核心素养导向下的高中物理实验教学策略研究

摘"要：实验作为物理教学的重要组成部分，不仅可以促进学生学习理论知识，还可以让学生在操作的过程中掌握科学方法，在培养学生物理核心素养方面起着举足轻重的作用。为了达成核心素养培养目标，教师可以通过创设游戏情境、设计思考问题、开展实践活动、联系实际生活等策略开展实验教学，提高高中物理实验教学的质量。关键词：高中物理；核心素养；实验教学《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》以“核心素养”为中心，对教师教学提出更高要求，强调学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观、必备品格和关键能力。物理核心素养主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面。因此，在开展物理实验教学期间，教师应该深入分析物理核心素养的内涵，将其与实验教学相联系，在完善教学理论的同时，促进学生全面发展。一、核心素养导向下的高中物理实验教学策略1.创设游戏情境，增强物理观念感知物理观念是学生学习物理的基础。在高中物理实验教学中，为了达成“增强学生对物理观念的感知”的目标，教师可以采用情境创设的手段指导教学，为学生创造真实的物理学习环境，从而有效激发学生的学习内驱力。具体来说，在帮助学生构建物理知识体系的过程中，教师可以利用学生喜闻乐见的素材创设游戏情境，在引发学生对情境内容关注的同时，驱动学生对情境中的信息进行加工，从而得出相应的结论，完善知识结构。在此过程中，学生将经历观察、概括、分析信息等过程，进一步提升物理观念素养。例如，在教学人教版《普通高中教科书·物理》（以下统称“人教版教材”）必修第二册“实验：探究平抛运动的特点”时，本次实验教学活动的重点是探究平抛运动的特点，帮助学生通过学习掌握在实际生活中构建平抛运动模型的方法，使其能够运用分解的方法解决有关平抛运动的实际问题。在实验教学开始前，为了吸引学生的注意力，教师可以为学生提供游戏材料，驱动学生以小组为单位参加“掷飞镖”比赛，积分最多的小组获胜。在投掷飞镖的过程中，各组成员都想将飞镖投掷到分值最高的点位，与此同时，教师引导其他学生观察投掷者在射出飞镖后飞镖的运动情况。这样，在导入环节，教师通过创设游戏情境有效吸引学生，使其产生探究兴趣。借此机会，教师可以鼓励学生尝试讨论“飞镖在抛出后运动轨迹是怎样的？”“如何选取分解方向？”等问题，从而顺利引出实验，带领学生分析平抛运动的特点。在实验过程中，教师指导学生用频闪照相或者录制视频的方法记录小球在不同时刻的位置，再建立坐标系来研究小球的水平位移与竖直位移，测量并记录相关数据，分析小球水平方向分运动和竖直方向分运动的特点。通过实验，学生能进一步了解到“平抛运动是曲线运动，速度和位移的方向都在时刻变化”。在完成实验后，教师还可以引导学生重回游戏，并思考：联系实验内容，忽略飞镖在运动过程中所受的空气阻力，在其他条件不变的情况下，为使飞镖命中靶心，应该如何投掷？这样首尾呼应的教学方式，可以更好地帮学生体会生活与物理知识的联系，发展学生物理观念素养的同时，提高其对物理实验学习的重视程度。2.设计思考问题，驱动科学思维发展问题是驱动学生发展科学思维的有效手段。在传统的实验教学中，教师通常扮演引导者的角色，按照教材的提示完成实验，学生在台下观看。但在此过程中，学生未能沉浸参与其中，且教师缺乏问题意识，导致学生无法领悟实验的真谛，课堂教学质量难以得到提高。对此，教师需要重新梳理教学思路，重点关注对学生思维的启发与塑造。鉴于此，教师可以采用设计问题的方式，在实验教学过程中围绕实验现象或操作步骤，提出具有思考价值的问题，驱动学生主动思考，帮助其在解决问题的过程中自主探究、自主学习，发展科学思维。例如，在教学人教版教材必修第一册“实验：探究加速度与力、质量的关系”时，在实验教学开始前，为了检验学生对相关理论知识的掌握情况，教师可以先联系以往知识内容设计问题：物体运动状态的改变是指哪个物理量的改变？描述物体运动状态变化快慢的物理量是什么？这两个问题能够引导学生回忆所学内容，在分析与整理中加深对“物体的质量越大，物体的运动状态越难改变；物体的质量越小，物体的运动状态越易改变”这一结论的认知。接下来，教师作出假设，驱动学生结合已学知识与生活经验，尝试猜测加速度的大小与哪些物理量相关，由此引出本课实验教学活动。在学生参与实验的过程中，教师同样要重视提问的作用。在学生确定探究实验需要测量物体运动的加速度、物体所受的作用力、物体的质量这三个物理量后，教师可以提出问题：“如何测量或比较物体的加速度？”而在学生直接测量出加速度的大小后，教师继续提问：“如果不直接测量加速度，用什么方法能够找出加速度与质量之间的定量关系？”这样的问题能够使学生发展批判性思维能力，从不同角度思考教师提出的问题，基于问题不断调整并完善实验方案，从而实现科学思维的深层发展。3.开展实践活动，锻炼科学探究能力驱动学生主动参与实验设计、实验操作的过程，可以有效提高学生的创新思维能力，培养学生的科学探究素养。在核心素养背景下，教师需要秉持“以人为本”的教育理念，关注学生在学习活动中的主体地位。为了达成科学探究素养培养目标，教师可以围绕教学主题设计实验，驱动学生以小组为单位，对照教学内容与同学积极交流、沟通，自主设计并实施实验方案，准确表述、评价和反思实验的过程与结果。这样，学生的学习主体地位将得到充分体现，能在课堂中学有所得，激发对物理实验探究的兴趣。例如，在教学人教版教材选择性必修第一册“实验：验证动量守恒定律”时，教师在上一节课已经带领学生了解了动量守恒定律的适用条件，根据学生对知识的掌握情况和学习表现情况，教师将学生分组，指导学生合作完成本课实验。为了保障实验活动的顺利进行，教师可以在讲解规则时适当为学生提供如“创造怎样的条件能够使系统所受外力的矢量和近似为0？在实验中需要测量哪些物理量？”等思路。根据教师的提示，各组成员进行讨论，整理本组的实验方案，并由教师作出评价，基于评价成果进行调整。有的小组提出“在本次实验中利用气垫导轨减小摩擦力，利用数字计时器测量滑块碰撞后的速度”的想法。教师查看该组的实验方案后，对其选择的实验装置进行调整，并指导学生气垫导轨需要调整成水平形式。随后，各组成员开展实验活动，记录实验数据，检验碰撞前后总动量的关系是否满足动量守恒定律，即[m1v1′+m2v2′=m1v1+m2v2。]如果各小组得出的实验数据出现差异，教师可以指导小组成员逆推实验，或在班级内组织学生相互交流，共同找出问题，帮助学生在开放的学习氛围中强化科学探究素养，逐步提高自主学习与合作探究能力。4.联系实际生活，强化科学态度与责任随着时代的发展与科学的进步，学科本质与生活、社会、环境之间的关系备受关注。物理学科与实际生活联系较为密切。在高中物理实验教学中，教师不仅要传授物理思想，还要联系实际生活，帮助学生重塑科学态度，认识到保护环境、推动可持续发展的重要性。为此，教师可以在原有教学内容的基础上，借助信息技术手段，围绕实际生活为学生提供丰富的实验资料，帮助学生开阔学习视野，了解更多与物理实验相关的知识，通过不断学习强化科学态度与责任，成长为严谨认真、实事求是的优秀人才。例如，在教学人教版教材选择性必修第二册“常见传感器的工作原理及应用”时，教师需要带领学生通过“观察光敏电阻特性”这一实验了解光敏电阻在被光照射时电阻发生变化的原因，进一步掌握传感器的工作原理。课堂上，教师在为学生补充讲解生活中传感器的应用时，围绕学生感兴趣的话题，为他们播放了“门窗防盗报警装置”“光控开关”两组实验视频。视频中主要讲解了传感器对自动控制系统的重要作用，展示了通过传感器实现简单自动控制的方法。围绕实验内容，学生了解到物理知识在生活中的应用，并在教师的引导下尝试根据视频中提供的参考内容自主进行实验，了解报警电路的工作原理。在学生参与实验的过程中，教师要扮演好引导者的角色，关注学生在活动中的表现，使学生更好地认识学科本质，意识到物理学发展对社会发展与变革的影响。随后，教师还可以鼓励学生利用课余时间搜集更多关于生活中的传感器的资料，调动学生的学习积极性，提高其问题解决能力，使其将知识内化，培养其科学态度与责任意识。二、核心素养导向下的高中物理实验教学注意事项在高中物理实验教学中，教师不仅要注重对学生物理核心素养的培养，还要注意以下问题。1.注意问题分层，保障学生学习质量在实验教学期间，为了及时了解学生在学习过程中的表现情况，教师会采用提问的方式，根据学生的反馈及时调整教学策略，检验学生对知识的掌握情况。在学生解决问题的过程中，教师发现部分学习能力较弱的学生难以跟上课堂教学节奏，无法顺利回答问题，导致课堂变成个别学生的展示平台。为了避免此类问题，教师在教学时需要兼顾学生的个体差异，根据学生的学习能力设计不同难度的思考问题，确保每名学生都能参与课堂活动。这样，学生通过顺利解决问题不断增强学习自信心，班级内学生的差距也会逐渐缩小。2.讲解实验规则，引导学生树立安全意识实验是高中物理教学的重要组成部分。教师发现部分学生在参与实验的过程中习惯随意摆放实验物品、在实验期间未能严格按照实验规则操作等情况，这不仅会影响实验进度，还存在安全隐患。对此，在培养学生物理核心素养的过程中，教师需要强调实验规则的重要性，在实验活动开始前为学生讲解实验注意事项。同时，为了增强学生的认知，教师还可以借助信息技术手段辅助教学，向学生展示不遵守相关安全规则可能会出现的问题，由此提高学生的重视程度，帮助其养成规范实验的良好习惯，使其认真、严谨地对待物理实验。3.完善总结评价，提高实验教学效果在实验教学中，评价具有助教、导学的现实功能，实施科学的评价对提高教学质量具有积极作用。鉴于此，教师在评价中需要关注以下几点。第一，实施过程性评价，及时了解学生的学习情况。在实验教学期间，教师需要关注学生在学习过程中的表现，及时对学生的学习行为作出评价，并根据学生的个性化学习需求调整教学方法。当学生对实验学习不感兴趣时，教师可以适当开展游戏活动、补充生活素材，营造良好的学习氛围，激发学生的实验学习兴趣。这样，利用过程性评价能更好地督促学生学习，及时把握学生的学习动向。第二，实施多元评价，增强学生的反思意识。学生是学习活动的主体，为了更好地了解学生的真实想法，教师可以扩大评价主体，让学生也作为评价主体，在完成实验学习任务后进行自我评价，分析并反思自己在实验活动中存在的问题，如未能掌握理论知识、合作积极性不足等，并向教师寻求帮助。教师根据学生的反馈情况为其提供针对性的辅导，帮助学生及时调整并完善学习方法。这样，在评价的支持下，师生双方都能取得进步，实验教学质量