摘 要：物理是一門以實驗為基礎的自然科學學科，高中物理實驗教學旨在培養(yǎng)學生的觀察、推理、綜合等學科思維能力。以核心素養(yǎng)為導向的高中物理實驗教學，強調以學生為中心，重點培養(yǎng)學生的物理觀念、科學思維、科學探究等學科核心素養(yǎng)。本文深入研究了以核心素養(yǎng)為導向的高中物理實驗教學實踐策略，首先闡述了高中物理實驗教學對于培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的意義，接著分析了以核心素養(yǎng)為導向的高中物理實驗教學實踐策略，最后提出了以下具體策略：利用演示實驗啟發(fā)學生思維、利用生活實驗深化物理觀念、利用探究實驗促進素養(yǎng)發(fā)展，旨在為促進學生核心素養(yǎng)的發(fā)展提供參考。

關鍵詞：高中物理；實驗教學；核心素養(yǎng)

《普通高中物理課程標準》（2017年版2020年修訂）強調物理教學旨在進一步提高學生的科學素養(yǎng)，同時也強調了實驗教學的重要性。高中物理實驗教學要求學生進行觀察、實驗、分析和推理，這有助于培養(yǎng)他們的模型建構、科學推理、科學論證等科學思維能力。尤其是探究式實驗教學，更能促進學生主動思考和解決問題。為此，教師應積極探索以核心素養(yǎng)為導向的高中物理實驗教學方法，并為學生提供動手實踐的機會，讓他們在實踐中發(fā)現問題、解決問題。

一、高中物理實驗教學對于培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的意義

高中物理實驗教學對培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)具有顯著意義。實驗教學不僅能夠讓學生直觀理解物理概念和規(guī)律，將抽象的物理知識以具體、直觀的形式呈現出來?，從而加深學生對物理知識的理解和掌握，而且通過親自動手操作實驗儀器、設計實驗方案、實驗數據采集和分析處理等活動?，學生的實踐能力和創(chuàng)新精神得到了顯著提升[1]。在實驗教學過程中，學生的好奇心被充分激發(fā)，他們被引導去主動探索物理定律，觀察實驗現象，分析實驗結果?。這一過程不僅培養(yǎng)了學生的自主探究能力，還錘煉了他們的科學精神，使他們學會用科學的思維和方法去解決問題?。

學生通過實驗教學，能夠親身體驗科學探究的全過程，從提出問題、設計實驗、實施操作到分析結果，每一個環(huán)節(jié)都充滿了挑戰(zhàn)與發(fā)現，這極大地加深了他們對物理知識的理解和運用。此外，實驗教學還強調學生的主體地位，鼓勵學生自主完成實驗的全部過程。這種教學方式讓學生真正成為學習的主人，他們在實驗中不斷嘗試、修正、完善，從而增強了物理實驗學習的參與感和成就感。這種積極參與和主動探索的學習方式，對于培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，提高他們的綜合素質和科學素養(yǎng)，具有不可替代的作用。

二、以核心素養(yǎng)為導向的高中物理實驗教學原則

以核心素養(yǎng)為導向的高中物理實驗教學需嚴格遵循三大核心原則，以確保教學效果的最大化。

其一是學科知識相結合?。這一原則強調在實驗教學過程中，應深度融合物理知識與核心素養(yǎng)，如物理觀念、科學思維等。通過精心設計的實驗活動，學生不僅能夠直觀理解物理概念和規(guī)律，還能在實驗操作中深化對知識的理解和應用，從而夯實物理基礎，提升科學素養(yǎng)[2]?。例如：在探究力學原理的實驗中，教師可以引導學生通過實際操作來驗證牛頓運動定律，使學生在實踐中領悟物理觀念，培養(yǎng)科學思維。

其二是教學方法多樣化原則?。為激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和實踐能力，教師應采用多種教學手段，如問題引導、自主探究、合作學習等。這些多樣化的教學方法能夠充分調動學生的積極性，使他們在主動探索中發(fā)現問題、解決問題，從而鍛煉創(chuàng)新思維和批判性思考能力?。例如：教師可以通過設置懸念問題，引導學生自主設計實驗方案，進行實驗探究，最終得出結論。

其三是合理配置實驗設備原則?。實驗設備的充足與先進是保障實驗教學效果的重要基礎。學校應確保實驗設備的數量和種類能夠滿足教學需求，同時注重設備的更新與維護，以保持其先進性。此外，還需為學生創(chuàng)造良好的實驗環(huán)境，如提供寬敞明亮的實驗室、配備必要的實驗器材和輔助工具等，從而確保學生能夠在安全、舒適的環(huán)境中進行實驗操作，提升實驗教學效果?。

三、以核心素養(yǎng)為導向的高中物理實驗教學實踐策略

（一）利用演示實驗，啟發(fā)學生思維

在高中物理實驗教學中，演示實驗是一種比較常用的教學方法。學生由于學習經驗和思維發(fā)展的限制，對物理實驗的認知相對淺顯[3]。教師若采用演示實驗的方式，可以幫助學生準確掌握實驗步驟，提升實踐操作的準確性，并有助于提高學生的實驗成功率。同時，演示實驗也有助于發(fā)散和活躍學生的科學思維，凸顯實驗課的核心素養(yǎng)導向作用。為此，教師應科學組織演示實驗活動，引導學生仔細觀察、思考和對比演示實驗的各種現象，教師則需創(chuàng)新演示形式和內容，努力構建高效的物理實驗課堂。

例如：在魯科版必修第一冊“相互作用”的實驗教學中，教師應合理設計并實施演示實驗活動，引導學生理解并探究彈力得出胡克定律等知識內容。

在演示實驗的準備階段，教師應向學生展示不同勁度系數的彈簧，讓學生預測哪些因素可能影響彈簧的伸長量，激發(fā)學生的好奇心和初步的科學猜想。在演示與觀察階段，教師將一個彈簧豎直懸掛在支架上，下端掛上不同質量的砝碼，每次增加砝碼后，讓學生觀察并記錄彈簧的伸長量。為創(chuàng)新演示形式，教師可以使用高清攝像頭或投影儀實時展示彈簧伸長過程，便于全班學生清晰觀察，同時引入數字化測量工具（如智能手機上的測量APP），提高數據讀取的精確性和效率。在數據記錄與分析階段，教師可以指導學生分組記錄每組砝碼質量與彈簧伸長量的數據，繪制散點圖，嘗試尋找兩者之間的關系。同時，教師可以引導學生利用Excel或在線圖表工具進行數據分析，自動擬合直線，直觀展示胡克定律（）

的應用，強化數據分析能力。在討論與總結階段，教師應組織小組討論，讓學生積極分享自己的發(fā)現，討論實驗中可能的誤差來源及改進措施。最后，由教師總結胡克定律的物理意義，強調實驗在科學探索中的重要性，鼓勵學生思考該定律在生活中的應用實例。

在演示實驗活動中，教師應充分發(fā)揮引導作用，通過提出啟發(fā)性問題，激發(fā)學生的思考熱情，深化他們對物理概念的理解。例如：教師可以適時提問：“?為什么不同勁度的彈簧伸長量不同？?”這個問題直接關聯到胡克定律的核心內容，即彈簧的伸長量與彈簧的勁度系數成正比。通過引導學生探討這一問題，教師可以幫助他們深入理解胡克定律的物理意義，認識到勁度系數對彈簧伸長量的影響?。

進一步地，教師可以提出：“?如果改變懸掛方式，比如將彈簧水平懸掛或傾斜懸掛，結果會怎樣變化？?”這個問題旨在引導學生思考懸掛方式對彈簧伸長量的可能影響，從而培養(yǎng)他們的空間想象能力和物理直覺。通過討論和實驗驗證，學生可以更加全面地理解彈簧伸長量與外力之間的關系?。

為了培養(yǎng)學生的逆向思維和邏輯推理能力，教師可以鼓勵學生嘗試預測：“?如果彈簧受到壓縮而非拉伸，會發(fā)生什么現象？?”這個問題要求學生運用所學的物理知識，對彈簧的壓縮行為進行預測和分析，從而加深對彈簧力學特性的理解?。

此外，教師還可以指導學生討論實驗數據的可靠性，提問：“?我們的實驗數據是否完全可靠？有哪些因素可能導致誤差？?”通過引導學生思考如何減少誤差，教師可以提高他們的批判性思維和實驗設計的嚴謹性。學生可以學習如何識別并控制實驗中的變量，以確保實驗結果的準確性?。

最后，教師還可以增加兩個教材之外的問題，以進一步拓展學生的思維：“?在實驗中，如果我們使用不同材質的彈簧，比如鋼制彈簧和橡膠彈簧，它們的伸長量會有什么不同？為什么？?”以及“?如果我們在彈簧上懸掛一個物體后，再逐漸增加物體的質量，彈簧的伸長量會如何變化？這種變化與胡克定律有何關系？?”這兩個問題分別涉及彈簧材質和懸掛物體質量對伸長量的影響，能夠引導學生從更廣泛的角度思考胡克定律的應用，從而加深對物理概念的理解?。

（二）利用生活實驗，深化物理觀念

在高中物理實驗教學中，教師應及時轉變觀念，并全面分析物理知識與現實生活之間的關系，引導學生運用已有生活經驗理解物理知識，培育其正確的物理觀念，這有助于學生在感受物理課程實用價值的同時，形成主動探究的學習欲望和熱情[4]。在生活實驗活動中，學生能夠直接觀察到物理現象的發(fā)生和變化，感受到物理規(guī)律的存在，這種直觀體驗有助于學生形成對物理概念的直觀認識，加深對物理規(guī)律的理解。

例如：在魯科版必修第一冊“摩擦力”的實驗課中，首先，教師可以設計一個與學生日常生活緊密相關的摩擦力實驗。例如：讓學生觀察并體驗在不同路面（如光滑的水泥路、粗糙的瀝青路）上推動同一物體的難易程度，或者比較不同材質（如橡膠、金屬）的物體在相同路面上滑動的距離。這些生活實驗現象直觀且易于理解，能夠迅速吸引學生的注意力，激發(fā)他們對靜摩擦力、滑動摩擦力等物理概念的學習興趣。

在實驗過程中，教師應引導學生仔細觀察實驗現象，并鼓勵他們運用已有的生活經驗進行解釋。例如：學生可以思考為什么在不同路面上推動物體所需的力不同，或者為什么某些物體在滑動時更容易停下來。通過這種思考，學生可以逐漸理解摩擦力的概念、產生原因以及影響因素，從而對生活中常見的摩擦力現象產生直觀認識。

為了進一步深化學生的物理觀念，教師還可以組織學生進行小組討論，讓他們分享自己的觀察和思考結果。在討論中，學生可以相互啟發(fā)，糾正錯誤的理解，加深對摩擦力的理解。同時，教師還可以引導學生思考摩擦力在日常生活中的應用，如汽車剎車、行走時腳與地面的摩擦等，讓學生感受到物理知識的實用價值?。

另外，教師可以設計一系列延伸課外的實驗，幫助學生更全面地探索摩擦力的特性。例如：?通過改變物體的質量，學生可以觀察到質量變化對摩擦力大小的影響?。此時，教師可以指導學生使用不同質量的物體，在相同條件下測量摩擦力，從而理解質量與摩擦力之間的關系?。

此外，?改變接觸面的材質或粗糙程度也是探索摩擦力特性的有效方法?。學生可以嘗試在木塊下放置不同材質的表面，如砂紙、光滑塑料板等，觀察并記錄摩擦力的大小變化。這種實驗能夠直觀地展示接觸面粗糙程度對摩擦力的影響，使學生深刻認識到接觸面性質在摩擦力中的作用，并嘗試在日常生活中運用以上物理性質去解決實際問題?。

通過這些實驗，學生不僅能夠全面了解摩擦力的條件、大小和方向，還能學會如何控制摩擦力。例如：他們可以發(fā)現增加物體質量或改變接觸面粗糙程度可以增大摩擦力，而使用潤滑劑或改變接觸面材質則可以減小摩擦力。這些實踐經驗對于深化學生對物理規(guī)律的理解至關重要，能夠幫助他們更好地應用物理知識解決實際問題?。

綜上，在高中物理實驗教學中，生活實驗是鏈接學生實際生活經驗的一種呈現方式，旨在通過對生活中物理現象的直觀觀察和推斷分析，使學生切實感受到物理知識、定律等知識的實用價值。同時，生活實驗有效激發(fā)了學生的科學探究興趣，為他們觀察力、深度思考能力、問題解決能力的發(fā)展提供支持。教師通過設計和實施生活實驗，并引導學生觀察思考，可以有效深化學生對摩擦力的理解，從而培育正確的物理觀念。?

（三）利用探究實驗，促進素養(yǎng)發(fā)展

在傳統(tǒng)的教學模式中，多數教師機械地展示教材中的物理概念、實驗原理、實驗結論等知識點，忽略了學生的個體差異和認知發(fā)展規(guī)律，這不利于學生科學思維、科學探究素養(yǎng)的發(fā)展。在以核心素養(yǎng)為導向的高中物理實驗教學中，教師應注重增強學生的科學探究體驗，讓學生理解和掌握科學探究的有效方法，從而促進他們核心素養(yǎng)、綜合素質的提升[5]。為此，教師應激勵學生自主設計實驗方案，在實驗過程中引導學生體驗提出假設、證明猜想的實驗過程，以此來培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。

1.激勵學生自主設計實驗方案

在高中物理實驗課中，教師應著重激勵學生自主設計實驗方案，這是培養(yǎng)學生科學探究能力和科學思維的重要途徑。實驗方案是指引學生自主完成全部實驗環(huán)節(jié)的重要工具，其中涵蓋實驗目標、實驗原理、實驗步驟、實驗器材和工具等主要內容。為此，教師應引導學生自主設計實驗方案，深入探索不同實驗探究方法的適用性，如控制變量法、等效替代法等，并認識到這些方法在實驗設計中的應用價值。通過自主設計實驗方案，學生不僅能夠加深對物理知識的理解，還能在實踐中鍛煉科學探究能力，提升科學思維等核心素養(yǎng)，為未來的物理學習和科學研究奠定堅實基礎。

例如：在魯科版必修第二冊“平拋運動的特點”的實驗教學中，教師需圍繞本次實驗的教學目標，例如“描繪平拋物體的運動軌跡并分析其特點，根據評判運動的軌跡求平拋物體的初速度等”，引導學生自主完成“探究平拋運動的特點”實驗方案的設計任務、數據獲取任務、數據分析任務、提出猜想與假設任務、實驗報告撰寫任務。

首先，教師可以通過生活中的實例或者多媒體展示，引入平拋運動的概念，讓學生理解平拋運動在現實生活中的應用和意義。例如：教師可以利用移動學習機，向學生展示運動員投擲鉛球、飛機投放物資等視頻，引導他們思考這些物體運動的特點和規(guī)律，旨在激發(fā)學生的實驗興趣，為后續(xù)的實驗方案設計奠定基礎。

接著，教師可以提出一系列與平拋運動相關的問題，如“平拋運動的速度如何變化？”“平拋運動的軌跡是怎樣的？”“影響平拋運動軌跡的因素有哪些？”等，旨在引導學生思考平拋運動的特點，激發(fā)他們的探究欲望。

在學生對平拋運動有了一定了解后，教師可以引導他們根據已有的知識和經驗，提出關于平拋運動的假設。例如：學生可能會假設平拋運動的速度與物體的質量、初速度、拋出角度等因素有關。這些假設將成為后續(xù)實驗設計的基礎。

在提出假設后，教師應鼓勵學生自主設計實驗方案來驗證這些假設。學生需要考慮實驗目的、實驗原理、實驗器材、實驗步驟、數據記錄方法等多個方面。同時，教師可以提供一些必要的指導和建議，但應尊重學生的自主性和創(chuàng)造性。

學生完成初步的實驗方案設計后，教師可以組織學生進行小組討論。在小組中，學生可以相互交流和啟發(fā)，完善自己的實驗方案。通過討論，學生可以發(fā)現自己設計方案的不足之處，并從他人的方案中汲取靈感。在實驗方案確定后，學生可以按照方案進行實驗操作，并記錄實驗數據。在實驗過程中，教師應關注學生的操作規(guī)范性和安全性，確保實驗的順利進行。在實驗完成后，學生需要對收集到的數據進行分析和處理，得出實驗結論。教師應引導學生運用科學的分析方法，如作圖法、比較法等，來驗證或推翻之前的假設。

最后，教師應組織學生進行實驗反思和總結。學生可以分享自己的實驗過程和體會，討論實驗中遇到的問題和解決方案。通過反思和總結，學生可以加深對平拋運動特點的理解，提升科學探究和科學思維能力。

2.引導學生體驗假設猜想過程

在高中物理實驗課中，假設猜想是科學探究不可或缺的一環(huán)。教師應積極引導學生體驗這一過程，通過假設猜想培養(yǎng)他們的信息收集和處理能力。當學生面對未知的物理現象或問題時，教師應鼓勵他們根據已有知識和經驗，大膽提出假設和猜想。這種學習方式不僅能夠激發(fā)學生對未知結論的好奇心，還能促使他們在處理信息時更加主動和深入。通過不斷嘗試和驗證自己的假設，學生能夠形成大膽設疑、大膽試錯的學習態(tài)度，這種勇于探索的精神對于提升他們的科學探究水平至關重要。在這一過程中，學生的科學思維和創(chuàng)新能力也將得到顯著提升。

例如：在“探究平拋運動的特點”的實驗活動中，學生可能提出以下假設和猜想：①平拋運動的軌跡是一條拋物線；②平拋運動的時間與拋出速度成正比；③平拋運動的水平位移與拋出速度成正比；④平拋運動的豎直位移與拋出時間成正比；⑤平拋運動的速度在水平方向上保持不變，在豎直方向上逐漸增大。

為了驗證這些假設和猜想，教師可以引導學生采用以下實驗探究方法：

1.?控制變量法?：通過改變實驗條件中的一個變量（如拋出速度、拋出角度），同時保持其他變量不變，來觀察平拋運動的變化規(guī)律。

2.?圖像法?：通過記錄平拋運動的軌跡，并繪制成圖像，來直觀地分析平拋運動的特點和規(guī)律。

3.測量法?：使用測量工具（如刻度尺、計時器等）來測量平拋運動的相關數據（如水平位移、豎直位移、時間等），并進行數據分析。

4.比較法?：通過比較不同實驗條件下的實驗結果，來驗證假設和猜想的正確性。

在實驗過程中，教師應引導學生，運用科學的思維判斷所收集到的信息是否準確，思考哪些假設和猜想可能會影響平拋物體的運動曲線繪制結果與初始速度。在學生提出假設、驗證猜想的過程中，教師應引導他們發(fā)散思維，不局限于教材中的固定結論，讓學生在實驗探究的過程中收集客觀的事實證據，從而培養(yǎng)他們嚴謹、客觀的科學探究態(tài)度。此外，教師還應鼓勵學生主動思考，讓學生運用所學概念和原理，從多角度驗證科學結論的準確性和嚴謹性，并在未來科學研究和學習中沿襲這種思維模式。

結束語

綜上所述，在以核心素養(yǎng)為導向的高中物理實驗教學中，教師應注重對學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)過程。教師不僅要深入挖掘實驗教學的重要性，更要通過多樣化的實驗教學活動，發(fā)揮學生的主體作用。在高中物理實驗教學中，教師應利用演示實驗活動啟發(fā)學生的科學思維，利用生活實驗活動深化學生的物理觀念，利用探究實驗活動，激勵學生自主設計實驗方案，引導學生體驗假設猜想過程，以促進他們物理核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。此外，教師應關注學生的核心素養(yǎng)發(fā)展情況，循序漸進地引導他們在科學探究的過程中，端正學習態(tài)度，讓學生在全面觀察、推理分析物理實驗現象和結果時，理解和掌握科學探究的有效方法。

參考文獻

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