融合实验探究的高中物理单元教学设计与学生科学素养提升

摘要：在21世纪的教育舞台上，科学教育扮演着至关重要的角色，它不仅关乎知识的传承，更关乎学生创新思维、问题解决能力和科学素养的培养。高中物理作为科学教育的重要组成部分，其教学方式的革新尤为关键。随着教育理念的不断进步和时代的发展需求，融合实验探究的高中物理单元教学设计逐渐成为提升教学质量、培养学生科学素养的有效途径。

关键词：高中物理；实验探究；教学设计；科学素养

一、引言

科学素养是指个体在理解科学概念、原理和方法的基础上，具备运用科学思维解决实际问题的能力，以及尊重科学证据、理性判断和科学决策的态度和价值观。在当今社会，科学素养已成为衡量个人综合素质的重要指标之一，对于促进社会进步、经济发展和国家竞争力具有不可替代的作用。

二、融合实验探究的高中物理单元教学设计策略

（一）设计型实验的应用

设计型实验在高中物理单元教学中的运用，为学生提供了一个主动探索物理规律的平台。这种方法强调学生的主体性，鼓励他们根据所学物理知识，自行设计实验方案、选择实验器材、进行实验操作，并深入分析实验结果。

以“恒定电流”单元为例，传统的“伏安法测电阻”实验往往按照固定的步骤进行，限制了学生的创新思维。而将其改为设计型实验后，学生可以根据提供的不同测量电阻实验的分套器材，自由发挥，设计出多种实验方案。他们不仅要考虑实验原理的可行性，还要关注实验操作的便捷性和测量结果的准确性。通过比较不同方案的效果，学生可以深入理解电阻测量的原理和方法，同时锻炼自己的实验设计能力和问题解决能力。

这种教学方式不仅激发了学生的学习兴趣，还培养了他们的创新思维和实践能力。学生在设计实验的过程中，需要综合运用所学知识，进行逻辑推理和判断，从而不断提升自己的科学素养。

（二）大单元教学设计的实施

大单元教学设计在高中物理教学中的应用，旨在通过整合相关知识点，构建具有内在联系的学习单元，以促进学生核心素养的提升。这种教学模式以大观念为核心，强调知识的关联性、整合性和深度，有助于帮助学生更好地理解和掌握物理知识。

以“力与运动”单元为例，教师可以将牛顿运动定律、动量守恒定律等关键知识点进行整合，形成一个完整的学习体系。在此基础上，设计一系列具有探究性和实践性的学习活动，如实验探究、小组讨论和案例分析等。这些活动不仅能够加深学生对物理规律的理解，还能够培养他们的科学探究能力和团队协作能力。

通过大单元教学设计的实施，学生可以更加系统地学习物理知识，建立完整的知识框架。同时，这种教学模式也注重学生的实践能力和创新思维的培养，为他们未来的学习和职业发展打下坚实的基础。因此，大单元教学设计在高中物理教学中的应用具有重要意义。

（三）跨学科融合教学的探索

跨学科融合教学作为一种创新的教学模式，在高中物理教学中展现出巨大的潜力。通过将物理与其他学科如化学、生物、通用技术等相融合，可以打破学科壁垒，拓宽学生的知识视野，培养他们的跨学科素养。

以“电磁学”单元为例，教师可以巧妙地将电磁感应现象与化学中的氧化还原反应、生物中的神经传导等知识点相结合，设计一系列跨学科的实验和活动。这些实验和活动不仅能够让学生更深入地理解电磁感应现象的本质和规律，还能够引导他们从多个角度思考问题，培养他们的综合运用能力和创新思维。

跨学科融合教学不仅有助于提升学生的科学素养，还能够激发他们的学习兴趣和好奇心。学生在这种教学模式下，能够接触到更多元化的知识和信息，从而更加全面地认识和理解世界。因此，跨学科融合教学在高中物理教学中的应用具有重要意义，值得进一步探索和推广。

三、融合实验探究的高中物理提升学生科学素养的效果分析

（一）实验技能的培养

融合实验探究的高中物理教学，在提升学生实验技能方面发挥着重要作用。通过设计型实验和大单元教学设计的实践，学生得以接触多样化的实验内容和器材，逐步掌握实验设计、器材选择、操作执行及结果分析等一系列技能。这些技能的习得，不仅深化了学生对物理知识的理解，更为他们未来的学术深造和职业生涯奠定了坚实基础。实验技能的培养，不仅关乎知识的应用，更是学生科学素养全面提升的关键一环。

（二）科学探究能力的提升

融合实验探究的高中物理教学，在提升学生科学探究能力方面发挥着不可替代的作用。在实验设计和操作的过程中，学生需要提出问题、分析问题、设计实验方案，并通过实验来解决问题。这一过程不仅锻炼了学生的实践操作能力，更培养了他们的科学思维和问题解决能力。

此外，跨学科融合教学进一步拓宽了学生的知识视野，促使他们学会从不同学科角度审视问题，从而培养了综合运用能力和创新思维。这些能力的提升，不仅有助于学生在物理学科上取得更好的成绩，更为他们未来的学术研究和职业发展奠定了坚实的基础。因此，融合实验探究的高中物理教学在提升学生科学探究能力方面具有显著的优势。

（三）科学素养的全面发展

融合实验探究的高中物理教学，全面促进了学生科学素养的提升。实验设计与操作让学生深入理解物理现象，培养科学思维和严谨方法。跨学科融合则拓宽了知识边界，激发学生的综合运用能力和创新思维。

同时，小组讨论和汇报等活动，让学生在团队中学会合作、交流和分享，锻炼了团队合作精神和沟通技巧。这些经历不仅丰富了学生的学习体验，更为他们的综合素质提升和未来发展奠定了坚实基础。

科学素养的全面发展，不仅关乎知识的积累，更在于能力的提升和人格的塑造。融合实验探究的高中物理教学，正是这一目标的生动实践。

结论

综上所述，融合实验探究的高中物理教学，通过设计型实验、大单元教学设计以及跨学科融合教学等多种方式，不仅提升了学生的实验技能和科学探究能力，更促进了他们科学素养的全面发展。这一教学模式的实施，不仅符合时代发展的需求，也为学生未来的学习和职业发展奠定了坚实的基础。我们期待，在未来的高中物理教学中，能够继续探索和实践更多有效的教学方法，为学生的科学素养提升和综合素质培养贡献更多的智慧和力量。

参考文献：

[1]林丽贞，洪兹田.指向"科学探究"素养提升的高中物理实验教学[J].实验教学与仪器， 2021， 38（7）：3.

[2]郭建业.科学探究素养下高中物理实验教学研究[J].成才之路， 2020（36）：2.