《在高中物理实验探究教学中培养学生核心素养的实践研究》

研究方案

江苏省太仓高级中学  肖建华

一、研究背景与所要解决的主要问题

1．研究背景

（1） 新一轮课程改革的需要

在国家顶层教育设计由应试教育到素质教育再到核心素养教育的新课程改革的大背景下，如何在教学过程中真正以学生为中心，参照每位学生的知识和经验，满足他们独特的人格成长需要，培养学生的学科素养是课堂教学改革应不断思考的问题。

 就物理学科而言，2003年初针对高中物理教学过于以知识为中心，教育部出台了 《高中物理课程标准》，首次提出了物理教学的三维目标，标志着物理教学不只是传统意义上知识和技能的培养，而应该同时促进学生“情感态度和价值观”的发展。这是对以前的高中物理教学过于以知识为中心的教学加以纠正，自2004年9月开始在我国部分省份试点高中新课程改革。

物理学科的核心素养相对课程标准中的三维目标而言，是站在一个更高的物理文化层面对高中物理教学提出的要求。高中物理学科核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身学习的社会发展需要的基础知识、关键能力、科学态度等方面的表现，是学生通过物理学习集中体现的带有物理特征的品质，是学生科学素养的关键成分，主要有“物理观念与应用”“科学思维与创新”“科学探究与思维”“科学态度与责任”等四个方面的要素构成。

（2）物理实验在高中物理教学中的地位

物理学是以实验为基础的科学，物理教学必须以实验为基础。物理实验是指在人为控制条件下,运用仪器、设备等,使物理现象反复再现,从而有目的地进行观测研究的一种方法。人们对客观世界的认识始于观察与实验,构成物理学完整体系的基本概念和规律都是建立在对物质世界的观察和定量实验的基础之上,实验是物理教学的重要基础，中学物理教学必须以实验为基础，这是由实验本身的特点及其在物理教学中的作用所决定的。

2．所要解决的主要问题

（1）通过调查研究高中物理实验探究教学的现状，明确该如何合理定位高中各阶段物理实验教学的目标、内容、方式。

（2）通过实践研究，总结出在中学物理实验探究教学中培养学生物理学生核心素养的基本策略和教学模式，对于物理实验探究教学中学生的表现应如何合理的评价，物理实验教学对全面提高学生核心素养的有哪些具体有效的方式。

二、国内外同一领域的研究现状与研究价值

1．国内外同一领域的研究现状

物理实验探究教学中培养学生核心素养的实践研究是一个全新的热点话题，也是一个值得教师潜心研究的课题。

目前，国内外都非常重视物理实验探究教学的研究。国外的实验教学更重视教学主体的开放性、教学手段和教学方式的多样性、突出物理实验“设计性、研究性、探索性”的教育功能；国内的实验探究教学研究大多侧重于实验教学中的某一个方面，如实验中的表现性评价、教学模式、案例的研究等，不够全面不够深入，缺乏系统性。

新课程改革呼唤高度重视对学生核心素养的培养，实验探究是高中物理学科核心素养的重要内容。本课题将充分吸收其它课题的研究精华，以高中物理实验为载体，对实验教学现状和其教学功能、实验探究教学的教学模式和探究方式、在实验探究教学中培养学生核心素养的基本策略、表现性评价等方面，进行系统的实践研究，尽可能地使课题研究的成果系统化、可操作、有成效。

2．本课题研究的价值

（1）通过本课题研究，主要帮助我们理解物理学科核心素养的内涵、理解新形势下高中物理实物理实验探究教学对全面提高学生物理学科核心素养的积极价值。

（2）通过本课题的研究，帮助我们掌握在高中物理实验探究教学中培养学生核心素养的教学策略和教学模式，构建更为科学的表现性评价体系。

（3）通过本课题的研究，促进学生学习方式的改变，使物理实验探究教学与学生核心素养的培养更和谐，实现教学质量的全面提升。

三、主要观点与可能的创新之处

1．主要观点：

（1）实验探究是高中物理学科核心素养的重要内容。物理学科的核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质。“实验探究”主要包括问题、证据、解释、交流等要素。通过高中阶段的学习，学生应具有实验探究意识，能在学习和日常生活中发现问题、提出合理猜测与假设；具有设计实验探究方案和获取证据的能力，能正确实施实验探究方案，使用各种科技手段和方法收集信息；具有分析论证的能力，会使用各种方法和手段分析、处理信息，描述、解释实验探究结果和变化趋势；具有合作与交流的意愿与能力，能准确表述、评估和反思实验探究过程与结果。

（2）实验探究是培养学生核心素养的有效途径。物理学作为一门基础自然科学，其所有内容都有实验基础、逻辑思维和数学表达这三种要素。物理学主要有四个特点：是一门与生活实践联系密切、应用广泛的基础科学；是一门带有方法论性质的科学；是一门实验科学；是一门严密、定量的精密理论科学。较其它学科，它与实验和生活实践联系更为密切，所以探究学习的观念和方法更容易与物理课堂教学相结合，也就更能达到“新课标”的要求，更能培养学生的主动探究的学习方式和学习习惯，从而更好地培养学生的核心素养。

2．可能的创新之处

（1）提升实验的教学功能。物理实验是物理学的基础，也是学物理的基础； 高中物理学科核心素养包括物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任四个方面。 新课程改革呼唤高度重视对学生核心素养的培养，实验探究是高中物理学科核心素养的重要内容，本课题依据《课程标准》，在充分认识学生核心素养与物理实验教学的关系基础上开展实证研究，切实提升实验的教学功能，使实验探究教学成为培养学生核心素养的最有效的途径。

（2）培育学生的核心素养。从本课题研究的领域来看，研究重点并不在于课堂教学组织形式的翻新，而在于通过物理实验探究教学的实践研究，促使学生学习方式发生根本性的转变，使学生成为学习的真正主人，切实培养学生的核心素养，为学生的终身学习和可持续发展打下坚实的基础。

（3）转变教师的教学理念。本课题的研究不仅体现在实验探究教学实践的转型，更是一种教学理念上的转型，促使教师的专业成长，让教师成为真正的研究者。

四、核心概念及其界定

1．物理实验探究教学

物理实验，是“物理学”的基础，也是“学物理”的基础。物理实验探究教学，是指在一定的教学情境下为实现一定的物理教学目的，以物理实验作为载体而开展的物理学习活动。物理实验教学是物理教学的重要组成部分，也是高中物理学科核心素养的重要内容。在教师的引导下，让学生积极主动参与到科学实验探索过程中，模拟科学家分析问题、解决问题的过程，使学生体会到科学家如何面对疑难情境，学会搜集和加工需要的新资料，最终达到问题解决的探究过程，从而获得在真实生活情境中发现问题、分析问题、解决问题的能力的教学活动，最终实现学生的创新精神和实践能力的培养目标以及教师提高教育教学水平和 质量。

2．物理实验中的核心素养

物理学科核心素养是指学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质，是学生科学素养的关键成分。包括四大要素：（①物理观念，②科学思维，③实验探究，④科学态度与责任。本课题中的核心素养主要指：实验探究和科学态度与责任。①科学探究：主要包括问题、证据、解释、交流等要素。②科学态度与责任，主要包括科学本质、科学态度、科学伦理、STSE等要素。

3．物理实验探究教学中培养学生核心素养的实践研究

在当前基础教育课程改革的大背景下，依据《课程标准》，在充分认识学生核心素养与物理实验教学的关系基础上开展实证研究，通过优化中学阶段物理实验教学的设计，切实有效提高实验教学的有效性，充分体现实验教学的意义，以培养学生的实验素养为着力点，努力提升学生的核心素养，促进中学生综合素质的全面提升。

五、理论依据

1．研究性教学理论。以观念的诞生与合作创造知识为核心的教学，研究性教学把发展人的观念、解放人的精神生命和师生合作创造知识视为教学的本质；研究性教学把教学内容视为研究对象、教学本身视为研究过程；研究性教学是一种根植于个人经验和体验基础上，追求真理、追求自由，在合作共享中实现知行并进的教学。

2．建构主义理论。建构主义（constructivism）是当代西方国家兴起的一种社会科学理论。建构主义主要是打破教师“灌输”这种根深蒂固的传统，改变教师“强制”学生学习，和学生“简单执行”、“机械模仿”的教学模式。建构主义把教学视为学生主动建构知识的过程，在艺术教学中，学生在自身经验、信念和背景知识基础上，通过与他人合作，形成“师生互动”、 “生生互动”这种多边互动过程，使教师与学生自然成为艺术学习过程的合作者。

六、研究目标

1．通过本课题的研究，合理定位高中各阶段物理实验教学的目标、内容、方式，为各类学校开展物理实验探究教学提供教学参考和典型范例，进一步理解物理实验探究教学对全面提高学生物理学科核心素养的积极价值。

2．通过本课题的研究，总结出在中学物理实验探究教学中培养学生物理学生核心素养的基本策略和教学模式，形成物理实验探究教学中学生表现性评价体系，进一步寻求物理实验教学对全面提高学生核心素养的有效方式。

3．通过本课题的研究，锻炼和培养一支具有实验探究教学和研究能力的教师队伍，进一步优化物理实验的课堂教学。

七、研究内容

1．高中物理实验探究教学的现状和实验的教学功能的研究

物理实验对于实现中学物理课程目标和培养学生核心素养具有不可替代的作用。物理实验为学生创设了亲身参与实践的情境，具有获知、激趣、求真、循理、育德等教育功能。①合理定位高中各阶段物理实验教学的目标、内容、方式，②挖掘基于学生核心素养导向的物理实验的教学功能和价值。

2．在高中物理实验探究教学中培养学生核心素养的策略研究

本课题中的核心素养主要是指实验探究、科学态度与责任，实验探究是高中物理学科核心素养的重要内容。主要研究：①高中物理实验的探究方式；②基于学生核心素养培养的高中物理实验探究的方式；③在高中物理实验探究教学中培养学生核心素养的策略。

3．基于核心素养培养的高中物理实验探究教学中学生的表现性评价研究

学生的表现性评价是以课程标准为依据，基于核心素养的养成，运用恰当的、有效的途径，全面 系统地从科学知识、科学方法、科学精神和态度三个维度、四个层次，收集学生参与实验活动所获得的身心发展的各种信息。主要研究：①基于核心素养培养的物理实验探究教学的基本框架；②基于学生核心素养培养的物理实验探究教学中学生的表现性评价；③基于核心素培养的高中物理实验探究教学的学生表现性评价案例。

4．在高中物理实验探究教学中培养学生核心素养的案例研究

通过对高中物理演示实验、学生分组实验、拓展实验以及课外小实验的研究，组织开展一系列在实验探究教学过程中培养学生学科核心素养的实践活动，形成一批典型的实验教学案例，从中提炼出行之有效的操作策略和探究教学模式，用于指导物理实验教学实践，促进教学质量的提高。

八、研究方法

1．文献研究法：查阅国内外相关的研究成果及文献资料，及关于支持本课题的理论知识。为“核心素养”、“物理学科核心素养”、“物理实验探究教学”等的研究寻找理论支撑和依据，以进一步指导研究实践。

2．调查研究法：着重调查我校物理课堂实验探究教学的现状，反思我们的教学设计。

3．行动研究法：在学习研究文献和调查分析的基础上，结合课题研究实践中的问题，不断实践、总结、反思，提炼操作性的经验，并在教学实践中加以印证和完善，以获得较为系统、成熟的理性认识和实验探究教学的策略。

4．个案研究法：在课题研究过程中，注意积累相关个案，为验证、丰富课题研究成果提供佐证和基础材料。

九、研究过程

1．准备阶段（2016年10月—2017年2月）

查阅相关文献资料，学习 “物理学科核心素养”、“物理实验中的核心素养”、“物理实验探究教学”等相关理论，了解国内外同一研究领域的现状，确定具体研究内容的框架；组建子课题组，明确分工职责；制定课题研究实施方案和开题报告；完成课题申报工作。

2．实施阶段（2017年3月—2020年12月）

①启动课题研究阶段，进一步细化各子课题的研究计划；

②完成高中物理实验探究教学的现状研究，形成调查报告，明确实践研究的切入点及相关策略；

③着手研制推进“在高中物理实验探究教学中培养学生核心素养的实践研究”的实施意见和评估方案，建立有效的管理机制；

④收集和积累本课题研究过程中实验探究教学实践的个案材料；

⑤进行中期汇报，在自我总结和听取专家意见基础上修订课题研究实施方案，并针对后阶段研究重点深入进行课题研究。

3．成果总结阶段（2021年1月—2021年7月）

汇编课题研究成果集；展示优秀教师课堂教学活动；撰写结题研究报告；举办课题研究成果专家鉴定会等。

十、课题研究条件

1．本课题组核心成员都具有较高的教科研水平成：主持人肖建华老师为江苏省特级教师、正高级教师，太仓市高中物理名师工作室导师；倪鸿飞老师为正高级教师，物理教研员；项其杰老师为太仓市高中物理学科教改带头人，太仓市名师研修班成员；肖丽英老师为苏州市青年拔尖人才，高研班学员积极参与，我们相信在这样一支教科研队伍的能力合作下，一定能顺利地开展本课题的各项研究工作。

2. 本课题通过对江苏省太仓高级中学及其他兄弟学校物理实验探究教学的现状进行了一系列调研，并参阅了国内外大量关于物理实验探究和物理学科核心素养的等方面的教学理论、运用案例及相关课题研究，结合我们前期开展的相关研究，对如何在高中物理实验探究教学中培养学生核心素养有了初步的认识，我们相信随着研究的深入，我们将逐渐完善我们的研究方案与研究策略，使课题研究更趋成熟。

3. 江苏省太仓高级中学是有着良好教科研传统的学校，学校领导一贯支持各项教科研工作，江苏省太仓高级中学的《让教师走进研究性学习》在全国产生了深远的影响，物理组的两项研究分获江苏省第一、第二届基础教育成果一等奖，这些都与学校的教科研型校领导的重视分不开，学校领导已经承诺，对学校各项教科研工作给予全力支持，由学校划拨专门的科研经费以保障课题研究各阶段所要支付的各种费用。因此，我们相信在领导的支持与制度的保障下，我们具备完成研究任务的各项保障条件。

十一、课题成果形式