关于创新实验设计,培养高中生的物理核心素养的探讨

姜红　朱美霞

【内容摘要】培养高中生的物理核心素养是高中物理教学的重要目标，对其实验教学来说，在许多环节和细节处都能进行创新设计，从而更好的培养高中生的物理核心素养，据此，本文对高中物理实验的创新设计进行研究，并探讨其如何培养高中生物理核心素养。

【关键词】创新实验设计 高中生 物理核心素养 培养策略

笔者认为，高中物理核心素养的培养过程应贯穿于整个物理实验过程当中，并充当“导向标”的角色，即教师在物理实验过程中根据物理核心素养的具体内容进行物理实验的创新设计，从而达到培养高中生物理核心素养的最终目标。

一、高中物理核心素养

1.高中物理核心素养定义

高中物理核心素养即学生在物理学习中不断总结和积累的各种学习能力的统称，其既是在教学过程培养起来的，也反作用于整个教学过程，推动教学效率和教学质量的提升。总的来说，高中物理核心素养是学生学习物理知识，探究物理规律的必要前提和基础。

2.高中物理核心素养内容

高中物理属于理科，重在计算和推理，因此其核心素养内容与语文等文科核心素养略有不同，主要包括以下几点：①科学思维（逻辑思维和推理能力）;②实验探究（物理实验操作能力）;③物理观念（物质观念、运动观念等等）;④科学态度与责任。

二、如何创新实验设计，培养高中生的四大物理核心素养

1.革新教学理念是根本前提

随着新课改的不断推进，传统的“以教师为课堂中心”的教学理念已经不能满足现代课堂教育的实际需求，尤其对操作性和实践性较强的物理实验教学来说，革新教学理念，树立“以学生为课堂中心”的人本教育理念，对激发学生的学习积极性和主动性，实现实验过程创新设计具有根本性影响。

2.优化实验指导方法是基本内容

（1） 运用思维导图培养学生的逻辑思维和推理能力

思维导图被称作革命性的思维工具，其以直观性强、辨识度高等特点成为了教师在教学过程中经常用到的教具。物理实验过程中，教师也可以运用思维导图将教学思维、实验思路等抽象性事物具象化，降低学生的理解难度，继而培养其逻辑思维和推理能力。

（2） “指导+实践”的实验方式培养学生的实验实操能力

“指导+实践”的实验方式共分为两个阶段。第一阶段为指导阶段，即教师根据教材内容、实验內容整理实验过程，并给学生演示、总结实验过程中的关键环节，目的在于让学生掌握整个实验过程;第二阶段为实践阶段，即学生作为主体，统筹安排整个物理实验过程，鼓励创新和合作，要求每个人都要动手操作。

3.采用演示教学法培养学生的物理观念

（1）物质观念

物质是不以人的意识为转变的客观存在，从较为简单的角度思考，物质即我们生活中常说的“实物”，所以，教师在教学过程可以通过演示生活中的“实物”来说明何为物质观念，即“实物”是客观存在的，想凭空让它消失是不可能的。

（2）运动观念

运动是绝对的，静止是相对的，这是物理学中的一个基本理论，即物质无时无刻不在运动，教学过程中，教师可以通过演示“飞行员在飞行国策和那个中如何徒手抓子弹”，从而分析运动和静止的关系，即飞行员和子弹同速情况下，两者相对静止，但实际情况是两者都在随时间高速运动。

（3）能量观念

能量守恒定律是物理学中非常重要的一个定律，即认为能量只能转移而不会凭空消失，教学过程中，教师可以通过演示“小球从静止到运动再到静止”的过程，并画受力分析图，分析小球的动能因何产生而又转移到了何处，即通过摩擦力转化成了热能。

三、高中物理实验设计创新的实例分析——研究匀变速直线运动

1.基本实验过程介绍

（1） 实验操作：先接通打点计时器的电源，然后释放纸带，让重锤自由落下，再关闭电源，记录纸带上点到点之间的距离。

（2） 根据匀变速直线运动的推论△x=aT2，有以下等式可成立：

x6-x3=3a1（2T）2…①

x5-x2=3a2（2T）2…②

x4-x1=3a3（2T）2…③

a=（a1+a2+a3）/3…④

（3） 联立①②③④并代入数据解：a=9.60m/s2.

（4） 探究实验过程中影响最终结果的不可控因素，如空气阻力、纸带和打点计时器之间的摩擦力等等。

（5） 重复上述实验过程，取平均值，求得相对准确的重力加速度。

2.细节处理，进行创新设计

（1） 运用思维导图整理实验思路，即“实验→记录数据→推论等式→求得结果→探究结果的合理性→反复操作验证”。

（2） 教师先教给学生如何使用打点计时器，然后由学生进行操作，有关的测量和计算工作全部由学生完成。

（3） 每三个人一个小组，进行上述的实验过程，教师作为团队中的“第四人”，不参与操作过程但是可随时帮助学生答疑解惑，并就基本的物理观念提出问题“小球运动过程中的运动状态是什么样的？”。

（4） 实验评测阶段采取“小组回答+组间互评+教师总评”的三层评价方式，组内推举出一人展示实验结果并分析小球的运动状态，组间互评即可以以班级讨论的方式继续研究实验结果，教师总评则以过程性评价为主，并引导学生总结实践经验，从而培养学生的核心素养。

结束语

综上所述，高中生的物理核心素养主要包括逻辑思维和推理能力、物理实验操作能力、团结协作和交流能力以及总结和学习能力四部分，所以物理实验的创新设计也需要从这四点出发，以先进的教学理念、科学的教学方法、合理的教学过程为主体，构建现代物理实验教学新面貌。

【参考文献】

[1]陈小平. 创新实验设计，培养高中生的物理核心素养[J]. 课程教学研究， 2016（10）：67-71.

[2]倪亚清. 浅谈基于数字化实验系统的实验教学对提升物理学科核心素养的作用[J]. 物理教学， 2017（12）：23-24.