核心素养导向下高中物理探究性实验教学策略研究

焦婧

摘要：实验是物理学科学习的基础，对学生成长过程中核心素养的形成起到关键作用.探究性实验是物理实验教学中的重要组成部分，也是培养学生核心素养的重要途径.在教学实践中，教师应创设具有探究性的情境，引导学生结合物理现象提炼概念知识，并逐渐形成严谨的科学素养.文章以核心素养为导向，简述探究性实验设计的关键要素，并多维度探究高中物理课堂中如何开展探究性实验，旨在提高学生的思考能力和综合素养.

关键词：核心素养；高中物理；探究性实验；教学策略

中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008-0333（2024）12-0089-03

实验在高中物理教学中占据着重要地位，是学生感知物理抽象概念、验证理论知识的过程.重视探究式实验的开展，不仅可以帮助学生深化知识理解，还能助力其發现物理规律、强化知识逻辑.高中物理教学应以核心素养为导向，积极开发和利用实验资源，吸引学生主动参与到探究式实验中，从而突出学生学习的主体性.

1 高中物理探究性实验设计的关键要素

1.1 尊重学生主体地位

学科核心素养的制定旨在促进学生全面发展，但核心素养并非人为“灌输”中形成的，而是学生在具体问题的探索、感知中，逐步培养和发展起来的.学生是课堂中的主体，在探究性实验开展中要坚持以“学生”为中心，驱动学生主动学习知识，让其在解决问题中逐步培养和发展核心素养[1].同时，教师还要充分尊重个体的多样性和差异性，从学生发展视角出发来分析实际学情，落实个性化培养，充分挖掘其学习潜力，提高课堂生活品质.

1.2 注重联系生活实际

物理学科源于生活，自然也应用于生活.物理教学应紧随生活、时代的步伐，选择与学生日常生活息息相关的探究内容，引导学生运用已有知识、经验设计难度适宜的实验，以保证教学切实可行.这样一来，具有生活化的物理实验，不仅可以让学生感受到物理的应用性，还能从生活现象中总结出物理规律，在观察、思考、探索和实践中，深化对知识的理解和掌握.

1.3 灵活开展物理实验

探究式实验教学中往往包含多个要素，部分教师教学中主张“面面俱到”，但其实并非每次探究中都要涉及所有要素，而是要以核心素养提升为目标，围绕特定要素展开探究即可.具体来说，物理课堂时间有限，且学生理解知识也需要循序渐进的过程，在进行概念、规律学习时无法涵盖所有知识.对此，教师要结合具体情况，灵活选择是完整探究还是部分探究，不同的探究要素对学生能力要求也有所不同，教师要明确梳理侧重点，以便高效开展探究式实验[2].

2 高中物理探究性实验教学策略

2.1 优化：革新理念，改进实验教学模式

理念对行为起到引导和规范的作用，在核心素养培养的目标下，教学理念也应作出相应的变革，通过革新育人模式突出学生主动性.物理实验作为培养学生核心素养的重要载体，如何提高学生课堂参与度，是教师当前亟须关注的问题.以往高中物理实验中，教师多是操作实验的同时搭配语言讲解，学生只需要在一旁充当“看客”，并未真正参与其中，且演示实验多是在讲台之上进行，位置靠后的学生无法仔细观察其中细节，影响了整体实验体验[3].对此，教师要结合物理实验特点，对教学方式进行优化，选用学生感兴趣的素材和资源，让其在实际操作中，深化对实验的理解、感悟，并对实验细节有更充分的认识，丰富学生的学习体验.

以人教版高中物理必修第一册《超重和失重》教学为例，为了提高课堂教学效果，教师应利用不同环境下的情境，引导学生理解超重和失重现象，并从中探究科学原理.首先，教师在讲解“超重和失重”现象时，可以将原本的演示实验或微课视频改为探究实验，准备充足的实验材料，让学生动手参与其中：①准备玻璃杯、温水、塑料袋、纸带、秤等实验材料；②将玻璃杯放置在平坦的桌面上，确保杯子底部与桌面平行，再将塑料袋张开，将其按照玻璃杯口径大小进行修剪，保证其能完全覆盖玻璃杯口部；③超重实验：将塑料袋完全覆盖在玻璃杯的口部，保证其密封性，再将玻璃杯倒置在温水中，轻轻按压让玻璃杯浸没在水中，观察玻璃杯内的现象；④失重实验：将塑料袋拿掉，保持玻璃杯干燥，再将玻璃杯倒置放在桌面上，在杯子下面放置一些纸带，快速将手掌覆盖在玻璃杯上，并快速翻转杯子，将纸带从杯子下面移走，观察玻璃杯的现象.随后，学生主动参与实验，发现超重实验中玻璃杯被温水中的压强推动而产生额外的重量，失重实验中玻璃杯倒置后使用手掌迅速覆盖并翻转，玻璃杯会悬浮在手掌上，造成失重现象.由此，学生的好奇心会被实验充分激发，教师因势利导，指导学生探究实验背后的物理规律，借助实验现象分析背后蕴含的实验原理，从而深化对失重和超重的认识.

2.2 设计：自主创新，提高实验的参与度

以核心素养为导向开展实验教学，教师要始终坚持以“学生发展”为中心，充分利用教材中的演示实验和学生实验为素材，因势利导，结合学生的物理素养和实验能力，积极设计探究实验，为学生创造更充裕的自主空间，保证其真正参与到实验中.这样一来，能为学生独立探究提供契机.此外，为了进一步培养学生的实验创新能力，教师还应指导学生在理解教材演示实验的基础上，对实验操作方案、形式进行创新和拓展，通过独立或合作完成实验的方式，体现自身的个性化思路与想法，满足学生个性化成长需求[4].

以人教版高中物理必修第二册《实验：探究平抛运动的特点》教学为例，实验中多是让小球从一定高度滚下来，让其做平抛运动，并将小球的轨迹描述出来，通过反复滚动小球逐步得出完整运动轨迹，其中的弊端在于无法一次性记住小球的运动轨迹，教师可以据此培养学生的实验创新能力，鼓励学生在自主设计中优化实验.首先，教师可以引导学生思考平抛运动实验的目的和原理，充分调动其思维想象力，对实验环节进行创新.如对于小球轨迹记录问题，鼓励学生开动脑筋，思考如何快速、准确记录其运动轨迹.学生则尝试运用不同的方法，如“是否可以利用手机的延时拍摄功能记录小球轨迹”“距离抛出点一定距离，放置硬木板，上面铺一张白纸、一张复写纸，小球打在复写纸上后在白纸上留下痕迹”等.随后，教师为学生发放实验材料，要求学生根据自身的推测进行实践，结合实验结果验证方法的可行性.同时，针对学生的操作过程，教师给予针对性的指导和启发，进一步完善学生的科学思维.

基于此，在正式实验开展前，让学生参与到实验设计过程，激发学生参与实验的真实想法，并在实践中验证想法是否正确，提高学生知识理解程度的同时培养其创新能力.

2.3 指导：科学启思，培养问题解决能力

在课堂教学中穿插实验，可以利用直观物理现象辅助验证理论知识，加强对物理规律的认识.这一过程中，学生需要运用已掌握的知识去探索未知的物理规律，以强化自身解决问题的能力.对此，教师要以核心素养为导向，在实验开展中给予学生科学指导，让学生掌握实验开展思路.这样一来，学生在面对更多同类型实验时，才能灵活运用所学知识解决问题.另外，一項物理实验中往往会用到多种实验仪器，单纯通过口述向学生传授操作方法，容易产生错误认知，自然会影响教学效果.而通过实验中的科学指导，则能为学生思维发展提供充足的空间，让课堂中的难题迎刃而解.

以人教版高中物理必修第三册《串联电路和并联电路》教学为例，实际电路连接中，可能存在多个用电器，如何将其合理连入电路，需要教师给予学生科学的指导.首先，教师先利用投影仪展示电路中的各个元件，引导学生复习电路元件的各种符号，并展示含有错误的线路图，要求学生观察后指出其中不合要求的地方.随后，教师布置实践任务，给予学生一个电池组、两个灯泡L1和L2，一个开关和几根导线，要求学生动脑思考“如何连接电路，才能保证闭合开关时，两灯都亮起，开关断开时，两灯都熄灭”.由此，学生可以结合已掌握的知识画出电路，尽量多设计几种连接方式，并画在玻璃纸上，方便后续分析和订正.最后，教师利用投影仪展示学生绘制的电路图，对连接思路、方式展开分析，纠正其中出现的错误，进而引出串联电路和并联电路的正确方式.同时，教师展示教材中的操作实验图片，并展示更多的实验方法，诸如“调换开关位置对串联电路是否有影响”“如何避免短路现象发生”等，以拓宽学生的学习思路.

2.4 联结：实际素材，感知生活物理现象

物理学科中理论与实验联系紧密，通过课堂学习，学生不仅可以掌握理论知识，还能锻炼自身的综合能力.对于高中物理学科而言，实验的操作场所并非一定要局限在实验室中，部分对环境、材料不严苛的实验也可以在家庭、教室等环境开展.生活中有着丰富的物理资源，探究实验中合理选用素材，突出物理与生活之间的关系，激发学生探究热情[5].同时，生活化材料在实验中的运用，借助实验强化学习效果，以提高实践能力.

以人教版高中物理必修第一册《摩擦力》教学为例，为了加强学生对摩擦力的感知，教师应引导学生探究生活现象中蕴含的物理知识.首先，教师利用教室中现有的物品进行实验，如鼓励学生尝试用平行于地面的力去推动桌子，让桌子对地面有运动的距离，虽然桌子发生了移动，但学生在推移中也明显感受到了阻碍，认识到推力大于阻碍桌子运动的力，且两个力的方向相反，这个力就是桌子与地面之间的滑动摩擦力.随后，教师再鼓励学生尝试用平行于地面的力去推动“电子讲台”，桌子虽然有移动趋势，却没有被推动，“电子讲台”与地面保持相对静止.引导学生运用“二力平衡”知识展开探究，认识到一定有一个力与推力平衡，这个力与人推动“电子讲台”的推力大小相等、方向相反，这个力就是“电子讲台”与地面之间的摩擦力，即静摩擦力.最后，教师引导学生对比两项实验的异同，直观呈现影响摩擦力大小的因素，强化学生实验体验，以便提高学生的实验操作能力.同时，教师还可以鼓励学生开动脑筋，选择生活中的其他物品来代替专业实验材料，在分析、探究中深化知识理解，提高动手操作的能力，构建高效物理课堂.

3 结束语

总的来说，核心素养培养目标的引领下，高中物理教学中教师要注重挖掘物理实验的育人价值，基于教材和实验资源的开发，增强实验的探究性，吸引学生主动去探索物理知识.这样一来，学生在具有探究性、个性化的实验活动中，能充分认识到物理知识与生活之间的联系，从而发展观察能力、操作能力和探究能力，达到核心素养培养目标.

参考文献：

[1]李蔚.高中物理电磁学创新实验与科学探究举例[J].中学课程资源，2022，18（12）：33-36，39.

[2] 袁小娟，杨利勇.核心素养背景下高中物理电学实验教学改进：以“热敏电阻阻值特征实验”为例[J].中学物理教学参考，2022，51（36）：68-70.

[3] 廖燕麒.新课改背景下高中物理实验教学的优化策略探究[J].高考，2022（36）：108-110.

[4] 刘莉敏.提升高中物理实验教学实效的策略探析[J].高考，2022（36）：114-116.

[5] 李祺.多元智能理论在高中物理实验教学中的应用[J].数理天地（高中版），2022（24）：81-83.

［责任编辑：李璟］