从三维目标到核心素养,从教学大纲到新课程标准要求,在中国教育教学改革与持续发展的新时代,国家教育部于2018年4月出台了《教育信息化2.0行动计划》,因此在信息化提升与新一轮课程改革的背景下,在围绕学生核心素养培养展开的教学研究中,应该对信息技术与学科教学的整合开展全面深入的研究,使学生的核心素养的培养在学习过程中能够得到真正落实。本篇论文以《新课程标准》和《教育信息化2.0》为背景,主张结合学生学习需求和物理学科属性,就Algodoo软件作为认知工具,对物理核心素养中的科学思维培养的做一些教学策略设计研究,为改善高中物理教学的现状,使学生核心素养提升能够在物理课堂上真正落地找到更好的融合方式。然而,现有的教学对于物理学科科学思维的培养仍存在以下问题:（1）只注重概念讲解,不注重观念形成与发展。（2）只注重习题练习,不注重情境生成、思维形成与模型构建。（3）只讲实验怎么做,关注实验的结果,不注重质疑、实验设计,不注重实验迁移和拓展。（4）只注重解题能力,不关注学生的态度与责任。针对以上问题,本研究通过基于设计的研究范式,探究基于Algodoo软件的物理学科教学的有效性;并在教学干预的班级通过多轮迭代优化基于该软件的物理课堂的教学策略。研究结果有以下几点发现:（1）相比于传统的教学方式,基于Algodoo虚拟仿真实验软件的教学能够提高学习者的测试成绩。从教学实践过程来看,结合Algodoo对物体“运动”、“力”开展教学,可以为学生清晰地展示物体的速度变化过程、自由落体运动的运动轨迹和速度变化、力与运动的内在关联,学生能更好地把握运动规律以及力与运动的关系。因此,建议在现代物理课程教学中,课堂教学者要善于使用信息化认知工具。合理的把这些工具融入物理实践,可以更有效地培养学生的高阶思维,从而提升学生的核心素养的更高层次。（2）相比于传统教学方式,基于Algodoo虚拟仿真实验软件教学的班级的学习者对科学思维的自我评价有较明显的增长。对于物理学科科学思维的四个维度,最高的评分是“模型构建”、最低的是“质疑创新”。借用一定的认知工具开展实验,激发学生的发散思维能力,能够促使学生从更多角度思考问题,从而有效提升学生的科学思维水平。尤其是借助Algodoo软件可以通过创建真实地、现实情况下很难实现的生活场景,通过软件的物理量可见性、通过拖拽、放慢运动速度等方式观察运动和力的微观变化,帮助学习者构建物理概念、理解物理内在规律,帮助学生更好协作,更深入地探究物理规律,从而能够使学习者在高阶思维、物理核心素养的形成上达到更高的水准。（3）性别对于物理学科的学习有一定的影响。从测试结果对比发现,女生的成绩比男生的成绩略低。物理学科是和科学思维紧密相关的学科,需要抽象思维去概括总结相关概念和自然规律。部分女生对相关现象的关注度不够,无法形成初级的抽象思维;在面对新技术带来的挑战上,又不够主动,因此在接受这类知识需要更多的时间、更多的方式去理解和构建。然而测试反馈的时间是在课堂上完成的,在课程结束后就进行了测试,可能会存在误差。因此,对于不同的学生,教学者要表现的更有耐心,更需要通过多种方式帮助学生创设情景、搭建更多脚手架多次以不同方式才能更好地帮助这部分学生真正提升物理核心素养。（4）从三轮基于Algodoo的虚拟仿真实验软件教学过程和基于校本课程的开展实施结果来看,在使用此类平台开展教学时,需要针对课程内容使用不同教学策略。本文提到的结合微课教学、创设学生熟悉的生活教学情景、设计脚手架等方式都能有效改善教学效果。还可以通过教学设计引导学生利用Algodoo平台探究各项运动和力的关系,以此提高学生的兴趣,并培养他们实事求是、严谨治学的科学探索精神。最后本研究在研究结果基础上,提出更优的教学实践建议,为促进核心素养在物理学科的落实,提高教师的专业技术水平和能力,促进信息技术与物理教学的整合有一定的理论和实证意义。