试论高中物理实验改进与创新对学生核心素养的培养

程显立

摘 要：近年来，教育教学改革不断深入，核心素养培养成为教育教学的重要目标之一。随着教育教学理念的不断更新和高考制度的改革，越来越多的教育工作者开始关注学生的核心素养培养。而在高中物理教学中，实验教学一直是不可或缺的一部分，物理实验教学同样也需要适应核心素养的要求进行改进和创新，以更好地服务于学生的全面发展。然而，传统的物理实验教学模式存在一些问题，如学生实验兴趣不高，实验内容单一，实验环节重复等。因此，如何在核心素养的指导下改进和创新高中物理实验教学，进一步提高学生的实验素养和实验技能，是当前亟待解决的问题。本文旨在探讨如何在核心素养的背景下进行高中物理实验教学的改进与创新。

关键词：核心素养；高中物理；实验教学；改进与创新

一、高中物理实验改进与创新对学生核心素养培养的意义

核心素养是指学生在学习和生活中所必须具备的必备品格和关键能力，包括思维品质、学习能力、创新能力、社会责任感、人文素养等。而物理实验教学则是培养学生物理实验技能和科学思维能力的重要手段。因此，物理实验教学需要与核心素养相结合，以更好地培养学生的核心素养。其中，实验教学作为一种重要的教学手段，对高中物理教学实践具有重大意义。首先，物理实验教学可以帮助学生理解抽象的物理概念和原理。其次，物理实验教学可以切实培养学生的实验素养和实验技能，提高学生的科学思维能力和创新能力。此外，物理实验教学还可以显著增强学生对物理学科的兴趣和热爱[1]。

（一）优化课堂教学，提升教学效率

1.顺利达成教学目标

核心素养下的高中物理实验教学可以促进高中物理教学实践的发展，顺利达成高中物理教学目标。以核心素养为指导的高中物理实验教学可以培养学生的实验技能和科学素养，增强学生的实际应用能力和创新思维能力，同时提升学生的思维品质和学习能力。

（1）培养学生的实验技能和科学素养

在核心素养的背景下，高中物理实验教学的改进和创新可以更好地培养学生的实验技能和科学素养。通过引入新型实验设备和技术，如计算机模拟实验、虚拟实验等，创设开放式实验环境，鼓励学生进行自主探究和创新实验，可以提高学生的实验素养和实验技能，增强学生对物理学科的兴趣和热爱。

（2）增强学生的实际应用能力和创新思维能力

传统的物理实验教学内容主要是理论教学的补充和印证，缺乏实用性和创新性。通过将实验内容设计成与现实生活问题相关的、引导学生探究问题的解决方法，培养学生的实际应用能力和创新思维能力，可以更好地适应核心素养的要求，提高学生的实际应用能力和创新思维能力[2]。

（3）促进学生的思维品质和学习能力

采用探究式、合作式等新型实验指导方式，引导学生自主探究和交流合作，可以促进学生的思维品质和学习能力。通过学生自评、互评、教师评估、实验成果展示等多元化的评估方式，可以更加全面地评估学生的实验素养和创新能力，提高教育教学的质量和效果。

2.有效提升教学效率

以核心素养为指导的高中物理实验教学不仅可以顺利达成物理教学目标，增强学生各方面的能力，还可以显著提升高中物理教学效率，具体表现在物理实验教学可以增强学生的学习兴趣和主动性的同时，提高高中物理教学效率和教学质量。

（1）增强学生的学习兴趣和主动性

高中物理实验教学的改进和创新可以增强学生的学习兴趣和主动性。通过创设开放式实验环境，提供多样化的实验内容和实验方式，可以激发学生的学习兴趣和好奇心，让学生更加主动地参与到物理实验教学中来，从而提高学生的学习效率和学习成果。

（2）提高教学效率和教学质量

在核心素养的背景下，高中物理实验教学的改进和创新可以提高教学效率和教学质量。通过引入新型实验设备和技术，如计算机模拟实验、虚拟实验等，可以提高实验的效率和准确性，也可以减少实验教学中的安全隐患和环境污染，提高教学质量和效果。

（二）培养核心素养，助力学生进步

核心素养是指学生在学习过程中必须具备的基本素养，在高中物理实验教学实践中，学生的核心素养会得到显著提升和增强，实验教学还可以帮助学生加强物理学习，增强学生的自主学习能力和自我发展能力[3]。

1.物理学习能力进步

（1）帮助学生更好地掌握物理学科知识

高中物理实验教学的改进和创新可以帮助学生更好地掌握物理学科知识。通过将实验内容设计成与现实生活问题相关的、引导学生探究问题的解决方法，可以帮助学生更加深入地理解和掌握物理学科知识，从而提高学生的物理学习能力。

（2）增强学生的自主学习和自我发展能力

高中物理实验教学的改进和创新可以增强学生的自主学习和自我发展能力。通过引导学生自主探究和交流合作，鼓勵学生进行自主学习和自我发展，可以提高学生的自主学习和自我发展能力，培养学生的自主思考和创新精神，从而不断提升个人素养。

2.个人素养不断提升

（1）培养学生的创新能力和社会责任感

高中物理实验教学的改进和创新可以培养学生的创新能力和社会责任感。通过采用探究式、合作式等新型实验指导方式，引导学生自主探究和交流合作，可以培养学生的创新能力和社会责任感。通过将实验内容设计成与现实生活相关的、引导学生探究问题的解决方法，培养学生的实际应用能力和创新思维能力，从而更好地提高学生的创新能力和社会责任感。

（2）提高学生的人文素养，拓宽全球视野

通过将实验内容设计成与现实生活问题相关的、引导学生探究问题的解决方法，可以提高学生的人文素养，拓宽全球视野。同时，通过学生自评、互评、教师评估、实验成果展示等多元化的评估方式，可以更加全面地评估学生的实验素养和创新能力，以增强学生对核心素养的认识和理解。

（3）增强学生的学习能力和思维能力

高中物理实验教学的改进和创新可以更好地培养学生的学习能力和思维能力。通过引入新型实验设备和技术，如计算机模拟实验、虚拟实验等，创设开放式实验环境，鼓励学生进行自主探究和创新实验，可以提高学生的实验素养和实验技能，同时增强学生对物理学科的兴趣和热爱，促进学生的思维品质和学习能力。

二、高中物理实验改进与创新对学生核心素养的培养现状

（一）物理实验教学中改进与创新不足

在许多高中物理实验教学中，教师往往只是简单地讲解实验原理和步骤，学生只是被动地观察和记录实验结果。这种传统的实验教学方法缺乏足够的互动和参与性，难以激发学生的兴趣和探究欲望，也难以培养学生的创新能力和实验设计能力[4]。

（二）实验中核心素养的培养略显欠缺

高中物理实验教学应该注重培养学生的核心素养，诸如科学思维能力、实验设计能力、数据分析能力、科学沟通能力等。然而，许多实验教学缺乏针对性的培养，学生往往只是被動地进行实验操作，缺乏自主思考和创新能力的锻炼。核心素养是指学生在学习过程中必须掌握的基本素养，包括文化素养、信息素养、创新素养、思维素养、实践素养。在物理实验教学中，可以通过以下方式将核心素养融入高中物理实验教学当中去，将核心素养与高中物理实验教学进行有机结合。

1.文化素养

文化素养是指学生具备的综合性的文化素质，包括语言文字、历史文化、人文艺术等方面的素养。在物理实验教学中，可以通过多种方式提高学生的文化素养。例如：高中物理教师可以引导学生积极主动查阅相关文献，了解实验背后的历史和文化背景。除此之外，物理教师还可以让学生了解实验中所涉及的物理概念和原理的起源和发展过程，使学生对物理实验步骤和原理有一个更加深入清晰的了解，从而能够更好地进行物理实验和物理知识

学习[5]。

2.信息素养

信息素养是指学生掌握信息技术，能够获取、处理、利用和传播信息的能力。在物理实验教学中，可以通过一些方式提高学生的信息素养。例如：高中物理教师可以让学生使用计算机模拟实验过程，提高他们的信息处理能力；可以帮助学生搜索和筛选相关文献和资料，培养他们的信息获取能力。

3.创新素养

创新素养是指学生具备创新意识和创新能力，能够独立思考和解决问题的能力。在物理实验教学中，可以通过一些方式提高学生的创新素养。高中物理教师可以给学生提供一些创新性的实验任务，鼓励他们自主设计实验方案；可以积极引导学生思考实验结果的意义和启示，培养他们的创新思维能力。

4.思维素养

思维素养是指学生具备批判性思维、创造性思维、逻辑性思维、系统性思维等多种思维方式和方法。在物理实验教学中，可以通过一些方式提高学生的思维素养。高中物理教师可以给学生提供一些思考性的实验问题，鼓励他们运用多种思维方式和方法解决问题；可以帮助学生分析实验过程中的逻辑关系和系统性，提高他们的思维能力。

5.实践素养

实践素养是指学生具备实践能力和实践经验，能够独立进行实践活动的能力。在物理实验教学中，可以通过一些方式提高学生的实践素养。高中物理教师可以让学生参与实验设计和操作过程，提高他们的实践能力；帮助学生总结实验过程中的经验和教训，培养他们的实践经验。

（三）物理实验教学设施与资源较落后

许多高中物理实验室的设施和设备较为陈旧，无法满足现代物理实验教学的需求。比如，一些高级实验仪器和设备的使用需要专业技能和操作经验，但学校缺乏相应的技术支持和维护团队，难以保证设备的正常运行和使用。此外，一些学校的实验室环境和安全管理存在不足，容易对学生的身体和心理健康造成潜在风险。因此，为了改进和创新高中物理实验教学，需要从多方面入手，包括：

1.积极探索新型实验教学模式，注重学生的参与性和探究性，鼓励学生进行独立思考和实验设计，提高学生的创新能力和实践能力。

2.加强核心素养的培养，注重学生的科学思维能力、实验设计能力、数据分析能力、科学沟通能力等方面的培养，让学生在实验教学中得到全面锻炼。

3.完美物理实验教学设施和设备，加强实验室环境和安全管理，建立专业的技术支持和维护团队，提高实验设备的使用效率和安全性。同时，也需要加强与企业和科研机构的合作，引进先进的实验设备和技术，提高实验教学的质量和水平。

三、高中物理实验改进与创新对学生核心素养的培养策略

（一）物理实验教学改进与创新的目标设定

针对学生核心素养的培养，物理实验教学应该明确目标，如培养学生的科学思维能力、实验设计能力、数据分析能力、科学沟通能力等。同时也要鼓励学生独立思考和创新，提高实验教学的互动性和参与性。在核心素养的指导下，可以对传统的物理实验教学进行改进和创新，具体包括以下几个方面：

1.高中物理实验教学内容的改进

传统的物理实验教学内容主要是理论教学的补充和印证，实验内容较为单一，缺乏实用性和创新性，容易造成学生的兴趣疲劳。高中物理教师可以针对不同年级、不同学生的特点，设计更加多样化、有趣的实验内容，将实验内容设计与现实生活关联起来，如结合实际应用场景设计实验、引入新技术、新材料等创新元素等，引导学生探究问题的解决方法，培养学生的实际应用能力和创新思维能力。

2.高中物理实验教学环节的改进

传统的物理实验教学指导方式主要是教师的讲解和演示，物理实验教学环节单一乏味，学生只是被动地进行实验。因此，高中物理教师可以通过引入实验讨论环节、实验报告环节等方式，让学生更加积极地参与到实验过程中，提高他们的实验素养和创新能力，并采用探究式、合作式等新型实验指导方式，引导学生自主探究和交流合作，提高学生的实验素养和创新能力。

3.高中物理实验教学方式的改进

传统的物理实验方式主要是手工实验，存在實验结果不够精准、实验时间较长等问题。可以引入计算机模拟实验、虚拟实验等新型实验方式，提高实验准确性，以节约实验时间，并培养学生的信息素养和创新能力。

4.高中物理实验教学条件的改进

传统的物理实验教学条件较为受限，学生很难进行自主探究和创新实验。可以引入新型实验设备和技术，如计算机模拟实验、虚拟实验等，创设开放式实验环境，鼓励学生进行自主探究和创新实验。

5.高中物理实验教学评估方式的改进

传统的物理实验教学评估方式主要是通过实验报告和实验成绩来评估学生的实验能力，这些评估方式不能够与时俱进，不符合核心素养下对高中生物理能力和实验结果的评估。因此，高中物理教师可以尝试引入多元化的评估方式，如学生自评、互评、教师评估、实验成果展示等，这样可以更加全面地评估学生的实验素养和创新能力。

（二）物理实验教学改进与创新的活动设计

在活动设计方面，教师可以采用多元化的教学方法。物理实验教学改进与创新的活动设计应该从探究式教学、问题式教学、合作学习三个方面入手，以提高学生的参与性和探究欲望。同时，可以通过设计有趣的实验活动、实验比赛等形式，提高学生的参与性和积极性。下面分别从三个方面进行论述，并设计有趣的实验活动比赛等。

1.探究式教学

探究式教学是一种基于学生主动探究的教学方法，可以激发学生的兴趣和探究欲望。在物理实验教学中，可以采用探究式教学方法，引导学生通过实验观察、实验思考、实验验证等方式，探究物理规律与现象之间的关系，从而培养学生的科学思维能力和实验设计能力。例如：设计一个探究式实验活动，让学生在实验中观察电流与电阻、电流与电压、电流与磁场等物理规律之间的关系，并通过实验数据分析和论证，得出相关的结论和规律。

2.问题式教学

问题式教学是一种基于问题引导学生探究的教学方法，可以激发学生的思考和创新能力。在物理实验教学中，可以采用问题式教学方法，设计一些有趣的问题，引导学生通过实验探究和思考，解决问题，从而培养学生的实验分析能力和科学沟通能力。例如：设计一个问题式实验活动，让学生探究电阻与电流之间的关系，通过实验数据分析和论证，解决如下问题：为什么电阻越大，电流就越小？为什么电阻越小，电流就越大？

3.合作学习

合作学习是一种基于合作和交流的学习方法，可以促进学生的交流和合作能力。在物理实验教学中，可以采用合作学习方法，设计一些合作式实验活动，让学生分组进行实验操作和数据分析；通过合作和交流，探究物理规律与现象之间的关系，从而培养学生的团队合作能力和实验设计能力。例如：设计一个合作式实验活动，让学生分组进行电路实验操作和数据分析，通过合作和交流，探究电路中电流、电压、电阻的关系，并通过实验数据分析和论证，得出相关结论，总结相关规律。

4.创新设计实验活动比赛

可以通过设计有趣的实验活动比赛等形式，提高学生的参与积极性。例如：设计一个物理实验设计比赛，让学生自主设计一项有趣的物理实验，并进行实验操作和数据分析，评选出最优秀的实验设计。通过这种比赛形式，可以激发学生的创新和探究欲望，提高实验教学的趣味性和参与度。

（三）物理实验教学改进与创新的形式组织

物理实验教学的改进与创新可以通过各种不同的形式来实现，包括自主实验、合作实验和微课实验等，通过引入现代技术，丰富实验教学形式，以提高实验教学的效率，同时提高学生的参与性和探究欲望[6]。

1.自主实验

自主实验是指学生自主进行实验设计和实验操作，通过实验探究和思考，自主发现和解决问题的一种实验方式。在物理实验教学中，可以采用自主实验的形式，让学生自主设定实验目标和实验方案，并自行进行实验操作和数据分析，从而培养学生的自主学习和实验设计能力。例如：可以让学生根据所学物理知识和实验操作手册，自主设计一项探究电路中电流、电压、电阻关系的实验，并通过实验数据分析和论证，得出相关的结论。

2.合作实验

合作实验是指学生分组进行实验设计和实验操作，通过合作和交流，共同探究和解决问题的一种实验方式。在物理实验教学中，可以采用合作实验的形式，让学生分组进行实验操作和数据分析，并通过合作和交流，探究物理规律与现象之间的关系，从而培养学生的团队合作和实验设计能力。例如：可以让学生分组进行电路实验操作和数据分析，通过合作和交流，探究电路中电流、电压、电阻的关系，并通过实验数据分析和论证，得出相关的结论和规律。

3.微课实验

微课实验是指将实验内容和实验步骤通过微课程形式进行展示和讲解，让学生通过观看微课程，掌握实验知识和实验操作技能的一种实验方式。在物理实验教学中，可以采用微课实验的形式，让学生观看有关的微课程，掌握实验内容和实验操作步骤，然后进行实验操作和数据分析，从而培养学生的自主学习和实验操作能力。例如：可以制作有关电路中电流、电压、电阻的微课程，让学生观看后进行实验操作和数据分析，从而掌握相关的物理规律和实验技能。

（四）物理实验教学改进与创新的评价总结

物理实验教学改进与创新是一项非常重要的工作，是提高教学质量和教学效果的重要手段，可以激发学生的学习兴趣和学习动力，提高学生的实验能力和创新意识。除此之外，还能够提高学生的学习积极性、实验能力和创新意识，提升教学效果，推动教育改革发展。

1.提高学生的学习积极性

通过引入自主实验、合作实验和微课实验等新的实验形式，激发学生的学习兴趣和学习动力，增强他们的学习积极性，从而提高学生的学习效果。

2.培养学生的实验能力

实验是物理学习的重要组成部分，通過改进和创新实验教学的方式，培养学生的实验能力，提高他们的物理实验技能和实验设计能力。

3.增强学生的创新意识

采用创新的实验教学形式，鼓励学生发扬创新精神，提高他们的创新意识和创新能力，从而为未来的科学研究和创新工作奠定基础。

4.提高教学效果

通过改进和创新实验教学的方式，提高教学效果，增强教学内容的针对性和实用性，使学生更好地掌握物理知识和技能。

5.推动教育改革发展

物理实验教学改进与创新是教育改革发展的一部分，它能够推动教育改革的深入发展，引领教育教学的创新和进步。

结束语

高中物理实验教学是学生学习物理的重要途径，也是培养学生核心素养的重要途径之一。将核心素养融入实验教学中，可以进一步提高学生的实验素养和实验技能，有助于提高学生的科学思维能力和创新能力。核心素养是当前教育教学的重要目标，高中物理实验教学通过对传统物理实验教学的改进和创新，可以提高学生的实验素养和实验技能，培养学生的创新能力和科学思维能力，也可以增强学生对物理学科的兴趣和热爱，推动高中物理实验教学不断向前发展。因此，教师应该根据学生的实际情况，灵活运用各种方法和手段，将核心素养融入实验教学中，为学生的未来发展打下坚实基础。

参考文献

[1]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.

[2]林朝荣.基于核心素养的高中物理实验教学的创新与实践[J].高考，2022（10）：48-50.

[3]罗建军.基于核心素养的高中物理实验教学创新与实践[J].甘肃教育，2019（4）：68.

[4]谢宝华.核心素养背景下的高中物理实验教学开展策略分析[J].试题与研究：教学论坛，2019（20）：1.

[5]孙高飞.核心素养下的高中物理实验教学研究[C]//广东晨越教育发展有限公司.2019年教育现代化教学管理座谈会论文汇编（二），2019：322-324.

[6]陈荣坚，施美珊.基于核心素养的高中物理实验教学的创新与实践[J].中学理科园地，2022，18（3）：3.