核心素养视角下高中物理实验教学路径探究

物理学科核心素养是由物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任几个部分构成的，其是学生在接受教育过程中逐步形成的必备品格和关键能力。基于核心素养视角下开展实验教学，不仅能让学生转变为主动的科学探究者，还利于提升学生学科核心素养，为学生适应未来社会奠定下良好基础，以此提升育人质量。

一、核心素养视角下高中物理实验教学的意义

教育部《义务教育物理课程标准（2022 年版）》明确指出物理课程要着力培养学生核心素养，在这一视角下开展物理实验课教学，用实验中直观的物理现象帮助学生认识物质、运动、能量的本质，能加深学生对物理概念的理解，让学生不再停留于知识的简单记忆，从中建构起良好物理观念。物理实验为科学思维培养提供了有利条件，在实验探究过程中往往需要学生经历假设、推理、验证、归纳等逻辑探究过程，给学生提供了独立探究的机会，让学生从中获得了丰富科学探究体验，并在具体实验中掌握了控制变量法、测量法、图像法等科学研究方法。针对实验结果进行讨论时，给学生提供了更多质疑和反思的机会，能激励学生通过分析误差来源，设计新的实验方法来激活学生科学思维。在物理实验教学中，实验结果是得出相关结论的重要依据，引导学生以实验依据为基础总结科学结论，可让学生学会尊重事实、实事求是，帮助学生塑造科学态度与责任。

二、核心素养视角下高中物理实验教学路径

（一）情境引入，萌生观念

情境创设不仅仅是提供一个简单的背景，需要紧密联系日常生活现象、自然现象等为学生打造可引发直观感受的教学情境，在真实情境下引入物理实验，激发学生探索欲，引导他们主动探究情境中潜藏的运动与相互作用观念、能量观念、物质观念等，促使学生萌生出正确的物理观念。如在《实验：探究加速度与力、质量的关系》一课教学时，为了理解力是改变物体运动状态的原因，加速度是描述运动状态变化快慢的物理量，帮助学生建立起正确的物理观念，可在实验教学开始前用多媒体教学工具为学生播放几段视频。视频一，相同质量的物体在不同推力下的运动情况；视频二，F1 赛车加速和普通轿车加速对比；视频三，用同样的力推一辆空车和推一辆满载的卡车。观察完视频以后，引导学生结合已有生活经验，初步猜想加速度可能与力、质量有关。接着，为了验证猜想，设计一个“探究加速度与力的关系”实验。实验前，引导学生结合上述视频思考：“为了验证加速度与力的关系，需要保持什么不变，改变什么？”以便于自然引出控制变量法，再引导学生分组运用老师提供的器材进行实验。在这里，通过播放视频的方式引入直观、形象的情境，让学生萌生了加速度可能与力和质量有关的想法，为学生物理观念的养成奠定了良好基础。

（二）问题驱动，大胆猜想

问题驱动能更好地激活学生思维，激励学生深层次思考物理概念和规律，以形 成科学思维。实际教学中，要通过生活化引入、现象质疑、历史回溯等方式引出问 题，再通过构建层层递进的问题链驱动学生展开大胆猜想，确保学生始终处于灵活 思维状态，主动提出疑问并独立分析、解决问题，慢慢形成发散性思维。例如，在 《实验：导体电阻率的测量》一课教学时，为了培养学生科学思维核心素养，可用 问题做驱动。新课导入环节，先引导学生回顾已经学过的电阻定律，引发学生思考： “如何才能测出某种材料的电阻率ρ呢？”以此引出实验目的。然后，继续引导学 生思考：“根据公式ρ=RS/L，要想测量电阻率，我们需要测量哪些物理量？”使学 生明确需要测量的物理量，再组织学生以小组为单位讨论：“要用什么工具测量？如 何减少实验误差？”根据学生的讨论结果，简单归纳出完整的实验原理和实验方案。 实验操作过程中，可继续用问题做驱动引发学生思考：“在连接电路时需要注意哪些 问题？”以便于规范学生的实验操作行为，及时纠正错误。在实验数据分析阶段， 可引导学生思考：“直接求平均值可以吗？有什么更好的方法可以减少实验误差？” 在本节课教学中，通过提出问题、猜想假设的方式激活了学生思维，给学生提供了 更多独立思考的机会，让学生从中形成了科学思维。

（三）自主设计，完整探究

以学生为中心，鼓励他们独立设计并探究实验，能让学生在动手操作过程中经历完整的科学探究过程，以此培养学生科学探究素养。实际教学中，要重视明确实验要素，对实验方法加以指导，帮助学生制定详细的实验方案，再引导他们根据设计好的方案进行实验，最后自主分析数据得出结论。如在《实验：练习使用多用电表》一课教学时，可着力突出学生课堂主体地位，先为学生示范并讲解多用电表的基本使用，再安排学生进行分组练习，以小组为单位，按照老师的示范测量一节干电池的电压、一个已知电阻的阻值、流过小灯泡的电流。期间，提醒学生要注意安全。然后，为学生安排一个“多用电表欧姆档的‘秘密’”探究任务，向学生明确本次实验的目的是通过实验数据验证欧姆档刻度不均匀的原因，深刻理解其调零原理。同时，提前为各个小组分发多用电表、若干已知定值电阻、滑动变阻器等实验器材，请学生自主设计并探究多种实验方案，再合作按照设计好的方案进行实验。进行完实验以后，请学生在小组范围内分析本组实验数据，尝试解释欧姆刻度不均匀的原因。最后，由教师负责补充欧姆档的原理公式。通过采取这种教学方式，学生将完整经历整个实验探究过程。如此，利于学生养成科学探究素养。

（四）创新形式，丰富体验

实验教学是培养学生科学探究素养的关键环节，实际教学中，考虑到传统演示实验缺乏趣味性，难以激发学生探究欲望，可尝试创新实验教学形式，探索趣味演示实验、开放性分组实验、家庭趣味实验、虚拟仿真实验等多种实验教学方式，吸引学生积极参与整个实验探究过程，从中获得丰富科学探究体验。如在《重力与弹力》一课教学时，可开展一次“重力大挑战”趣味实验教学。实验教学中，先带领学生做“肌肉感受器”这样一个小实验，组织学生轮流用手拖住钩码、装有半瓶水和装满水的矿泉水瓶，亲身感受不同质量物体的重力大小差异，引发学生讨论：“手感和物体的质量有什么关系？”再向学生提供弹簧测力计、钩码、天平器材，请学生自主设计实验验证重力与质量的关系，通过记录多组质量和重力数据得出物体重力与它的质量成正比的结论。接着，可带领学生做“多变弹簧秀”的趣味实验，先为学生展示钢笔弹簧、夹子弹簧、拉力器弹簧、橡皮筋几种不同的弹簧，请学生仔细观察它们受力后的形变特点，帮助学生直观感受有些弹簧很容易拉长，而有些弹簧却很难，再组织学生用标准弹簧、钩码、弹簧测力计、刻度尺等实验器材探究弹簧的弹力大小与其形变的关系，通过绘制弹力-伸长量图像记录实验结果，接着组织学生分析图像特点并解释其物理意义，最终得出重要结论。最后，可组织一次“人体弹簧秤”创意展示活动，引导学生联系课堂所学知识做创意展示。在本节课教学中，通过丰富实验形式巩固了学生对重力、弹力概念的学习，并让学生体验了完整的科学探究过程，高效培养了学生科学探究素养。

（五）延伸讨论，塑造态度

延伸讨论是实验教学中的重要环节，可在实验结果分析阶段引入与现实生活相关的问题或前沿话题，鼓励学生大胆质疑，提出自己的疑问，以有效培养学生质疑与探究精神。同时，可结合实验中矛盾现象或数据引发学生展开延伸讨论，激发学生科学探究精神。延伸讨论环节，要多追问“为什么？”“如何？”，多进行正反对比，以此培养学生辩证思维。如在《实验：电池电动势和内阻的测量》一课教学时，当学生通过实验操作理解了电池电动势和内阻概念，掌握了用伏安法测量电池电动势和内阻的原理与方法以后，可精心设置一个延伸讨论环节。在这个环节，先向学生提出一个问题：“你们测量出的电池电动势和内阻与其他组的数据一样吗？为什么会有差异？”引导学生讨论仪表误差、读数误差、电池新旧程度等因素对实验结果的影响，再引发学生延伸讨论：“如果电池用久了它的电动势和内阻会发生变化吗？”接着组织学生讨论：“本次实验中有没有哪里操作不严谨？如果想让实验结果更精确可以如何改进？”通过深入的探讨，可有效培养学生对实验结果的质疑与探究精神，并帮助学生塑造精益求精的科学态度。

综上可知，在核心素养视角下开展实验课教学，不仅能助力学生各方面素养发展，提升育人质量，还利于革新教育理念，改变功利性教育问题，打造良好教育环境。实践教学中，要重视指向物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任实施教学，从情境引入、问题驱动、自主设计、延伸讨论多个途径入手开展实验课教学，助力学生全面发展。

参考文献

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