核心素养下高中物理实验教学策略探究

作者简介：郑幼文（1991～），男，汉族，福建松溪人，福建省宁德市霞浦县第六中学，研究方向：高中物理教学。

摘 要：物理實验是开展与组织物理学科教学活动的基础，同样也是培养与提升高中生物理核心素养的关键教学途径。但就当前的高中物理教学情况来看，一些教师仍以提高学生的物理成绩为目标，对实验教学以及核心素养培养缺乏应有的关注与重视，这就使得当前高中物理教学中仍存在诸多问题与缺失，致使学生的物理学习效率长期得不到提升。因此，为能够有效地改善现阶段高中物理教学中的问题，文章结合自身的物理教学经验，对融合学科核心素养的高中物理实验教学策略展开探究。

关键词：高中物理；实验；教学；改进策略；核心素养；创新

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1673-8918（2023）22-0116-05

对物理这门学科的概念和规律的教学而言，通常应该会要求学生按照课本上的内容做一系列的小型实验来验证一下所学的理论知识，然而，只是局限于课本上的知识，那么将很难满足学生对知识渴望的需求。针对这一系列的问题，高中的物理实验应该开发出更多的资源，不断提高教师实验资源的开发能力。一般在高中的物理实验中，教师通常会创造条件来填补学校实验设备的缺陷，并且充分利用在生活中所学到的物理知识，对物理实验进行开发，以满足学生对未知事物的好奇，并且使学生对物理实验的求知欲得到充分的满足。例如教师可以利用生活中的日常用品、学习工具等创造具有较强趣味性的物理实验，这样更能让同学们直观地看出实验的原理以及操作方法，这是很有效的提升教学质量的方法。

一、高中物理学科核心素养的内涵

高中物理学科的核心素养内容包括四个方面，即物理观念、科学探究、科学思维、责任与态度。其中物理观念指的是学生对物理学科知识建立的基础认识，需要学生对待生活现象时用理性、辩证的思维进行分析，学会透过现象看问题本质。而科学探究是物理学科核心素养中最为主要的内容，对学生处理问题的综合能力有着较高的要求，包括从假设、猜想、收集信息到对问题的分析和解决。当然这种能力的培养需要教师给学生创造更多合作探究的机会，逐步培养学生自主探究问题的意识。科学思维指的是学会从物理学视角理解事物本质，掌握事物发展规律。这需要教师在教学实践中引导学生从不同的角度和层面思考问题，重视对学生质疑和创新能力的培养。科学态度与责任是学生开展物理探究学习的必备品质，用热爱科学的态度去理解科学现象。教师一定要围绕学科核心素养创新教学模式，为学生构建一个具有开放性的物理探究课堂，将生活实际与物理课堂知识紧扣在一起，推进学科核心素养能力的培养。

二、开展物理实验教学的重要意义

教师在对学生开展课堂教学的过程当中，通过使用实验的教学方式，能够更好地帮助学生对物理的相关规律和课堂知识内容进行深入探究，促进学生在这个过程当中能够培养自身的创新精神和探索精神，让学生对物理的学习更加深入，充分激发学生学习物理的兴趣。对学生而言，实验不仅仅是对知识的探究和学习，更重要的是能够让学生的动手能力得到相应的增强和培养。课本当中的知识相对较为死板枯燥，教师在教学的过程当中所选用的教学手段和教学方式相对较为传统，需要教师突破传统教学模式的束缚，对自身的教学手段进行创新。从而使得学生在课堂教学的过程当中，能够充分地研究物理教学的规律，并且能够在实践的过程当中不断地对相关知识和经验进行累积。通过实验的方式，能够让学生在一定程度上更好地培养动手能力、实践能力、创新能力，同时，也能够让学生自身的综合能力和综合素质以及学科核心素养得到更加充分的提升锻炼。实验的过程相对较为轻松有趣，教师和学生之间的关系也能够得到缓和，从而使得教师能够更好地与学生针对相关知识内容进行沟通交流，帮助教师加强和学生关系的建设，创造和谐友爱的师生关系。教师也能够更好地了解学生在学习过程当中所存在的问题以及思想方面的波动，从而使得教师能够更好地帮助学生解决问题，促进学生的全面成长。

三、物理实验教学的现状

现在的现状是，学生的理论知识很强，但是实践动手能力却不太如意。很多物理实验对学生的动手能力没有很高的要求，比如做演示实验时，传统教学方式需要教师亲自给学生演示一遍如何做这个实验，然而这种方式很难调动起学生的积极性，不能很好地激发学生好学思维，久而久之，学生的注意力也就很难放在实验上了，从而导致了学生的观察力和思维能力得不到有效的培养。为了有效地解决这一问题，老师应该转变教学观点，充分地意识到在学习之中，学生才是最重要的主体，老师在物理实验中更应该扮演一个组织、设计以及引导者的角色，从而让更多的学生参与到实验当中，只有这样才会激发学生的学习欲望以及实际动手操作的欲望，才能提高教学质量。如果依然按照传统的教学模式，学生的动手能力会越来越低，学习的兴趣也会越来越低。

四、核心素养背景下高中物理实验教学策略

（一）演示实验发散思维，强化学生思维能力

演示实验是高中物理实验教学中的重要教学组成，不但能够有效地增强学生的物理问题意识，对发散与活跃学生的科学思维同样也大有裨益。并且，在演示实验教学中，学生也能通过观察、思考以及辨析实现对物理规律的有效认知，这无论是对提升学生的物理学习效率来说，还是对完善学生物理知识结构而言都具有积极作用。因此，为了能够更好地发挥物理演示实验教学的功能与作用，教师就要从以下几个方面着手优化，以此来更好地促进学科核心素养与物理实验教学的融合。

以“摩擦力”演示实验教学为例。首先，激发学生的物理学习兴趣。教师可借助多媒体教学设备为学生展示现实生活中常见的摩擦力现象，如冬日在冰面上行走、汽车刹车以及不同鞋子的鞋底与路面的摩擦等，并向学生提问：“除了以上摩擦现象，你认为还有哪些？”以此来活跃学生的思维，发散学生的思维意识。其次，为学生分别演示相同小车在桌面与在砂纸上的运动情况，引导学生分析影响摩擦力的因素，加速学生的思维运转，为学生科学思维的形成夯实基础。最后，组织学生基于自己的结论在课堂中进行演示实验，验证各因素对摩擦力大小所造成的影响。如此一来，不仅能够有效地激发与调动学生参与物理演示实验学习的积极性与主动性，学生的思维能力也会在教师层层递进的引导与自主探究过程中得以强化，进而为物理核心素养形成夯实基础。

（二）结合生活组织实验，深化学生物理观念

就本质而言，物理知识与学生的实际生活密切相关，但由于受到物理学科思维性与逻辑性的影响，一些学生往往难以正确体会与感知物理学科的教学本质，这在一定程度上便会加剧学生的物理学习难度，从而限制学生物理学习效率的提升。因此，为了能够有效地突破这一教学局限，教师在实际物理实验教学中，就要通过加强与生活的融合，来深化学生的物理观念，促使学生在感知物理学科价值与本质基础上，生成强烈的物理实验探究欲望与学习热情。

在教学“超重与失重”一课时，教师就结合学生坐电梯的生活经验，组织学生将体重秤放置于电梯之中，在电梯的升降状态下分别测量自己的体重，并对不同的体重变化数据进行记录与总结。在此过程中，学生便能够结合生活实际与亲身体验对这一部分知识形成更为深刻的掌握与认识，对“超重”与“失重”两个物理概念也会形成清晰的认知，进而在实现学习效率提升同时，发展物理核心素养。

（三）整合教材优化教学，发展学生创新意识

在培养学生物理核心素养的过程中，学生的创新意识与能力是极为关键的。但在以往的物理实验教学中，教师往往会以教材为唯一教学依据展开组织，这就使得物理实验教学形式化与模式化较强，这不仅难以全面锻炼学生的实验操作能力，也会对学生创新能力的发展造成限制。针对这一教学情况，教师就要通过合理整合教材的方式去优化实验教学，即以教材为基础，对其中的实验操作步骤、器材以及流程进行创新，以此来有效地培养与强化学生的创新能力和创新精神。在“自由落体”实验中，教师就可通过设计多次对比实验、更新实验材料等方式让学生探究不同物质的自由落体运动，以此来有效地深化学生的物理实验感知，提升与锻炼学生的物理实验操作能力。

（四）演示实验和学生实验有效地结合在一起

教师操作演示实验的目的很明确，就是为了带给学生启发，让学生从实验现象中提出相关的问题，并且总结实验的现象让学生加以思考，培养思维发散的能力，然而物理实验课大部分的时间用来做演示实验，这样留给学生思考和动手的时间就不多了。所以应该让学生自己从实验当中总结出物理现象及其相关的概念，这样就相当于把大部分的时间交给了学生，给予了学生充足的操作时间，也给予了学生提问并且探究的时间，教师在一旁监督学生的安全，并且观察学生的操作有无错误，观看学生做完实验后，帮助其总结经验，并且告知为何失败或者成功的因素有哪些，这样做能很大程度上提高学生的逻辑思维能力以及动手能力，吸引学生动手操作的同时，也吸引了学生的注意力，这样师生合作的教学模式才是学生喜欢的，并且最有效果的。

比如在學习“探究电磁感应的产生条件及现象的实验教学”时，教师先讲授一下实验的原理，把线圈连接小灯泡放在电磁炉上，对灯泡发光的现象进行实验，只有使学生学习感到放松时，学生的思维才会变得活跃且发散。有些物理实验的现象需要在特定的条件、特定的环境下才能生成，因此教师就必须要在实验中指导学生认真地观看这些实验现象，在电磁感应的实验中归纳总结出产生电流的条件以及因果关系。在实验中教师应该扮演好主导者的身份，使学生更加主动地上实验课，更开心地学习物理知识，只有这样的课堂教学才是最生动、印象最深刻的，这种教学环境下，学生也不用害怕犯错误，融洽的教学环境才能给学生带来有效的培养。

（五）利用多媒体技术，进行仿真实验

随着科技的不断发展，多媒体技术也越来越成熟，应用的范围也越来越广，对高中物理实验的教学而言，也可以借助多媒体的技术来进行相关的实验，比如在做演示实验的时候，受到各种影响，比如环境因素、设备因素、材料因素等，就可能导致实验的效果不是很理想，这个时候多媒体模拟实验的好处就体现出来了。多媒体模拟进行的实验一般情况下不会受到外界因素的影响，这样就可以改进教学的效果，更好地吸引学生的注意力。

比如在“观察共振现象的实验教学”时，如果学校的设备缺失或者达不到实验预测的效果时，就可以利用多媒体的教学优势来带领学生做实验。先给学生讲述具体的实验原理，然后放手让学生自己去操作，也不用过度关注学生的实验安全问题。只有学生自己动手操作的实验，才能给学生带来更深刻的印象。多媒体技术的教学也大大减轻了教师的负担，因为以往的实验课需要教师亲自检查实验设备是否放置规范，有无安全隐患，然而多媒体的实验教育却不会有这样的琐事，当然也就减轻了教师的负担。

（六）创新实验教学的指导模式，让学生在合作探究中发展物理核心素养

传统实验教学的开展，往往以教材固有指导思路为指引，且对学生的认知实际、身心特性、理解能力等兼顾不足，以致很多实验项目的推进方式、落实路径显得较为单一、枯燥、乏味，难以激发学生的实验兴趣，且不利于学生的创新意识与创造潜能开掘。基于此，教师应以切实创新实验指导模式为引领，将教材内涉及的实验方案、思路、流程等，被以更具新意、更为丰富的途径迁移至学生视域，来调动其探究热情与实践欲望，为实验教学效能强化而铺设广阔路径。同时，教师应结合预设实验方案，多为学生提供一些改进、变革、创新的机会。通过师生、生生间的合作研讨，确立起更为科学、高效、简易的实验实施途径，来增进师生、生生在实践操作中的互动与合作，使物理实验的开展更好地服务于学生的核心素养培育。例如，在开展“自由落体运动实验探究”中，可对教材实验中涉及的实验器材予以创新与改进，为学生提供诸如羽毛、小球、尺子等实验工具，让其采用合作探究的方式自行构建实验方案，开展实践探究。以帮助学生在动手实践中深刻理解自由落体运动的轨迹，来促进学生的物理思维与探究精神发展。

（七）创新实验教学的实施途径，让学生在直观感知中培育物理核心素养

对高中物理中涉及的一些较为抽象的实验原理、思想、方法等，若离开了学生的近距离感受与体验，仅仅依靠教师的直观解析开展指导，则无法引发学生的思维涟漪，实验教学也会形同虚设。因此，教师在落实一些对实验环境、条件、器材等要求较高的实验指导时，可通过对媒介资源、信息技术等的充分借助，来优化实验设计、创新实验途径。使学生在网络视频的引领下，以全新视角观摩实验现象，了解实验流程，以据此来激发其探究欲望。同时，还可通过对一些模拟软件、仿真软件的借助，来创新实验实施途径，使实验中需要展示的物理现象、原理等，以更为直观、形象、丰富的方式被迁移至学生视域，为其精准理解实验内涵而助力。例如，在“行星运动实验探究”中，由于其涉及的实践过程难以在常规实验条件下实现，教师可在实验设计中引入辅助性媒介资源，组织学生集体观看有关“行星运动”的模拟场景，来展示开普勒三大定律所对应的行星运动规律，并在其中引入“嫦娥一号”绕月运动的动画。让学生在直观感知与深度体验中获得对其中所蕴含的实验原理的精准把握，使实验教学的开展更为形象生动，以切实强化学生的核心素养培育。

（八）创新实验教学的构建策略，让学生在自主实践中塑造物理核心素养

由于不同学生的思维与理解能力发展程度不同，以致其在实验方案的设计与构建上也存在诸多区别。而通过对学生的主体地位凸显，将实验建构的自主权、实施权还给学生，以更好地促进其探索精神与实践能力的发展，则势必更利于实验教学的创新。因此，教师在落实高中物理实验教学指导时，应以切实创新实验建构策略为铺垫，多为学生提供一些创新实践与创造探索的机会。鼓励学生在切实明确实验原理的基础上，自选实验材料，自构实验思路，自设实验方案，开展深度探究与精准解析，将自己的思想融入实验创新领域，来变革实验实施手段、方式、途径，引领学生的物理核心素养塑造。例如，在开展“测量电源的电动势和内阻”实验指导中，可让学生自行设计实验方案，在其完成实验方案构建后，组织学生集中对自己的方案进行考量、分析、判别，以小组为单位选出最优方案，并开展自主探究，来发展学生的质疑精神与探究意识。而在“力的相互作用”实验中，可通过对实验器材的创新与改进，让学生自行选用生活中常见的橡皮泥、塑料水瓶开展实践。在用力将塑料瓶挤压进橡皮泥之后，将两者分离，帮助学生在创新实验中感受其中的物理原理，以全面创新实验建构策略，并切实促进学生核心素养塑造。

（九）提出拓展问题，锻炼学生的思维能力

科学思维在物理学科核心素养体系中占据重要的地位，所以在实验教学过程中，教师可以引导学生从知识理论的角度对物理实验展开探索，使学生在实验操作过程中进行思考，从而逐渐形成核心素养。在引导学生做物理实验时，教师可以基于具体的实验内容并以某个知识要点为中心进行拓展。其中，对相对浅显易懂的知识点，教师可以脱离常规束缚，对实验内容进行改进和创新，使整个实驗更具探究性和实践性，以培养学生的思维能力。比如，在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时，教师要指导学生完成整个实验操作，并收集数据，画出实验物理图像。在对“U-I”图像进行分析时，学生由图像可以很容易求出各时刻小灯泡的瞬时功率，并能根据图像分析知道小灯泡的电阻是变化的。之后教师可提问：“小灯泡的电阻是变化的，那么伏安特性曲线的斜率就是小灯泡的电阻吗？”教师可通过此问题拓展学生的思路，引导学生思考、讨论，让学生能进一步理解、掌握电学知识，培养学生的逻辑思维能力。通过探讨、协作、交流的实验过程，学生不仅培养了团队观念、操作技能，而且培养了剖析能力和发散思维能力，还能在实验中感受到物理学习的乐趣，进而愿意主动探索物理知识，最终达到提升物理学习质量的目标。

五、结语

总之，实验是高中物理教学的重点与核心，也是引领学生核心素养发展的坚实保证。而通过对实验教学的创新实践，让学生在更为丰富、鲜活、生动的实践生态内开展物理实验，发展自身核心素养，这不仅是对新课标思想与理念的深度践行，而且更利于实验教学实效的增强与提升。特别是面对更具吸引力、感染力、生命力的实验项目驱使，学生在实验领域的参与热情、探究兴趣必然会得到切实开发，这自然更利于其物理核心素养的培育与塑造。因此，教师在落实高中物理实验创新实施途径与措施探究时，必须以预设教学目标为引领，就实验的实施方案、开展思路、落实方式等，选用最易被学生所接受的方式予以改进、变革、优化，以全面提升实验指导的延展性、发散性、创造性。让学生在积极动手操作，切实开展创新实践中获得认知潜能开掘与创新意识培植，使每一项实验任务、活动的推进与落实，释放出创新的火花与创造的魅力，借此于潜移默化、循序渐进中培育学生物理学习中应具备的关键能力与必备品质。

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