核心素养下高中物理创新实验的设计与实践

陈立学

摘 要：在新课改持续深入的背景下，广大教育人士愈发重视起物理学科在整体高中课程体系内的占比，并不断对其作出系统性创新。就高中众多学科而言，物理学科的知识内容更加复杂难懂，是一门关键学科，想要学好该学科对多数高中生来说较为吃力，再加上传统教学模式下，大多物理教师还未深刻认识到设计与实践创新实验的重要性，忽视培养学生物理学科核心素养，导致实践教学不甚理想。因此，本文主要研究以核心素养为导向的高中物理创新实验的设计与实践策略。

关键词：核心素养;高中物理;创新实验;设计;实践

以核心素养为导向的高中物理实验教学，需要广大教师遵守新课改的具体要求，引导学生高效理解并掌握所学知识，夯实实验操作技能，以帮助学生实现自主学習、灵活学习，促使其综合学习能力得到有效培养与提升。此外，通过物理创新实验的设计与实践，还有利于激发学生创新思维，培养其创新精神，使其物理核心素养与文化水平得到同步提升。

一、创新实验的功能认识

（一）演示实验

由教师作为主要指导者，带领学生展开示范表演性实验的即为演示实验。通过演示实验能够把相关的物理研究现象直观呈现在学生眼前，并逐步引导学生做出思考与观察，同时借助小组讨论或直接讲授等方式引导学生掌握规律并完成物理概念的建立。通过高中物理演示实验的开展，能够使学生对部分问题形成直观、感性地认识。相关物理过程与现象都可以通过演示实验得以呈现，从而丰富学生感性知识，使其更为鲜明认识物理表象，进一步激发认知冲突，确保能够建立正确的物理概念，给后续学习打下扎实基础[1]。此外，借由演示实验还可顺利引出课题，有效激发学生探究兴趣，使其将注意力始终集中在课堂。通过演示实验促使思维得到训练、引发思维冲突，有利于强化理性思维，拓宽学习视野，提升认知水平。在此背景下，演示实验的设计与实践对教师提出更高要求，需要教师在示范实验技能、流程及操作方法的过程中始终秉持严肃认真的作风和实事求是的态度，在潜移默化中带给学生一定影响。

（二）分组实验

设计分组实验就是在教师带领下让学生自己动手完成各项操作，如得到结论、收集数据和资料，并展开分析与交流的过程，该实验过程是学生学习与应用、掌握科学方法的核心环节，便于对学生展开有关科研的启蒙教育。主要的分组实验方式具体包括：（1）徒手完成的分组小实验，不需要使用复杂的实验材料，借助学生双手就能完成的实验，其具备较强适应性，优势在于不受材料制约，具有较强的亲近感;（2）通过自组器材的方式，精心设计分组实验，针对实验的设计，要致力于追求简洁操作、简单器材、全员参与和现象明显;（3）设计趣味性、探究性较强的大实验，主要目的在于使学生深刻体会提问、假设、设计、实施、研究与交流的探究过程[2]。

二、高中物理创新实验设计与实践现状

（一）教学模式传统

大多数教师在带领学生开展物理创新实验时以教师为主要执行者，忽视学生动手操作，只让其在旁观察，很多学生都不能认真仔细观察实验，难以透彻理解其中包含的物理知识，并不能切实发挥物理实验具备的实际作用[3]。遇到重难点知识的讲解时，普遍实施题海战术，制约学生发展其创新思维，降低物理学习兴趣。

（二）实验设计匮乏

物理学科得以持续发展的根本就是开展大量的实验。然而，就国内高中物理教学现状而言，依然摆脱不了应试教育的束缚，很多教师都忽视了实验教育的重要意义，不能提供给学生更多实验机会，出于强化学生做题能力的目的，部分教师会占用学生在实验室实验的时间，导致学生缺少学习主动性，有着较大学习压力，心理负担沉重，学习效率不断下降。其次，现阶段的实验主要按照课本内容开展，学生缺少亲自参与设计实验环节的机会，难以体会到实验乐趣，浪费学习时间[4]。

（三）创新实验缺少实践

进行高中物理创新实验的设计与实践时，教师与学生都需对其创新性元素进行坚持不懈地探索，并引导学生全程参与，深刻体验这个完整的学习过程。例如：从实验准备到实验思考再到实验反思的过程中，通过学生的认真思考、勤于动手，定会不断更新自己的认识与理解。然而，在实际教学中，普遍存在实践不足的问题，部分教师会将实验结论直接传授给学生，并要求其“死记硬背”，同时将原本的实验时间用来讲解习题，虽然教学效率得以提升，但是学生并不能通过亲身实践自主得出结论，很难真正理解其中包含的知识点，单纯滞留在公式表面，在日后需要实际应用时只能照搬不能灵活运用。

三、核心素养下高中物理创新实验的设计与实践

核心素养背景下，教师在组织物理课堂教学的时候，不仅仅要重视物理知识、物理解题的教学，还要关注物理实验教学。基于高中物理学科特点，加强物理实验教学，对于激发学生的物理学习兴趣、深化物理知识、培养学生物理核心素养具有十分重要的价值。因此，教师必须要重视物理实验教学，并持续优化物理实验教学方法，设计符合学生实际情况的实践活动，不断提升学生的物理综合素养。

（一）开发实验器材，培养物理观念

以核心素养为导向进行高中物理创新实验的设计与实践时，针对实验器材开发这一部分，理应选取身边的常见材料。例如：生活中的废旧物品，不仅能够降低材料成本，而且还便于制作，可操作性较强，便于学生更快上手，使物理概念得到提炼与升华的同时，促使学生实践与创新能力得到有效培养。如某校进行高中物理教学时，主要使用了爱迪生实验器材，如多功能教学画图仪、多普勒效应演示仪、安培力演示教具等，以上器材的创新设计，一部分以物理概念原理为依据，另一部分是结合对应课程完成的设计，有利于学生更加深入、容易地理解抽象的物理概念，促使其操作能力得到提升。此外，教师还可引导学生有机结合生活与课堂实验，指引学生站在物理角度剖析科学史实，促进物理综合能力的有效提升。通过创新实验器材的方式，能够更好体现出物质观念、能量观念及其应用等因素，便于学生更好理解相互作用于物质运动等基础知识，使其深刻理解相关的物理概念与物理规律。例如：在组织“自由落体规律”的探究性实验教学时，教材中是利用打点计时器来进行物体下落速度的测量，这不仅本身有着较大的实践难度，并且对于只能在学校环境中才能满足的条件下来看，学生对打点计时器无法熟练使用，因此难以达到理想的实验教学效果。这时教师可鼓励学生利用频闪照片或是电火花计时器等手段来进行物体下落速度的测量，指导其具体的使用方法与注意事项，不仅改变了单一的实验教学模式，极大地激发了学生的学习兴趣，还为学生创造了自主探究的机会，有利于其创新思维的培养。

（二）创新实验氛围，激发学习兴趣

进行高中物理教学时，需要教师从学生角度思考来进行创新实验的设计与实践，考虑到现阶段学生的学习与动手能力，对实验难易步骤做出科学安排，以消除学生对物理创新实验的畏惧感，使学生更乐于接受创新实验的开展。高中物理创新实验的设计与实践还有利于激发学生创新意识与创造性思维，使其探究学习与动手实践能力得到相应提升，这是传统教学难以达成的效果。因此，教师要充分重視学生的参与感，打造趣味性课堂，激发学生物理学习兴趣，使其积极投入到高中物理创新实验的设计与实践中，带领学生通过实验探索物理答案。

例如：进行“摩擦力”的教学时，教师可先给学生列举日常生活中存在的一些摩擦现象，如“拧饮料瓶盖”。教师事先准备两瓶没开封的饮料，其中一瓶抹油，另一瓶保持原状，在课堂上邀请力量悬殊的男女同学各一名，让女同学拧没有动过的饮料，让男同学拧瓶盖抹油的饮料，此时便会发现，力气很小的女同学也能轻松拧开饮料，而力气大的男同学却无法拧开饮料。此时，学生的好奇心得到充分调动，纷纷想要一探究竟，随后让男女同学互换一下手中的饮料，就会发现男同学可以轻松拧开，女同学却无法拧开。随后给各学习小组提出问题：“导致出现这种情况的原因是短时间内男女同学的力量出现变化了吗？”显而易见，并不是。最后教师用纸擦去瓶盖上的油，结果男女同学都能轻松拧开这瓶饮料。这时，教师就可给学生提出更多相关问题，在好奇心的引导下，学生的学习动力不断加大，形成问题意识，促使其积极探索问题的答案，各小组组员都能全身心投入到物理创新实验中。

（三）改进教学方法，增加实验设计与探索

高中物理实验教学的方式不拘一格，如课堂演示实验、分组实验、课外实验等，然而丰富的实验类型并不意味着教学方式同样丰富，因此，在具体教学中，不仅需要教师重视丰富实验类型，而且还需要保障教学方式的多样性，在创新实验的设计与实践中，致力于发掘学生创新意识和创造性思维，真正实现高中物理教学的三维目标。第一，知识与技能目标。需要学生扎实掌握基础的物理概念和物理学研究的实验技能，并知悉物理学发展历程、重大成就、给社会发展带来的影响，探索与其他学科间的联系及应用，要求教师具备创新性地设计整个教学过程，引导学生有所学、有所收获。第二，过程与方法目标。充分展示物理实验所具备的育人功能，对学生自学能力、探究能力、创新能力、实践能力、问题解决能力等进行有效培养。要求教师在具体教学中，多给予学生自主思考与发挥的空间，切忌直接将问题答案转述给学生，要引导其亲身感悟、探究，切实发挥教师的引导与评价作用。第三，情感态度与价值观目标。要激发学生学习物理知识的兴趣，构建和谐融洽的师生与生生关系，提高合作交流能力，点燃学生探索真理的热情，端正其学习态度，对其科学素养、科学能力进行有效培养，使其学会将物理实验灵活应用到日常生活或社会热点议题中，促使学生的物理核心素养得到全面提升。

结束语

以核心素养为导向的高中物理创新实验教学是高度契合于高中生发展的教学方式，不仅可以使学生在探索过程中不断巩固和掌握基础的物理知识，而且还可以使学生的创新意识与思维得到有效培养和锻炼，增强其实践动手能力。总的来说，进行高中物理创新实验的设计与实践时，需要教师重视根据现阶段学生的心理发展情况，对实验内容和方法进行科学、合理设计，善于对实验氛围的建设进行创新，借助于演示实验和分组实验来激发学生兴趣，点燃其实验热情，引导学生积极探索，促进教学质量与效率的稳步上升。

参考文献

[1]何丽亚.基于物理学科核心素养的教学研究[D].云南师范大学，2019.

[2]迟鑫.基于实验教学培养学生物理核心素养的研究[D].哈尔滨师范大学，2019.

[3]尹一.基于学科核心素养的高中物理实验教学研究[D].辽宁师范大学，2019.

[4]郑巧燕.基于学科核心素养的高中物理演示实验教学研究[D].四川师范大学，2018.