進行點評，以幫助學生把握改進方向。評價內容方面，應涵蓋學科素養的方方面面，如學生是否應用物理實驗和物理知識來解決實際問題、提高科學思維與探究能力等。

以魯科版高中物理必修一“共點力的平衡”為例，教師在進行實驗演示之后，對學生進行評價。教師可以對學生的實驗設計方案進行點評，指出其優點和不足，如實驗步驟是否合理、器材選擇是否恰當等；觀察學生在實驗過程中的操作是否規范、熟練，如彈簧秤的使用、作圖的注意事項等，并給予及時的指導和反饋；引導學生對實驗數據進行科學分析，得出三力平衡的條件，并嘗試用圖示或數學表達式表示出來。教師可以對學生的數據處理過程和結果進行點評，指出其準確性和合理性。同時鼓勵學生提出自己的見解和疑問，如“為什么三力平衡時合力為零？能否推廣到多個共點力作用下的物體平衡？”等。教師可以對學生的提問和討論進行評價，肯定其科學思維和探究精神。通過優化實驗教學的評價方式和評價內容，提升學生的學科核心素養。

四、結論

綜上所述，開展演示實驗教學可有效促進學生學科核心素養的培育，使其理解物理、知識掌握實驗技能的同時提高探究能力，以及對物理事物和其他事物都能保持科學的態度和保持責任意識。針對高中物理演示實驗教學中學科核心素養的培養，文章提出了一系列的策略。高中物理教師可以在演示實驗教學過程中幫助學生構建新的知識體系，使學生理解物理概念的同時形成正確的觀念。教師可以在實驗演示教學中引導學生探究物理規律和本質，提高學生的科學思維意識。教師也可以通過情境創設，將物理與學生實際進行聯系，加深學生的科學探究興趣，提高探究能力，以及通過帶領學生進行實驗用具的制作深化學生的科學態度、通過物理學家的實驗故事激發學生的責任意識。此外，教師還需要優化實驗教學評價，為學生提升核心素養明確方向。

參考文獻：

[1]王先驅.例談在高中物理教學中如何落實學科核心素養——以《通電導線在磁場中受到的力》教學為例[J].新教育，2025（1)：44-46.

[2]陳渭萍.學科核心素養融入高中物理實驗教學的策略[C]//廣東省教師繼續教育學會.廣東省教師繼續教育學會第二屆全國教學研討會論文集（二)，2023:363-367.

[3]陳戀.核心素養導向下高中物理演示實驗教學策略研究[J].廣西物理，2024，45（3）：101-103.

[4]金航濤.核心素養導向的高中物理演示實驗教學策略——以“靜摩擦力”教學為例［J].物理教學，2024，46(9) :20-23.

[5]梅昌容.創新物理課堂演示實驗培養學生學科核心素養[C]/廣東教育學會.廣東教育學會2023年度學術討論會論文集（二），2023：846-851.