核心素养指导下的高中物理力学实验《探究弹力与弹簧伸长的关系》教学设计

核心素养指导下的高中物理力学实验“探究弹力与弹簧伸长的关系”
教学策略研究
一、教学策略设计理念：锚定核心素养，践行“玩研创”理念
本教学策略以高中物理新课标核心素养为统领，将“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四大素养融入实验教学全流程。同时，紧扣“玩中学、研中思、创中长”的“玩研创”理念，打破传统实验“按步骤操作”的固化模式，让学生在动手“玩”实验、深度“研”问题、自主“创”方案中，实现知识建构与素养提升的统一。
二、分阶段教学策略实施：聚焦素养落地，分层突破目标
（一）“玩中学”：情境驱动，激活物理观念（15分钟）
1.生活化情境导入：展示蹦床运动员弹跳、汽车减震弹簧、圆珠笔按压复位等场景，提问“这些场景中弹簧的形变与受力有何关联？”，引导学生初步建立“弹力与形变”的物理观念，明确实验探究的核心问题——弹力（F）与弹簧伸长量（x）的定量关系。
2.开放性“玩”具体验：为学生提供不同规格的弹簧（轻/重、粗/细）、挂钩码、直尺等器材，不设固定操作要求，让学生自由尝试“挂不同钩码观察弹簧变化”“用同一弹簧挂不同数量钩码”，在“玩”中感知“钩码越重，弹簧伸得越长”的定性规律，为后续定量探究奠定基础。
（二）“研中思”：问题引领，发展科学思维与科学探究（30分钟）
1.问题链驱动探究设计：抛出递进式问题，引导学生自主设计实验方案：
核心问题1：“如何精准测量弹簧的原长与伸长量？”（引导学生思考“多次测量取平均值”“刻度尺零刻度校准”，培养实验操作的严谨性）；
核心问题2：“钩码数量如何选择才能避免弹簧超过弹性限度？”（结合胡克定律适用条件，发展“证据与结论匹配”的科学思维）；
核心问题3：“若弹簧伸长量过小，读数误差大怎么办？”（启发学生提出“换用更轻质钩码”“用传感器替代直尺”等优化方案，提升科学探究的创新性）。
2.分组合作“研”数据：学生分组完成实验，记录“钩码重力（F）—弹簧长度（L）”数据，教师巡视时聚焦“异常数据处理”（如某组数据突然偏离线性），引导小组讨论“误差来源”（如弹簧自身重力、钩码晃动），通过“剔除错误数据”“补做实验”等操作，培养“基于数据推理”的科学思维。
3.图像法分析规律：指导学生以F为纵轴、x（x=L-L ）为横轴绘制图像，观察“线性关系”，追问“若图像不过原点，可能的原因是什么？”（如弹簧原长测量时未挂挂钩），让学生在图像分析中深化对胡克定律（F=kx）的理解，落实“物理观念”与“科学思维”的融合。
（三）“创中长”：拓展延伸，涵养科学态度与责任（20分钟）
1.跨情境“创”应用方案：设置真实问题情境——“为某款行李箱设计减震弹簧，如何利用本次实验结论选择合适的弹簧？”，引导学生分组设计方案：需测量行李箱重量（确定最大弹力F_max）、限定减震行程（确定最大伸长量x_max），再根据实验得出的k值（劲度系数），计算所需弹簧的规格，让学生在“创造应用”中体会物理知识的实用价值。
2.批判性“创”实验改进：组织“实验优化研讨会”，鼓励学生提出改进思路：
技术层面：用“力传感器+位移传感器”连接数据采集器，实现数据实时记录与图像自动生成，对比传统实验与数字化实验的误差差异；
原理层面：探究“两根相同弹簧串联/并联后的劲度系数与单根弹簧的关系”，推导串联（1/k串=1/k +1/k ）、并联（k并=k +k ）的数学表达式，并用实验验证，培养“基于原理创新探究”的科学能力。
3.价值观“创”引领：分享“弹簧测力计的发明史”“桥梁减震弹簧的安全标准”，让学生认识到“严谨的实验数据是工程安全的基础”，涵养“尊重事实、重视安全”的科学态度与社会责任。
三、教学策略评价：多维反馈，保障素养达标
采用“过程性评价+终结性评价”结合的方式，聚焦核心素养达成度：
物理观念：通过课堂提问“胡克定律的适用条件是什么？”“劲度系数k的物理意义是什么？”，评价学生对弹力与形变关系的理解；
科学思维与探究：查看学生实验报告中的“误差分析”“数据处理过程”，以及小组展示的“方案设计逻辑”，评价其推理与探究能力；
科学态度与责任：通过“应用方案的实用性”“实验改进的合理性”，结合学生在小组合作中的表现，评价其创新意识与责任担当。
四、教学策略反思与建议
1.反思：需关注“差异化教学”，对操作能力较弱的学生，可提供“实验步骤思维导图”；对能力较强的学生，可增加“探究非线性弹簧（如橡皮筋）的弹力与形变关系”的拓展任务，避免“一刀切”。
2.建议：将实验与后续“牛顿运动定律”“机械能守恒”等章节关联，如让学生用本次实验测得的k值，计算弹簧振子的周期，实现知识的纵向贯通，进一步强化核心素养的持续性培养。