高中物理实验教学中学生核心素养培养策略研究

摘 要：新高考形势下，核心素养成为教育教学领域的关注焦点，传统的以知识为中心的教育理念逐渐转变，学科核心素养成为课堂教学的导向标。实验作为物理学的基础，开展实验教学既是帮助学生学习物理知识的必要环节，也是促进学生物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等物理核心素养提升的关键途径。文章就高中物理实验教学的三种基本类型进行分析，提出几点在高中物理实验教学中培养学生核心素养的策略。

关键词：高中；物理；实验教学；核心素养

作者简介：陈恋（1987—），女，福建省龙岩第一中学。

在高中物理教学中，核心素养是学生通过学习逐步培养的适应个人终身发展和社会需要的必备品格和关键能力，全面阐释了高中物理课程的育人价值，同时为教学工作指明了方向。高中物理教师要将核心素养作为教学活动设计与实施的基础，以学生的全面发展作为实验教学的出发点。然而，传统物理教学以理论讲解为主，实验活动较少，不利于学生核心素养的发展。在新课标的要求下，教师需高度重视实验教学，引导学生在直观形象的实验情境中主动探索物理知识，通过丰富多样的实验活动，促进学生核心素养的全面提升。

一、高中物理实验教学的基本类型

（一）演示实验

演示实验是一种较为简便、直观的教学方式，其核心在于演示，教师通过规范操作，展示物理实验过程、现象和结果，引导学生观察与思考，探究实验中蕴含的物理知识。一般来说，演示实验以教师的操作为主，主要体现实验的规范性，为学生展示标准的操作步骤和方法，同时融入语言讲解，帮助学生更好地理解实验过程。教师也可以让学生负责演示，为学生提供展示自我的机会，教师则在旁观察和指导，帮助学生纠正操作中的不当之处。学生演示实验能够增进师生之间的互动，让教师了解学生的学习情况。近年来，信息技术逐渐融入物理课堂，多媒体演示成为一种有效的实验演示方法，教师可以播放物理实验视频，方便快捷地展示实验细节，这是促进学生形成物理概念和科学思维的有效途径［1］。

（二）分组实验

分组实验作为实验课的主要形式，是指学生在教师的指导下分组完成物理实验。在分组实验活动中，学生能够积累大量的直接经验，对实验内容、步骤形成清晰的认识，充分发挥主体作用。在实验过程中，每个小组可能面临不同问题，教师需密切关注学生的实验过程，及时纠正错误，针对各小组的情况进行指导。学生在教师的指导下完成物理实验、总结知识，能够实现科学思维、探究能力、问题解决能力等素养的有效提升，培养直面困难、实事求是的科学态度。

（三）课外实验

课外实验为高中物理教学提供了广阔的空间，它不仅是对课堂教学的有益补充，更是促进学生素养发展的有效途径。通过布置课外任务，教师能激发学生的自主学习兴趣，提高其实验设计和实施的能力。教师在设计课外实验的时候，要选择一些与生活相关的主题，让学生运用日常物品完成实验，将物理知识融入生活，增强学生的实际应用能力。同时，由于课外实验难以监管，教师要适时关注学生的实验进度，及时提供提示、指导以及评价反馈，这样能为学生提供更多的自主学习和实践的机会，进一步促进其综合素养的提升。

二、高中物理实验教学中学生核心素养培养的策略

（一）创设生动实验情境，具象提炼成抽象，形成基本物理概念

物理概念表达了某种事物、现象的本质属性，是物理学习的基础。传统的物理概念教学以知识讲授为主，学生在学习的过程中易感到乏味。而通过在物理教学中引入演示实验，教师能够创设生动形象的实验情境，设计启发式问题链，通过实物或多媒体展示，使物理概念更具体直观，深化学生对概念的理解。这种方法能够提高学生学习效率，使学生更快速、有效地掌握物理概念，并深刻理解物理概念与生活现象的关系［2］。

例如，在教学“磁场对通电导线的作用力”时，安培力的概念与安培力的方向是本课教学的重点，对于学生的思维能力有较高要求。因此教师可以创设特定的实验情境，利用电源、开关、磁铁、导线、导体棒组成的实验装置进行演示，让学生观察并说出导体棒的运动方向，使他们在观察实验现象的过程中，直观地感受磁场对通电导线的作用力。在实验过程中，教师可通过改变电流方向、调换磁铁的两极来改变磁场的方向，引导学生观察导体棒的运动方向。学生认真观察操作过程并记录实验现象，会发现变化电流方向或者变换磁场方向均会改变导体棒的运动方向。最后，教师可要求学生对不同实验条件和实验现象进行整理汇总，得出实验结论，进而总结高中物理的左手定则。对于基础较好的班级，教师可以随机选择几名学生上台演示，让他们尝试动手操作，对得出的实验结论进行验证，以此证明结论的科学性。这种教学方式注重学生的参与和实践，能帮助学生在操作中直观观察实验现象，对安培力形成更加深刻的认识。

（二）运用物理思想方法，类比区分深度理解，启迪学生科学思维

科学思维指的是从物理学层面认识事物的本质属性、内在规律及相互关系。教师不仅要让学生掌握书本中的知识，还要教授他们科学的思想方法，使他们在解决问题的实践中学会用科学的思想方法分析生活中的问题。在实验教学中，教师要尽量避免直接告诉学生结论，要注重对学生思维的启迪，引导学生运用科学的思想方法进行探究与分析，让他们通过自己的努力发现知识、总结规律［3］。

闭合电路欧姆定律是高中电学实验的重中之重，在讲解闭合电路欧姆定律这一知识点时，为了让学生理解电源、电流、闭合回路中的能量转化等难点，教师借多媒体动画再现了课本中的场景，用流水与电流做类比，以方便快捷、生动有趣的形式引导学生运用类比法来分析现象。场景装置由两个水池、两条水管和一个抽水机组成，水池A的水面位置要高于水池B，存在一定的高度差，如果用水管将这两个水池连接起来，水会受重力的影响开始流动，直到两个水池中的水面高度相等。接着，教师就此场景提出思考问题：“怎樣才能使水管中有源源不断的水流呢？”学生讨论得出观点：可以装一台抽水机，把水池B中的水持续不断地抽进水池A，形成循环，使两个水池之间一直存在高度差，这样水管内就会有源源不断的水流。至此，学生理解了整个流水系统的能量转化。于是，教师让学生将两个水池想象成电池的两极，抽水机就是电源，抽水过程就是将其他能量转化为电势能，把自由电子从正极搬运到负极（电流从负极流向正极）的电势能增加的过程，搬运电子的过程就产生了电流，在外电路中的电流（水流）就从高电势（水池A）流向低电势（水池B），将电势能转化为其他能量（水流的重力势能转化为动能）。

电流、能量本是抽象的概念，无法用肉眼去观察，所以不少学生在学习相关内容时感到知识晦涩难懂。在本课教学中，教师引导学生运用类比法，根据水池抽水的实验推理电子的运动过程，让教学过程变得更加直观形象，使学生较为轻松地掌握了本课的知识点，也培养了学生类比推理的科学思维能力。

（三）指导学生动手操作，提供信息化实验器材，培养科学探究能力

相比于枯燥无味的听讲、观看，高中生往往更喜欢自己动手操作。实验操作能够带给学生真实的认知体验，使他们感受物理实验的乐趣，培养学生的科学探究能力，但是让学生进行实验操作往往会花费较多的时间，而且容易出现问题，所以有的教师很少带领学生走进实验室。现如今，信息化实验快速发展，学生了解和掌握必要的信息化实验和相关仪器的需要越来越迫切，若无法开展有效的实验教学，学生的实验操作能力与探究学习能力会得不到发展。在核心素养背景下，高中物理教师要尊重学生的认知特点和发展需求，适时开展分组实验活动，为学生提供自主探究、动手操作的机会［4］。

例如，在教学“科学探究：加速度与力、质量的关系”的时候，教师带领学生走进信息化实验室，让学生4至5人结为一组，同时为学生提供小车、轨道、砝码、打点计时器和纸带、速度传感器、位移传感器、力传感器等器材，指导他们开展实验活动。在开展实验前，教师提出了问题引导学生思考：①怎样用这些器材来测量物体的加速度？②合外力与绳子的拉力相同吗？③如何测量小车所受合外力？④如何改变小车的质量？⑤如何得出加速度与质量和力的关系？数据需要进行怎样的处理？之后，教师让学生进行分组讨论，提出自己的想法。有的学生认为，可以让物体做匀加速直线运动，用刻度尺来测量物体的位置变化，并用秒表计算物体运动的时间，再根据时间与位移的关系公式粗测加速度；有的学生利用打点计时器和纸带，根据纸带上留下的点计算加速度，将钩码的重力近似看成小车所受合外力；有的学生则提出可以用速度传感器和力传感器直接测量，以计算机辅助相关的数据处理，这样操作简单，数据准确度高。教师对学生提出的方法进行了整理与归纳，引导学生在小组讨论过程中借助解决问题串来确定实验仪器和方法，制订实验方案，并合作完成实验任务。与演示实验相比，分组实验具有更强的开放性和参与性，学生可以根据自己的喜好和特长选择实验方法，获得更加真实的学习体验。但分组实验更容易出现问题，所以教师必须加强指导，帮助学生制订科学合理、具有可操作性的实验方案，并认真观察学生的实验操作，及时提供指导和帮助，确保分组实验的效果，让学生在动手操作的过程中实现科学探究能力的有效发展。教师要鼓励学生创新实验方法，多组合作进行互学互助，在合作讨论过程中相互促进，共同成长。

（四）以物理学家为榜样，形成良好科学态度

根据新课程标准的要求，高中物理教师不仅要让学生掌握课程知识和技能，还要注重对学生进行思想精神层面的教育，培养他们良好的科学态度与责任感，使他们正确看待物理学对人类社会发展的作用，激发学生学习与钻研物理的热情，引导学生树立努力学习、奉献社会的理想信念。古今中外有许多著名的物理学家，他们身上往往有着丰沛的科研热情和严谨的求真精神，教师可以将这些物理学家的生平经历、成就贡献、科学故事等融入物理实验教学中。这样一方面能够丰富实验教学内容，拓宽学生视野；另一方面能为学生树立良好的榜样，激励学生向这些物理学家学习，不断提高自身的思想道德品质［5］。

例如，在教学“自由落体运动”的时候，教师提前要求学生收集有关伽利略的各类资料，并在课堂中进行分组展示，这不仅锻炼了学生的搜集整理展示能力，还有助于学生深入了解伽利略以及他在自由落体运动研究中的贡献。在伽利略生活的年代，亚里士多德提出的“重快轻慢”观点得到了人们的广泛认可，并且持续了许多年，但伽利略却没有盲目认可这一观点，而是通过科学实验进行验证，最终发现了自由落体运动的规律。通过阅读相关资料，学生感受到了伽利略敢于质疑、坚持真理的品质。接着，教师布置课后实验活动，要求学生运用生活中的物品进行自由落体实验，模仿伽利略的实验，在操作过程中深化对相关知识的理解，形成实事求是、追求真理的科学观。此外，让学生通过社会调查、互联网搜索等方式探究自由落体运动公式在生活中的運用情况，有助于他们理解物理知识与人类社会发展之间的联系，激发学生关注生活的意识，并鼓励他们将所学的物理知识应用到实际问题的解决中，引导学生形成利用物理学知识改善人类社会生活的理念。

三、总结

综上所述，实验教学不仅是高中物理课程的重要组成部分，也是培养学生核心素养的重要途径。高中物理教师要合理运用演示实验、分组实验和课外实验等实验活动形式，充分发挥实验活动的育人价值，创设生动、直观的实验情境，引导学生运用科学的思想方法分析实验现象，动手操作，锻炼实践能力，还要鼓励学生向优秀的物理学家学习，形成正确的科学态度。通过多样化的实验活动，打造高效有趣的物理课堂，培养学生对物理课程的兴趣，促进学生物理核心素养的有效提升。

［参考文献］

石永兴.基于核心素养的高中物理实验教学的实践研究［D］.包头：包头师范学院，2021.

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郑珍.如何在实验教学中提升高中物理核心素养［J］.读与写，2021，18（35）：183-184.

肖艳平.核心素养视域下的高中物理探究性实验教学研究［D］.湘潭：湖南科技大学，2020.