核心素养导向下高中物理实验教学实践研究

前言：

核心素养理念正系统重塑物理教学形态。物理实验作为物理学科基石及核心素养培育重要载体，正成为推动教学改革的支点。传统实验教学流程僵化、模式单一，与素养发展要求存在脱节现象。为弥合这一裂隙，本文聚焦实验教学关键环节，立足核心素养三维目标，提出“实验设计优化、协作任务驱动、数字工具融入”三条整合路径。

、探究实验设计优化，发展科学思维素养

实验设计的优化与重构成为改善学生科学思维品质的主要渠道，科学思维素养重视批判性思考、模型构建及依据证据推理等关键能力的综合应用。传统验证式实验限制了思维的深度与广度，转变成开放性、探究性实验设计，有意地融入科学问题的提出、变量的控制、方案的设计、证据的分析等思维要素，就能促使高阶认知活动的开展[1]。教师精心安排的认知冲突与挑战性任务，可以诱发学生对物理概念和规律的深入加工，经过质疑、假说、检验、修正的科学探究循环之后，真切体会到物理学的实证特点和严密逻辑，从而做到科学思维由经验直觉向结构化、系统化跃迁，有效地加强学生分析、推理、解释、评价复杂物理现象的综合能力。

“验证机械能守恒定律”教学中，教师更改教材的经典方案，设立引导性问题：测量中空气阻力、摩擦阻力等造成的机械能损耗情况如何？教师引导学生设计两种实验步骤的对照实验，一个忽略阻力的理想化实验，气垫导轨减小摩擦，另一个是小车在斜面上释放时故意加大摩擦，学生们要设计步骤来测量系统的最初高度以及此时对应的末速度，在计算过程中算出各个位置上动能加势能的变化情况，在实验过程里面临阻力干扰机械能守恒状态的情形，分析其中微妙的关系。

二、小组协作任务驱动，培养团队合作能力

以任务为驱动、小组协作模式组织物理实验，是培养学生的团队合作素养的有效素养。合作素养包含明确分工、积极倾听、尊重包容、有效沟通、共同决策、责任共担等要素，复杂实验任务情境中，学生要开展角色分配、资源共享、观点辩论、方案整合，真实的社会性协作[2]。任务驱动式协作学习冲破单一技能操作限制，认知焦点聚焦解决富有挑战性的核心问题，教师布置的任务要结构清晰、目标明确，确保每个团队依靠集体智慧解决个人无法完成的问题，经历从任务理解、规划执行、解决困难到展示成果的全部过程，体验科学合作的真实样态，倾听、表达、协商、领导力等社会性技能协同发展。

“探究平抛运动特点”教学中，教师安排一个综合任务：准确测定平抛物体的水平射程，形成射程与初速度，高度之间的数量关系，小组 4 人各有分工，操作员利用斜槽轨道让小球水平飞出，两个记录员分别找出落点位置，用复写纸，刻度尺测量水平位移，初始高度，协调员负责汇总数据，监督实验重复次数，确保数据可靠，小组成员要密切合作，操作员释放高度要经过大家确认，记录员测量落点的时候要专心，以免出错，协调员要交流反馈实验精度，基础数据收集完毕之后，全组一起剖析射程与速度，高度在数据上的联系，试着形成函数表达式。

三、数字化工具辅助，提升实验数据处理能力

数字技术与工具的融入，给改进学生实验数据处理能力打开了新空间。核心素养重视科学探究能力，而采集，分析，解释数据属于关键环节。传统的手工处理方式既低效又欠精准，而且浪费太多时间在繁杂的计算上。借助数字传感器，图像采集系统以及专门的分析软件，学生可以即时采集动态过程中持续变动的高精度物理量（位移，速度，力，温度，电流电压等），软件会自动完成复杂的计算，迅速产出图表或者函数拟合的结果。学生就能直观地看到瞬时过程的细节，从而加强定量分析的能力，养成利用信息化手段开展科学建模和证据论证的现代科学素养。

“导体电阻率的测量”实验借助数字化工具革新了实验手段，用多通道数据采集器把恒流源，待测导体电阻，比如金属丝以及 Pt100 温度传感器相连。然后接入电脑，专用软件会持续记录电阻两端的电压降以及导体的温度改变，学生在恒定电流条件下加热金属丝，软件自动记录多组电压 U，温度 T 值，依照公式 R=U/I 来算出不同温度下的电阻值 R，完成数据搜集之后，教师引导学生调用软件中的数据处理工具，快速绘制 R-T散点图并执行线性拟合，从而得出电阻温度系数α，依靠工具的高效精准处理，学生可以把注意力集中在电阻率随温度改变的物理规律上，而不是烦琐的运算当中，增强了数据处理能力。

总结：

核心素养导向下开展高中物理实验教学，开辟了一条以科学实践促进全面发展的新路径。借助开放实验设计，助力学生思维向严密建模与深刻推演蜕变；以小组协作任务为推力，驱动学生在合作场景中锤炼沟通与担当；应用数字化工具赋能，将数据分析导向效率与深度的新高度。高中物理教育未来将持续深化实验教学改革，不断实践与创新，为培养具备高阶思维与综合素养的新时代人才构建更加坚实的实践之基。

参考文献：

[1] 沈灵灵. 核心素养下高中物理实验教学开展路径探究[J]. 中学课程辅导,2025,(20):15-17.

[2]贾斌武.基于核心素养的高中物理实验教学策略研究[J].学周刊,2025,(20):59-61.