核心素養(yǎng)下的物理課堂教學除了傳授物理基礎(chǔ)理論知識，還需要培養(yǎng)學生適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展所必備的核心能力。高中物理大部分的課程都開設(shè)有實驗與探究的教學環(huán)節(jié)。實驗探究作為一種發(fā)現(xiàn)式學習，對學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)有很好的促進作用。那么，基于核心素養(yǎng)和教材如何優(yōu)化設(shè)計實驗與探究并實施物理教學呢？

一、進行趣味性的物理實驗設(shè)計，培養(yǎng)學生的科學思維素養(yǎng)

科學思維在物理學中指的是學生通過對學科內(nèi)容以及思想內(nèi)容進行研究，從而形成的一種思維方式。因此，在高中物理學科中，教師需要重點培養(yǎng)學生的科學思維。教師在課堂教學過程中，利用物理學科當中多樣化的物理實驗現(xiàn)象，從而使學生養(yǎng)成創(chuàng)新意識。與此同時，教師在課堂教學過程中，將物理知識與學生的實際學習情況以及個性化的學習特點、學習角度相結(jié)合，對物理實驗進行創(chuàng)新與設(shè)計，以此增強物理實驗的有趣味性以及奇特性，有效提高教學效果。除此之外，利用豐富的物理實驗現(xiàn)象可以使學生深入理解物理學的思維方式以及科學思想，從而促使學生對物理知識的概念及其原理有更好的認知。因此，對物理實驗進行趣味性設(shè)計，可以有效培養(yǎng)學生的發(fā)散性思維。另外，教師在進行趣味性實驗的過程中，要引導學生自主參與到物理實驗活動當中，從而有效激發(fā)學生的物理科學思維。在趣味性教學設(shè)計中需要注意的是，實驗的趣味性并不是教學的最終目標，教學的目的是培養(yǎng)學生的實踐操作能力。

二、引導學生自主設(shè)計物理實驗，增強學生的求知欲望與探索素養(yǎng)

據(jù)相關(guān)調(diào)查可知，學生在進行自主實驗設(shè)計的過程中，往往會存在大同小異的現(xiàn)象，其物理實驗的整個操作流程以及得出的物理結(jié)論存在一致性。這種現(xiàn)象會嚴重消磨學生學習的自主性，且也不利于學生思維意識以及探究意識的培養(yǎng)。因此，為了改善這一問題，教師要發(fā)揮正確的引導作用，引導學生結(jié)合教材內(nèi)容對物理實驗進行科學的探究以及合理的實驗猜想，使學生能夠通過不同的物理實驗研究方式對實驗結(jié)果進行探究，培養(yǎng)學生解決問題的能力以及思維創(chuàng)新意識。另外，教師還可以引導學生撇開教材內(nèi)容，對物理知識進行獨立的思考，從而設(shè)計出物理方案，經(jīng)過實驗過程的驗證，得出正確的物理實驗結(jié)論。

在粵教版必修1探究“自由落體運動規(guī)律”中，引導學生根據(jù)伽利略推導自由落體運動規(guī)律的思路，分小組設(shè)計實驗，測量相關(guān)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理推斷自由落體運動的規(guī)律和公式。有一小組利用手機的連拍功能(類似閃頻照相)，經(jīng)過圖片處理，也能推算出來小球自由下落的運動規(guī)律。盡管實驗設(shè)計有瑕疵，但經(jīng)不斷類似的訓練，學生的思維能力、實驗探究能力、動手能力等都得到了不同程度的提升。

三、聯(lián)系生活拓展實驗，有效提高學生動手能力

學生在課堂中所學習的物理知識很多都可以在現(xiàn)實生活中得到很好的體現(xiàn)與應(yīng)用，因此教師可以組織學生開展課外實踐活動。例如，可以組織學生進行一些簡單的實驗操作，以此促使學生養(yǎng)成在日常生活中利用物理實驗解決問題的能力。組織課外物理實驗，可以開拓學生的思維，以此有效提高學生的動手動腦以及實踐操作能力，使學生深刻認識到物理學的魅力。

比如，講授《摩擦力》一課時，可以設(shè)計學生探究活動，讓學生課前利用生活中的常見物品，設(shè)計容易觀測的觀察摩擦力方向的小實驗，課堂演示講解。實驗中學生非?；钴S，有利用掃把的，有利用牙刷的，有利用粉筆刷的，五花八門，有非常明顯的，有不容易觀察的，但積極性都很高，都不妨礙學生的探究熱情。

四、制造知識認知沖突，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與不懈探究精神

科學的不懈探究精神主要指的是在科學探究的過程中，本著對科學負責任的態(tài)度對物理問題進行深入的研究。因此，教師在教學過程中，不要只局限于教材上的物理理論知識，而應(yīng)當將物理原理的研究與發(fā)展過程更加直觀地展現(xiàn)給學生。所以，教師在進行物理實驗的過程中可以為學生制造合理的認知沖突，在實驗操作中激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，從而使學生的科學態(tài)度富有嚴謹性。

比如，筆者針對粵教版3-2 第一章第二節(jié)《產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件》設(shè)計了兩個探究實驗，實驗1是初中接觸過的“導體切割磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流”，實驗2是“條形磁鐵穿插螺線管產(chǎn)生感應(yīng)電流”。對實驗1加多一個對比，用整個小線框切割磁場，沒有產(chǎn)生交流。通過一系列的對比實驗，與初中接受的產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件產(chǎn)生一定的差異與沖突，這樣可以使學生掌握更科學嚴密的物理知識理論表述，培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度，增強學生的社會責任感。

總之，教育教學不能急功近利，科學實驗探究不是一兩次作秀，學科素養(yǎng)的培養(yǎng)也不是一蹴而就，需要在教學中不斷滲透。這就需要教師要以培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)為導向，對教學內(nèi)容精心設(shè)計，把新課標的教學目標滲透到教學中去。