2014年我国启动普通高中新课改,2017年国家教育部正式颁布了《普通高中物理课程标准(2017年版)》(以下简称《标准》),此次高中物理课程改革以核心素养为切入点,以立德树人为导向,全面贯彻素质教育理念,明确提出了中学物理学科核心素养的修订方向,物理核心素养的内容是“物理观念”、“科学思维”、“科学探究”和“科学态度与责任”。注重学生的全面发展,重视学习体验和学习过程。本文分别针对物理学科核心素养四个方面探究了符合相应版块的创新性教具设计及其教学设计应用。同时,以高中物理教学实例来进行说明。论文分为四部分。第一部分是导论。简述了我国当前普通中学的教育背景,介绍了最新一轮新课程改革中普通高中物理核心素养的教育背景。阐述了论文研究的目的和意义,其中,详尽的分析了国内外基于核心素养的教具设计研究现状,在此基础上,得出了本论文的研究内容和方法。本文第二部分是教具及其教学设计的理论研究。详细讨论了物理学科核心素养中“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”在物理教学中对应的具体内容和要求,对高中物理核心素养、教具设计、教学设计、STEM教育等概念进行了界定。进一步梳理了高中物理教具选材、设计、制作的原则,特别归纳了基于核心素养的物理教具设计及其教学设计的原则和特点。为接下来研究案例、研究方法的确定提供了重要参考依据。本文第三部分是中学物理教具设计及其教学设计的应用研究。结合普通高中物理教材及教学实际,总结了高中物理教学中关于“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”的具体内容,结合笔者在近三年参加省市各类教学比赛或教研活动中参赛或总结的教学实践案例。举证了大量教具设计案例,比如整理了针对“物理观念”中有效解决抽象或微观的物理概念、现象、规律等教学痛点的教具设计,总结了利用“科学思维”中建模思维、逆向思维、等效思维、对称思维、极限思维等物理思维的教具,总结了“科学探究”中“提问、猜想、求证、结论”四个步骤的教具,总结了“科学态度与责任”中培养学生科学兴趣、科学责任或价值观的教具。本文详尽的阐述了这些教具的设计背景、制作过程、测试过程、教学过程。同时对这些教具设计及在具体教学实践中的教学效果进行评定,最后得出基于高中物理核心素养教具设计的一般性指导方法。本文第四部分是结论与展望。总结了本论文的研究内容,同时概括了论文研究的成果,提出了论文研究的不足之处,最后,结合笔者在学校创办的“学生创客实验室”的具体情况,提出了物理教具与STEM教育理念结合的多种可能性,期望打造出“让物理教具走出课堂”的教具应用新模式,比如与学生研究性学习、社团活动结合,让学生面向现实中的具体问题或项目去设计教具,重实践、跨学科来探究解决问题的思想和方法,强调知识的综合运用和培养学生的创新性思维,进而培养学生物理核心素养。