摘 要：通過分析校外研學活動與校內(nèi)科學競賽案例，探討如何通過實踐活動提升學生的物理學科核心素養(yǎng)。研究采用案例研究法，結(jié)合定性與定量數(shù)據(jù)分析，評估學生在參與實踐活動中的表現(xiàn)和學習成果。結(jié)果表明，研學實踐活動有效促進了學生的創(chuàng)新思維、問題解決能力和團隊合作能力的發(fā)展，并顯著提高了他們的物理學科理解和應(yīng)用能力。研究強調(diào)了實踐教育在高中物理教學中的重要性，具有一定的教育意義和實踐價值。

關(guān)鍵詞：高中物理；核心素養(yǎng)；研學實踐；科學競賽；教育案例

基金項目：玉林市教育科學“十四五”規(guī)劃2022年度教研引領(lǐng)專項課題教研引領(lǐng)“基于高中物理學科核心素養(yǎng)的研學實踐教育的案例研究”（課題編號：2022YZ208）的研究成果。

作者簡介：黃春勇（1980—），男，廣西壯族自治區(qū)北流市高級中學。

陳 敏（1989—），女，廣西壯族自治區(qū)北流市高級中學。

通信作者：謝奔峰（1978—），男，廣西壯族自治區(qū)北流市高級中學。

物理學科核心素養(yǎng)包括科學探究、物理建模、批判性思維和創(chuàng)新能力等，能幫助學生理解物理原理，解決實際問題，是高中物理教育改革的關(guān)鍵目標。隨著新課程標準的實施，物理教學不再局限于知識傳授，而是更注重培養(yǎng)學生的綜合能力，尤其是將物理知識應(yīng)用于實際情境中的能力。

在物理教學中，研學實踐活動能夠幫助學生將理論知識與實際情境相結(jié)合，激發(fā)他們的探究興趣和提升解決問題的能力。本研究結(jié)合我校開展的校外研學活動（如參觀燈籠橋、圭江明珠大橋等）以及校內(nèi)科學競賽項目（如紙橋承重、落體緩降和水火箭制作等），探討如何通過實踐活動提升學生的物理核心素養(yǎng)，進而推動物理教學改革和素養(yǎng)教育的創(chuàng)新。

一、研究背景

（一）物理學科核心素養(yǎng)的研究現(xiàn)狀

物理學科核心素養(yǎng)是新課程改革的重要目標，涵蓋科學探究、物理建模、批判性思維和創(chuàng)新能力等方面［1］。物理學科核心素養(yǎng)不僅是對學生知識掌握的要求，更強調(diào)學生在學習過程中如何運用所學知識解決實際問題。特別是在面對復(fù)雜問題時，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維、批判性思維以及系統(tǒng)分析能力顯得尤為重要。然而，盡管對于核心素養(yǎng)的框架和理論已有較為完善的探討，但關(guān)于如何在高中物理教學中實現(xiàn)這些素養(yǎng)的具體實踐案例仍較為匱乏，尤其是在具體教學情境下如何有效地融合這些核心素養(yǎng)，尚缺乏系統(tǒng)性和具備良好可操作性的研究成果。

（二）研學實踐教育的研究現(xiàn)狀

研學實踐教育通過讓學生參與實際探究活動，成為提升學生綜合素養(yǎng)的有效途徑［2］。在物理學科中，校外考察與校內(nèi)比賽有助于學生將理論與實踐相結(jié)合，但現(xiàn)有研究多集中在課堂教學，缺乏系統(tǒng)的研學活動分析，尤其是實踐活動的具體設(shè)計和實施。

（三）研究總結(jié)

盡管研學教育和核心素養(yǎng)培養(yǎng)在物理教育領(lǐng)域中已得到一定研究，但針對具體教學案例和實踐活動的系統(tǒng)分析較為稀缺。本研究通過多個案例分析，探討研學實踐活動如何在不同情境下促進物理學科核心素養(yǎng)的提升，為物理教學提供實踐指導［3］。

二、研究方法

（一）研究設(shè)計

研究采用案例研究法，需要明確研究的目標、對象和研究周期。

（二）數(shù)據(jù)收集方法

定性數(shù)據(jù)：通過訪談法、課堂觀察法和學生作品分析法收集數(shù)據(jù)，分析學生在活動中的參與表現(xiàn)、問題解決過程和科學思維能力。

定量數(shù)據(jù)：通過學生作品評分（如紙橋承重、落體緩降裝置、水火箭等），評估學生的物理學科核心素養(yǎng)的提升情況。

三、案例實施

（一）校外研學活動實施

1.小組分配與任務(wù)安排

學生分為3個小組，每組7—9人，任務(wù)包括：方案設(shè)計，設(shè)計實驗方案或展示內(nèi)容；數(shù)據(jù)收集，查閱資料、收集數(shù)據(jù)；實驗操作，執(zhí)行操作并記錄數(shù)據(jù)；匯報準備，整理研究結(jié)果并展示。

2.任務(wù)安排表

教師在活動開始前提供任務(wù)說明書，列出目標和所需材料。研學活動的時間安排如下表 1。

（二）校內(nèi)科學競賽活動實施

1.競賽項目介紹

高二年級競賽項目：

鐵絲陀螺：涉及轉(zhuǎn)動慣量、角動量和力矩。

投石機：涉及拋物線運動、力學原理和能量轉(zhuǎn)化。

高一年級競賽項目：

紙橋承重：涉及材料力學和結(jié)構(gòu)設(shè)計。

落體緩降：研究軌道形狀、傾斜角度和滑動摩擦力對下落時間的影響。

水火箭制作：涉及氣體壓力、噴射原理和運動學。

2.任務(wù)要求與材料

落體緩降項目：鋼球、卡紙、透明膠等。

紙橋承重項目：70克A4紙、文具膠水、測重車等。

競賽要求學生根據(jù)提供的材料制作模型，按要求進行測試并提交作品。

3.競賽展示與結(jié)果

學生按班級組成小組，通過查閱資料和設(shè)計草圖完成項目，提交作品進行審核。在學校禮堂開展展示比賽，每個小組依次匯報設(shè)計思路、實驗過程和成果。評審組根據(jù)表現(xiàn)打分并公布成績，根據(jù)排名，學生按比例獲得一等獎、二等獎和三等獎，并在禮堂舉行頒獎儀式。通過這樣的動手實踐活動，學生不僅學到了物理原理，提升了物理核心素養(yǎng)，還在實際操作中提升了問題解決能力和團隊協(xié)作精神。

四、研究結(jié)果與討論

（一）活動對學生核心素養(yǎng)的影響

通過研學活動和科學競賽的實施，學生在多個方面的能力得到了顯著提升，特別是在創(chuàng)新思維、問題解決能力和團隊合作能力這些在物理學科核心素養(yǎng)中占據(jù)重要位置的方面。

第一，創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。在本研究中，創(chuàng)新思維的培養(yǎng)貫穿于所有研學活動和競賽項目。例如，在“紙橋承重”項目中，學生不僅需要理解力學原理，還要在有限的材料和時間內(nèi)進行創(chuàng)新設(shè)計，以提高橋梁的承重能力。學生通過設(shè)計橋梁結(jié)構(gòu)、選擇材料、計算承重點等步驟，逐步培養(yǎng)在物理學實驗中運用創(chuàng)新思維的能力。通過這種任務(wù)驅(qū)動的實踐，學生將物理學的理論知識與實際問題相結(jié)合，提升自身思維的靈活性與創(chuàng)造性。

第二，問題解決能力的提高。在校外研學活動和科學競賽中，學生面對的實際問題促使他們進行自主思考和不斷試驗。以“落體緩降”項目為例，學生要設(shè)計一種方法來延長物體下落時間，這個過程涉及實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)收集和分析。學生需要優(yōu)化實驗步驟，并根據(jù)實驗結(jié)果的反饋進一步調(diào)整設(shè)計方案。通過這一過程，學生不僅加強了對物理理論知識的理解，提升了解決復(fù)雜物理問題的能力，還提高了將理論應(yīng)用于實踐的能力。

第三，團隊合作能力的增強。所有研學活動和競賽均為小組合作形式，團隊成員之間的分工與協(xié)作對任務(wù)的完成至關(guān)重要。例如，在“水火箭”項目中，學生不僅要討論火箭的設(shè)計方案，還要分工合作進行火箭的制作與發(fā)射。通過這種集體合作，學生在溝通、協(xié)作、任務(wù)管理等方面獲得了顯著提升。每個小組成員的貢獻都會對整體任務(wù)結(jié)果產(chǎn)生影響，這使得學生學會了在團隊中發(fā)揮自己的優(yōu)勢，與他人共同實現(xiàn)目標。

（二）學生學習成果的評估

通過對學生的作品評分、課堂表現(xiàn)以及心得反思進行分析，我們可以清晰地看到學生在物理學科上的進步，尤其是在動手能力、物理理解和實際應(yīng)用方面。

第一，作品評分。在校內(nèi)的科學競賽中，學生的作品質(zhì)量直接反映了他們對物理原理的理解與實際應(yīng)用能力。例如，在“鐵絲陀螺”競賽中，成功設(shè)計出旋轉(zhuǎn)時間較長的陀螺的學生，對轉(zhuǎn)動慣量、角動量等物理概念有更為深刻的理解。在評分過程中，教師和評審專家不僅考慮學生作品的完成度，還評估學生在設(shè)計過程中對物理理論的實際運用能力。因此，作品評分可以反映學生是否掌握了相關(guān)物理知識，以及能否將其創(chuàng)新地應(yīng)用于實際問題中。

第二，課堂表現(xiàn)。研學活動極大地激發(fā)了學生對物理學的興趣，學生在課堂上的表現(xiàn)變得更加積極主動，課堂討論和學生間的互動明顯增加。例如，在“投石機”原理討論中，學生能夠根據(jù)實驗結(jié)果提出多種設(shè)計方案，并通過實驗驗證自己的假設(shè)。這一變化表明，研學活動不僅豐富了學生的物理知識，還極大地提升了他們的思辨能力和實踐能力。

第三，心得反思。學生在活動后的反思日志中普遍提到，通過參與實踐活動，他們不僅加深了對物理概念的理解，還意識到了物理知識在現(xiàn)實中的廣泛應(yīng)用。有學生反映，之前在課堂上學到的物理理論與實際生活的聯(lián)系較為抽象，而通過親手設(shè)計和實驗，他們更加深入地理解了物理現(xiàn)象背后的原理，并能將理論與現(xiàn)實問題相結(jié)合，提升了自己的綜合應(yīng)用能力。這種反思表明，研學活動有效促進了學生物理學科核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。

（三）研究中的不足與改進建議

盡管研學活動和科學競賽取得了預(yù)期的效果，但在實施過程中也遇到了一些挑戰(zhàn)和困難，需要在未來的教學設(shè)計中進一步改進。

首先是時間安排的挑戰(zhàn)。部分活動由于設(shè)計復(fù)雜，學生需要投入大量時間進行實驗和制作，比如在“落體緩降”項目中，雖然學生提出了多個創(chuàng)意設(shè)計，但由于時間的限制，部分小組未能充分進行試驗和優(yōu)化。未來可以考慮合理調(diào)整活動的時間安排，可以適當延長活動時間或?qū)⒒顒臃蛛A段。在時間安排上，既要保證活動的深度，又要避免因時間不足導致的實驗草率或結(jié)果偏差。

其次是資源限制。某些活動的實施受到資源限制，特別是在物理模型制作過程中，材料和設(shè)備的不足會影響學生創(chuàng)意的實現(xiàn)。例如，在“水火箭”項目中，學生需要特定的設(shè)計材料和工具，但學校的資源有限，部分小組的設(shè)計方案未能完全實現(xiàn)。未來可以考慮增加實驗資源，或鼓勵學生自帶材料，以便更好地開展項目。

最后是評估標準的局限性。雖然作品評分為學生提供了量化的評估依據(jù)，但評分過程中可能存在一定的主觀性影響，尤其是在評審創(chuàng)新性和實驗操作方面。為了提高評估的公正性和準確性，未來應(yīng)制定更為細致和明確的評分標準，并將學生的過程性表現(xiàn)與成果性表現(xiàn)結(jié)合起來，進行綜合評估。可以從設(shè)計階段的思路記錄、團隊合作表現(xiàn)、實驗數(shù)據(jù)的分析等方面進行評估，以全面反映學生的綜合能力，避免單一評估標準的局限性。

五、總結(jié)

通過本次研究發(fā)現(xiàn)，研學活動和科學競賽對學生物理學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)有積極影響，尤其在創(chuàng)新思維、問題解決能力和團隊合作能力等方面。同時，也在活動中發(fā)現(xiàn)了時間、資源和評估標準等方面的挑戰(zhàn)，為未來的教學設(shè)計提供了寶貴的經(jīng)驗。今后的活動應(yīng)更加注重時間安排、資源支持和評估標準的完善，進一步提升學生的學習體驗和學科素養(yǎng)。

［參考文獻］

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