在高中实验教学中以项目式学习促进核心素养的培养

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吴 健

三明教育学院

摘要

在以培养学生核心素养为目标,依托实验教学开展项目式学习活动时,高中物理教师应关注学生的个体差异性,分析学生的认知期待和思维习惯,立足基本学情和教情科学设计项目式学习指导方案,逐步丰富实验教学内容,潜移默化地提升学生的学科核心素养。项目主题的甄选是第一步,教师应明确项目式学习的思路方向,严格遵循设计原则,提升项目式学习的有效性,主动为学生搭建学习支架,减轻学生的项目式学习压力,始终坚持问题导向,精心设计多元项目式学习问题,高度重视学生的团队合作,促进学生的项目式学习分工。在完成基本项目式学习任务后,教师则应科学评价学生的综合表现,反思学生的项目式学习成果,一步一个脚印地引导学生,让学生经历高中物理实验学习的全过程,认真完成实验项目任务。


关键词

高中实验教学;项目式学习;核心素养

正文

本文系福建省中青年教师教育科研项目基础教育研究专项课题《双减”背景下中学物理课堂实施项目式学习策略研究 》研究成果,项目编号:JSZJ21123,福建教育学院资助“


引言

素质教育反复强调了学生的主体地位,要求教师从“教为中心”转向“学为中心”,着力打造生本课堂,培养学生的主人翁意识,提升学生的物理核心素养。项目式学习充分体现了学生的中心地位,符合以生为本的教育理念。在高中物理实验教学中,教师可以依托项目式学习提升学生的核心素养,调动学生的课堂参与积极性,促进学生的深度学习,发展学生的个性,完善学生的知识体系。确保学生充分发挥个人的聪明才智,全程参与项目式学习,保质保量地完成高中物理实验学习任务,在项目式学习中开拓视野,提升思想境界。

一、项目式学习的基本内容

项目式学习是一种以学生为中心,以解决实际问题为核心的教学模式,有助于强化学生对学科知识的理解及认知,培养学生的问题意识,提升学生的问题解决能力。作为一套系统性的教学方法,项目式学习转变了传统的师生关系和教学关系,学生能够在真实问题情境中实现探索式学习,自主完成意义构建,逐步更新知识库,并建立完善的知识体系。在项目式学习中,教师成为了学生的学习顾问,学生在教师的指导下利用充足的学习资源探索项目主题,认真完成项目任务。

在高中物理实验教学中,项目式学习有助于培养学生的核心素养,凸显学生的主体地位并丰富学生的学习资源及学习经验。高中物理教师则应将“基于任务的学习”和“基于问题的学习”相结合,精心创设真实情境,设置多个项目任务,明确项目式学习的主题,主动回归教学正轨。让学生成为物理实验中的主人,提升学生的学习深度、广度及效度,确保学生在项目式学习中保持良好的学习动机,实现自主反思和自我革新。

二、在高中实验教学中以项目式学习促进核心素养的培养意义

(一)有助于提高学生课堂参与度

课堂参与度体现着学生学习精力和学习时间的投入程度,较强的主观能动性和学习积极性有助于学生全程参与课堂学习,自主完成学习任务。在项目式学习中,教师选择学生比较感兴趣的热门问题,调动学生的求知欲以及好奇心,让学生带着问题分析知识原理,探索知识的奥秘,全身心投入课堂学习。在设计项目式学习方案时,教师科学划分学习小组,让学生在小组内部合作分工,协商解决项目问题[1]。整个课堂教学氛围非常活跃及民主,学生能够放松身心,真正享受物理实验项目式学习,不再游离于课堂之外。

(二)有助于促进学生深度学习

作为一种深度学习方式,项目式学习比较考验学生的新旧知识整合能力和自主探究能力,能够拉近学生与学科知识的距离,激发学生的学习动机并挖掘学生的潜能。在基于高中物理实验开展项目式学习时,教师借助现代信息技术创设真实直观的教学情境,选择与社会生活密切相关的项目主题,将情境教学和合作教学相结合。在社会情境、自然情境和真实的生活情境中,学生能够积累丰富的直接经验,对学科知识的理解比较透彻和全面,真正成为了课堂中的主人,学习深度、广度和效度迅速提升。

(三)有助于发展学生个性

项目式学习以学生为中心,以学习小组为教学单元,学习风格和认知水平相近的学生能够在一个小组中通力合作,互相取长补短。教师根据同一个小组学生的兴趣爱好以及专长设定项目式学习任务,促成学生在自己喜欢的板块中认真探索新知,充分发挥聪明才智,产生良好的学习体验。在教师的耐心指导下,学生的项目式学习能力越来越强,能够获得展示个性的机会,始终保持较强的求知欲和好奇心,逐步实现良性成长及发展。

(四)有助于完善学生知识系统

项目式学习高度重视学科知识的交叉性,要求教师打破学科壁垒,提升知识的完整性和系统性。在依托高中物理实验教学开展项目式学习时,教师主动利用信息技术打破时空限制,为学生打造基本不受限的操作空间,鼓励学生自主迁移多学科知识,实现活学活用和触类旁通。在项目式学习中,学生的知识体系更加完善,认知水平有了明显的提升。

三、在高中实验教学中以项目式学习促进核心素养的培养对策

(一)甄选项目主题,明确项目式学习的思路方向

与传统教学模式相比,项目式学习更加关注学生的主体地位,要求教师扮演指导者的角色,做学生的学习顾问,着力开发项目内容并整合多种教学策略,全面助力学生的项目式学习。为了为学生的项目式学习铺路,教师应及时总结经验教训,甄选项目主题,指明学生的项目式学习方向,理顺学生的学习思路,确保学生真正成为项目式学习的主人[2]。首先,教师应贴近学生的生活实际,从现实生活中取材,确定项目主题。高中物理实验教学中的项目式学习主题大部分与社会生产、科技前沿及实际生活密切相关,对学生的吸引力比较足。教师应结合物理这门学科的自然科学属性和工程技术属性,在学生比较关注的生活现象以及工业生产问题中甄选项目主题,明确项目式学习的起点,实现学生生活实际与物理实验知识的有机融合。比如教师可以结合学生在生活中比较常见的红外线测温仪开展物理探索实验,鼓励学生深度分析红外线测温仪收集数据并在电子屏幕上精确显示体温的原理,结合原子物理中的黑体辐射设定项目主题,让学生调用个人的生活经验以及物理知识深度分析社会生产、生活中黑体辐射理论的具体应用,全程参与物理实验,保持较强的物理学习兴趣。又如教师可以结合我国火箭发射的热点新闻,围绕多级推进技术设定项目式学习主题,引导学生根据牛顿第二定律以及匀变速直线运动规律设计物理实验方案,通过物理实验分析一级和二级推进技术的上升高度数量关系。

其次,教师应以物理新课程标准为参照,明确学生的项目式学习主题,实现两者的有效统一。课程标准是高中物理实验教学的“蓝本”,在项目式学习中,教师应深度剖析新课程标准的教学要求,罗列核心知识,科学定位项目主题。比如高中物理新课程标准对“相互作用与运动定律”主题的教学活动提出了建议,要求教师指导学生查阅资料,收集汽车刹车距离与车祸速度的数据。教师则可以结合定理知识设定项目式学习主题,针对性地引导学生的项目式学习,组织开展物理实验活动,鼓励学生自主搜集生活中的车祸案例,分析警察根据刹车痕迹判断车速并进行破案的原理。最后,教师需要围绕综合性的知识单元设定项目式学习主题。项目主题的综合性和统筹性较强,教师应立足于知识单元有效统整零散知识,直观呈现物理知识的原貌,严格遵循真实性的设计准则,科学定位项目式学习主题,在项目主题中整合不同的知识单元,让学生自主巩固之前所学习的知识,形成较强的问题解决能力以及综合分析能力。比如,在以设计“过山车模型”项目为主导开展物理实验活动时,教师可以指导学生结合力学知识分析不同位置上车的受力情况,了解各个位置的速度范围,结合具体的速度范围明确轨道高度和轨道走势。在这一项目式学习主题中,学生需要调用动能定理、机械能守恒、牛顿第二定律以及圆周运动等多元知识,实现新旧知识的有效迁移,协同解决项目式学习难题,得出正确的物理实验结论。

(二)遵循设计原则,提升项目式学习的有效性

项目式学习的优势比较明显,对推进高中物理实验教学改革,提升学生的物理核心素养大有可为。为了充分发挥项目式学习的多元作用及价值,教师应严格遵循项目式学习设计的基本准则,提升这一学习模式的有效性。首先,教师应遵循真实性原则,做到实事求是和具体问题具体分析[3]。在定位项目式学习主题时,教师应理性分析知识的实用性,贴近学生的生活实际及社会环境,在社会真实情境中呈现项目式学习主题。让学生能够深入感知真实的问题情境,在项目式学习主题的驱动下自主完成物理实验任务,主观认识物理概念和基本规律。其次,教师需要遵循公开性原则,公开展示学生的项目式学习成果。项目式学习以设计产品为导向,用成果驱动学生探索新知。在依托项目式学习创新高中物理实验教学模式时,教师需要直观展示学生的项目式学习成果,调动学生的实验积极性和参与度,让学生的优秀学习成果能够被他人看见。其中学习社区的建立尤为关键,教师可以积极打造学习社区,定期展示学生的项目式学习成果,开展师生交流和生生交流活动。让学生互相提出改进意见,促使学生自主反思和回顾,在与他人交流互动中学习他人的优秀做法,反思自己的不足。

再次,教师应遵循计划性原则。项目式学习的目的性和计划性较强,教师需要预设项目式学习成果,明确学习目的,指导学生带着目的学习物理知识并完成物理实验任务。在制定项目式学习计划时,教师坚持问题驱动导向,科学设计项目式学习计划和实施方案,从项目时间、进度安排、项目任务、人员分工以及项目实施要素着手,做好前期的准备工作,指导学生自主设计活动单元,选择适合自己的项目式学习方式,着力打造以教师为主导,以学生为主体的物理实验课堂[4]。另外,针对学生在项目式学习中遇到的困难,教师应调整项目进度。最后,教师应遵循持续性原则,鼓励学生自主探索,认真反思项目过程,学会改进个人的项目式学习方法和模式。在设定项目主题时,教师应尽量选择具有一定挑战性的主题,针对性地制定项目计划,根据学生的小组合作情况适当修正项目计划,结合学生的反思成果调整项目计划和项目内容,持续不断地推进项目,提升学生的项目式学习效度,促使学生深度思考项目主题,自主整理和分析项目证据及项目信息,实现低阶思维向高阶思维的顺利过渡。比如在结合“智能机器人设计”开展项目式学习活动时,教师可以围绕“智能机器人为人类生产、生活带来的便利”开展主题实验研究活动,鼓励学生站在正反两个视角分析智能机器人的利与弊,然后展示学生的项目实验学习成果,实现项目主题、项目推进和项目成果的有效统筹,促使学生持续性探究项目主题。

(三)搭建学习支架,减轻学生的项目式学习压力

在明确项目主题及基本内容后,教师应为学生搭建学习支架,结合基本学前预测学生在项目式学习中可能遇到的问题,搭建多元支架,减轻学生的学习压力,确保学生能够出色完成物理实验项目式学习任务。为了充分发挥支架的多元优势,教师首先应明确项目支架的搭建要求,以学生为主体,以为学生提供解决问题的方法和途径为目的,确保学生充分发挥自身的聪明才智,在支架的帮助下独立解决物理实验难题。在初次接触项目式学习时,学生频频碰壁,学习思路比较混乱。教师可以展示经典范例,为学生提供学习参照,让学生在学习支架的帮助下自主设计物理实验方案,带着项目任务探索物理知识。在确保学生进入项目式学习状态后,教师可以为学生提供指导意见和建议,比如为学生提前准备可参考的书籍,上传物理实验背景资料,购买实验材料,扫清学生的物理实验障碍。其次,教师需要做好摸底工作,全面分析基本学情,了解学生的知识积累、认知期待以及学习基础,结合学生的项目式学习经验针对性地搭建学习支架,适当补充基础知识。师生之间的交流谈心尤为关键,有助于拉近师生距离,增进教师对基本学情的了解。教师应尝试多种师生交流方式,全方位、多角度地分析学生的智力因素及非智力因素,适当开展专题讲座和专题培训,在全面把握和透彻了解学情的基础上设计学习支架。比如在组织开展航模制作的物理实验活动时,为了调动学生的项目式学习积极性,教师应分析基本学情,了解学生对航母构造原理和组装方式的理解。在与学生交流时,教师发现学生对航模基本知识了解较少,教师则可以结合飞机构造原理、航模工具使用方法以及航模分类开展专题讲座,为后续项目式学习活动的组织开展做好准备。比如教师可以围绕“制作水火箭”开展项目式实验学习活动,引导学生分析水火箭成功发射的影响因素,从发射角大小以及火箭的注水量着手,鼓励学生自主实验。结合学生的学习表现,教师可以适当介绍相关的理论知识和制作方法,扫清学生的认知障碍,为学生的项目式学习助力。

(四)坚持问题导向,设计多元项目式学习问题

项目式学习的综合性较强,包含多个学习环节和步骤。为了实现环环相扣,教师应精心设计项目式学习问题,用问题驱动学生,鼓励学生深度剖析项目主题,带着问题学习物理知识,认真完成项目式学习任务。首先,教师需要以项目主题为中心,将其拆分成多元任务,严格遵循问题设计准则,用可落地、可操作的项目式学习问题指导学生的物理实验。确保学生能够在具有一定挑战性的驱动问题指引下保持高涨的实验探究兴趣,朝着项目学习目标认真学习、深度探究[5]。其次,教师需要全面指向物理实验中的关键知识,针对性地设计驱动问题,确保设计的问题符合核心素养的培养要求,为学生的物理实验铺路。再次,教师需要设计具有一定逻辑性的驱动问题,有效整合多元问题,逐步形成问题串,用难易适中的问题引导学生一步一步地解决实践难题。项目式学习前的项目结果预测不容忽略,教师需要在逆向思维的指导下理性分析物理实验结果,站在不同视角设计驱动问题,逐步提升学生的认知高度,调动学生的项目式学习热情。

比如在围绕物理学史开展项目式学习活动,引导学生学习典型的物理实验方案时,教师可以以时间为线索,结合不同时期著名物理学家的物理实验以及研究贡献设计驱动性问题,全面激活学生的思维,调动学生的求知欲。比如在带领学生学习牛顿第二定律时,教师可以围绕“设计能显示加速度大小的装置”开展物理实验活动,指导学生的项目式学习。加速度难以直接测得,学生需要通过间接方式进行实验。教师可以问学生“是否能够将牛顿第二定律转化为测力的大小呢?”,“如何测力的大小呢?”,“在测量恒力时,常见的弹簧测力计有一定的作用,但是在变力后该怎么测呢?”,用多元驱动问题指导学生的项目化学习,理顺学生的物理实验思路,让学生在物理实验兴趣的驱动下结合生活经验全程参与项目探索。

(五)加强团队合作,促进学生的项目式学习分工

高中物理实验教学中的项目式学习比较复杂,非常考验学生的逻辑思维能力和动手操作能力,学生很难依靠一己之力完成所有的项目式学习任务,小组团队合作非常有必要。教师需要结合学生的学习能力、认知水平、兴趣爱好以及学习习惯科学设置团队合作学习小组,让学生在小组内部团队合作实现科学分工,协作完成项目式学习任务,逐步形成较强的团队合作意识和集体荣誉感。首先,教师需要明确学生的分工。在精心制定项目式学习计划时,教师应将主导权交给学生,让学生自主分配小组成员的项目式学习任务,调动全体成员的积极性。组长负责制取得的效果较好,教师可以将自荐和指派小组长相结合,挑选出学习基础扎实、思维品质好且具有一定统筹能力的学生,让学生担任项目式学习小组的组长,鼓励小组长细化项目式学习任务。然后委派比较热心的学生担任小组监督员,督促学生完成项目式学习任务,确保学生能够互帮互助、取长补短。

其次,教师应尝试多种监控策略,密切关注基本学情,协调和平衡教学预设及教学生成,保障最佳的项目化学习成果。对于周期较长的项目式学习任务,教师需要组织开展小组会议,制定合作协议,规范团队成员的言行举止,确保学生能够实现自我教育、自我督促和自我管理[6]。比如全体成员及时参与小组会议,无法参与会议时应提前请假;如果故意缺勤和迟到,需要接受惩罚;在小组内部协商和合作时,成员之间不得互相攻击和讽刺;全体成员都需要承担相应的项目任务,如果因为主观原因没有完成项目分工,就应接受其他成员的惩罚。通过这种形式全面监督学生,规范学生的项目式学习行为。为了确保全体学生自觉遵守项目式学习规范和小组内部合作协议,教师应遵循公平公正公开的准则,实现奖惩并举,促进学生的良性合作和互相竞争,让学生在“你追我赶”的学习氛围中认真完成项目式学习任务。在物理实验活动的间隙,教师还应抓住契机适时适当地抛出问题,督促学生的项目式学习,及时指出学生的不足。当学生在小组内部通力合作时出现冲突和矛盾时,教师应及时介入其中,扮演“调解员”的角色,为学生排忧解难、答疑解惑。

(六)实现多元评价,反思学生的项目式学习成果

传统的高中物理教学评价局限于教师总结性评价,教师结合书面测试评价学生的学习效果,实质的评价模式比较单一,评价指标较为传统,极大阻碍了学生的全面成长及发展,学生的物理核心素养停滞不前。基于此,教师应打破教学传统,尝试多元化的教学评价模式,构建立体成熟的教学评价体系,充分发挥教学评价的督促作用、反馈作用和激励作用。其中教学评价主体的多元化尤为关键,教师可以将教师评价与学生的自我评价相结合,组织开展项目汇报活动,及时反馈基本学情,通过形成性评价调动学生的项目式学习热情,鼓励学生在项目式学习中自主改进和自主反思。为了提升学生的项目式学习效果,教师还应结合具体的项目式学习内容调整评价思路及方向,充分发挥形成性评价和终结性评价的多元作用。

首先,在形成性评价中,教师需要关注学生的项目式学习表现,了解学生的学习态度和学习行为,科学划分评价维度。学生在项目式学习过程中的团队合作能力、信息收集能力以及情感态度是主要的评价指标,关乎最终的教学评价成果。教师应理顺思路,掌握形成性评价的基本要领,实现高效评价。在评价学生信息收集能力时,教师应了解学生的信息收集方法和渠道,分析学生与团队成员的信息共享意识,综合考量学生的信息汇总能力及分类能力;在评价学生团队合作能力时,教师则应分析学生是否能够在小组合作中与他人良性竞争,是否能够有效处理冲突和意见,是否能够主动为他人提供帮助,实现共同进步;在评价学生情感态度时,教师需要考量学生的学习兴趣、学习动机、团队贡献度、项目式学习活动的参与积极性以及自主学习意识,有效统整多个形成性评价指标,精心制定形成性评价表,保障教学评价的公正性、公平性、全面性和客观性[7]。其次,教师应注重结果性评价。结果性评价以评价项目式学习成果为主,涉及成果汇报展示和项目式学习作品展示两个层面,教师应结合成果汇报展示以及项目作品展示开展结果性评价工作。在评价学生项目作品时,教师应了解学生物理实验方案的科学性,分析学生的实验创新度以及实验成果的可推广性。在汇报展示时,教师则应考量学生对物理实验知识的掌握情况,分析学生的物理实验表达能力以及汇报能力,坚持批判性评价,在肯定学生出色表现的同时指出学生的不足,保障最佳的教学评价成果,鼓励学生自主反思个人的项目式学习行为,调整后续的项目式学习思路及方向。

结语

综上所述,在高中物理实验教学中开展项目式学习活动时,物理教师需要综合考量主客观影响因素,理性分析项目式学习的基本内涵,严格遵循教学准则,始终站在学生的视角思考和分析问题,全面激活学生的思维,提升学生的物理核心素养。项目教学前的充分准备、项目教学实施中的恰当引导和项目教学后的科学评估缺一不可,高中物理教师需要意识到自身的多元角色和育人重担,全面强化学生的主体地位和知识印象。让学生在自由宽松、和谐友爱的项目式学习氛围中认真探索物理知识,深度分析物理实验背后的知识原理,实现活学活用和轻松上阵。

参考文献

[1] 吴志山.基于项目式学习的高中物理实验探究教学——以"用发光二极管制作电源指示灯"为例[J].物理教师, 2023(11):57-60.

[2] 袁加兴.项目式学习的高中物理实验专题复习课探索——以新人教版"导体电阻率的测量"为例[J].物理教师, 2022, 43(4):85-87.

[3] 林乐鑫.基于以概念为导向的高中物理微项目式学习实践——以"全反射"教学为例[J].物理教师, 2022, 43(3):5.

[4] 马正平.试述项目式学习在高中物理教学中的应用[J].求知导刊, 2022(20):3.

[5]   ,曾桂芳,钟万城,等.大学物理实验综合性与设计性实验项目探索[J].创新教育研究, 2024, 12(4):6.DOI:10.12677/ces.2024.124239.

[6] 张惠钰.高中物理项目式学习设计策略探讨[J].物理教师, 2017(9):3.

[7] 徐明树.项目式学习在高中物理教学中的实践研究[D].西南大学,2020.

作者简介;

   吴健 福建莆田人 本科 三明教育学院高级教师 主要从事中学物理教育研究


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