随着科学技术、人工智能技术的迅猛发展,过去的传统教育模式已不能满足现代教育的需求。为了适应社会的发展和受教育者的教育需求,许多国家都加入了新课程改革的行列,不断探索和改革人才培养模式。纵观国内外课程改革的文献,能力培养成为许多国家课程改革的共识,物理教育作为科学教育的重要组成部分,如何通过具体的物理教学来提升学生的物理学科能力,成为许多一线教师的困惑。本研究选取昆明市某中学的学生作为研究对象,发放测试题、收集研究数据。借助Rasch模型对学生的物理学科能力及物理实验能力现状进行分析,发现学生物理学科能力表现不佳的原因与学生物理实验能力薄弱有着密不可分的关系。通过对学生实验能力数据做进一步分析,笔者认为可以通过提升学生在学习与理解活动中的联想、整合能力,应用和实践活动中的预测、综合能力和创新迁移能力来提升学生的物理学科能力。因此,笔者以中学物理课堂实验教学为载体,结合《理解的教学设计》一书中所倡导的“逆向教学设计”从三方面展开研究:1.重视核心概念的理解教学,提升学生的联想、整合能力;2.利用中学物理实验教具改进教学,提升学生的应用、实践能力;3.将教育技术融入实验教具教学,提升学生的迁移、创新能力。在研究中还撰写了《杠杆》、《平面镜成像》等案例阐述了如何借助实验教学提高学生的物理学科能力。本研究中的Rasch模型丰富了学科能力分析理论,为教育教学工作的科学开展指明方向。逆向教学框架结合中学物理课堂实验教学案例可以为一线教师针对学生学科能力教学提供有效的帮助。