核心素養(yǎng)導(dǎo)向的原始問題項目式教學(xué)策略研究

卞志榮 陳 怡

(江蘇省天一中學(xué),江蘇 無錫 214101)

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》將高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)提煉為物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任4個方面．學(xué)科活動是學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的主要路徑,而項目式學(xué)習(xí)是基于學(xué)生認知活動的“做中學(xué)”,正在物理教學(xué)中逐步得到應(yīng)用,我們正在積極探索原始問題項目式教學(xué)的有效策略以促進項目式教學(xué)質(zhì)量的提高和素養(yǎng)培養(yǎng)的力度．

1 原始物理問題項目式教學(xué)概述

“原始問題項目式教學(xué)”是“以原始問題為情境,以項目為主線、學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”的一種教學(xué)模式(方法)．學(xué)生通過項目的有序推進,在學(xué)習(xí)、研究中成長和發(fā)展．其基本特點可以概括如下.

(1) 以學(xué)生為教學(xué)活動的中心,注重調(diào)動學(xué)生積極性和主動性,關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中主體地位的實現(xiàn),以此為教學(xué)活動的起點和根本原則．

(2) 以素養(yǎng)培養(yǎng)為組織教學(xué)活動的根本目標(biāo),通過科學(xué)選擇教學(xué)方式,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力,打破以往“分?jǐn)?shù)第一”的考核標(biāo)準(zhǔn),提高學(xué)生的綜合能力．

(3) 將教學(xué)活動延伸到課堂之外,引導(dǎo)學(xué)生通過實驗、實踐、活動的方式發(fā)現(xiàn)問題,解決問題．

(4) 在團隊合作中,強調(diào)學(xué)生團結(jié)互助、習(xí)作交流,與教師和同學(xué)間建立和諧、平等、自由的溝通氛圍,讓學(xué)生在多種合作項目中發(fā)揮優(yōu)勢,相互學(xué)習(xí)．

實施流程如圖1．

圖1

2 原始問題項目式教學(xué)策略研究

教學(xué)策略是以一定的教學(xué)觀念和教學(xué)理論為指導(dǎo),為完成特定的教學(xué)目標(biāo)或教學(xué)任務(wù),而采取的教學(xué)活動程序、方法、形式和媒體等因素的總體考慮．

教學(xué)策略的好壞直接影響教學(xué)質(zhì)量,教學(xué)策略的質(zhì)量可以從教學(xué)效果、教學(xué)效率、教學(xué)吸引力3個方面來衡量．為了使學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落地生根,原始物理問題項目式教學(xué)需要采取恰當(dāng)?shù)牟呗?如圖2,說明:評價多元化策略滲透在每個環(huán)節(jié),故未列在圖中),下面逐一展開加以說明．

圖2

2.1 項目背景設(shè)計的情境化策略

課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出:創(chuàng)設(shè)情境進行教學(xué),對培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)具有關(guān)鍵的作用．要求教師在教學(xué)設(shè)計和教學(xué)實施過程中重視情境的創(chuàng)設(shè)．在物理概念的建立、物理規(guī)律的探究需要創(chuàng)設(shè)問題情境;在應(yīng)用物理知識解決具體問題時應(yīng)結(jié)合具體的實際情境．

情境則是溝通知識和物理思維的橋梁．“情境化”教學(xué)策略解決的是知識和背景、理論和實踐的關(guān)系問題．原始問題項目式教學(xué)“情境化”策略就是通過聯(lián)系生活和學(xué)生已有的經(jīng)驗創(chuàng)設(shè)生活問題情境,將物理問題還原為真實世界的問題,使學(xué)生真正體驗和理解知識的內(nèi)在意義和價值．

以“高空拋雞蛋制作項目”為例,雞蛋是學(xué)生熟知的生活用品,但非常容易破碎,平時保管都需要輕拿輕放,小心翼翼,更何況還要從高空拋下還不碎,激發(fā)了學(xué)生好奇心和創(chuàng)造激情．但同一個項目學(xué)習(xí)呈現(xiàn)給學(xué)生的情境不一樣,對學(xué)生的能力要求和素養(yǎng)培養(yǎng)大不相同．在該項目中我們使用情境化策略針對不同層次的學(xué)生將項目制作要求進行改變?nèi)缦?

情境1.要求學(xué)生設(shè)計并制作保護裝置使雞蛋從學(xué)?？萍紭橇鶚锹涞降孛骐u蛋不碎．

情境2.不僅不碎,還要依據(jù)下落時間長短作為評比標(biāo)準(zhǔn),時間越短,成績越高,同等情況下再看裝置的簡潔、成本和美觀程度,成本低、取材易、外形美觀更佳．

情境3.若實驗裝置不能有任何降落傘、氣球之類可以影響速率的東西,而且實驗時要用統(tǒng)一提供的雞蛋,實驗后還要能把雞蛋從實驗裝置中取出來．

2.2 項目內(nèi)容設(shè)計的整體化策略

項目內(nèi)容設(shè)計的整體化策略強調(diào)內(nèi)容設(shè)計要考慮知識之間的聯(lián)系、學(xué)科內(nèi)和學(xué)科間的有機整合;要以物理學(xué)科核心素養(yǎng)為綱使學(xué)科知識的學(xué)習(xí)與學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)齊頭并進．在設(shè)計項目內(nèi)容時,可以采用思維導(dǎo)圖、知識樹等工具列出知識點,再以物理學(xué)科核心素養(yǎng)為綱對項目進行統(tǒng)整．

例如,電與人們生活息息相關(guān),無處不在,無時不有．安全用電成了人們關(guān)注的焦點之一．隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,觸電事故較以往大大減少,究其原因是人們安全用電的意識逐步加強,另一個原因就是得益于觸電保安器更加科學(xué)、靈敏．為了促進學(xué)生對家用保安器工作原理的探究和電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計,我們利用思維導(dǎo)圖把該項目中需要用到的知識點進行歸納總結(jié)(如圖3),為學(xué)生進行項目設(shè)計提供一些信息和思路鋪墊．

圖3

2.3 項目活動設(shè)計的深度化策略

從學(xué)科角度來說,教學(xué)要有深度,即要體現(xiàn)學(xué)科本質(zhì),用學(xué)科特有的精神和文化打造學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng),用學(xué)科特有的魅力和美感激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力．采用項目式教學(xué)活動設(shè)計的深度化策略,其目的是為了改善知識淺層化和思維淺層化傾向．

2.3.1 改善項目知識的淺層化

項目知識的淺層化主要體現(xiàn)為偏重表面知識和技能,不能深入挖掘知識所蘊含的物理思想與方法．究其原因是由于教師對學(xué)科結(jié)構(gòu)的把握不夠或?qū)W(xué)科知識的理解不足,從而降低了項目式教學(xué)的品質(zhì)與深度．

例如,到了高中對光的研究若是停留在光的反射和折射以及生活中的應(yīng)用上,就會導(dǎo)致項目知識的淺層化．高中對光的再學(xué)習(xí)、再研究的意義就不大了．如果我們從當(dāng)今社會的熱點問題進行導(dǎo)入,項目活動設(shè)計的深度就大不一樣了．

圖4

導(dǎo)入事件:2019年4月10日21時,由黑洞事件視界望遠鏡(Event Horizon Telescope, EHT)合作組織協(xié)調(diào)召開的新聞發(fā)布會,同時在全球包括我國在內(nèi)的6個地方,用5種語言包括漢語聯(lián)合發(fā)布的第一項重大成果——人類拍攝的首張黑洞照片公布于世,如圖4所示．這是5.5×107光年外的大質(zhì)量星系M87中心超大質(zhì)量黑洞的黑洞陰影照片,這張照片于2017年4月拍攝,2年后才“沖洗”出來．圖片中心的暗弱區(qū)域即為“黑洞陰影”,周圍的環(huán)狀不對稱結(jié)構(gòu)是由于強引力透鏡效應(yīng)和相對論性射束(beaming)效應(yīng)所造成的．由于黑洞的旋轉(zhuǎn)效應(yīng),圖片上顯示了上(北)下(南)的不對稱性．它是黑洞存在的直接“視覺”證據(jù),從強引力場的角度驗證了愛因斯坦廣義相對論．

愛因斯坦認為光速是世界上最快的速度,光速是自然速度的極限．那么,光速這么快,它是怎么被測量出來的呢?又為什么逃脫不了黑洞的吸引呢?我們可以再由太陽帆航天器引出光作用在物體上為什么會產(chǎn)生壓力?等一系列深度化問題探究,使學(xué)生認識到人類對光的研究所蘊含的物理思想與方法,避免了項目知識的淺層化．

2.3.2 改善學(xué)生思維的淺層化

學(xué)生思維的淺層化表現(xiàn)為僅能進行機械化模仿,沒有對項目本質(zhì)層面的深度思考;思維處于無序狀態(tài),不能從整體上構(gòu)建知識的聯(lián)系．深度化策略要求不僅要關(guān)注知識和技能,還要挖掘其中所蘊含的“人的存在”,強化有助于思維形成和文化感悟的項目活動,以及體現(xiàn)項目育人整體價值的深度實踐活動．項目的活動設(shè)計要體現(xiàn)出物理學(xué)科在培養(yǎng)學(xué)生方面的獨特性,包括:意念的表達能力與將理念轉(zhuǎn)化為操作方案的能力;知識的整合、應(yīng)用及物化的能力;面向真實世界和物質(zhì)世界進行創(chuàng)造的能力;基于可靠性、性價比的方案權(quán)衡和優(yōu)化的能力;將有形的創(chuàng)造物轉(zhuǎn)化為無形的智慧、將無形的智慧轉(zhuǎn)化為有形創(chuàng)造物的能力．

例如,在“水火箭設(shè)計與制作”項目的活動設(shè)計中,讓學(xué)生經(jīng)歷多次實踐與認識的循環(huán),建構(gòu)物理知識,應(yīng)用技術(shù)原理,體悟設(shè)計過程,形成構(gòu)思、選材、制作、試驗、評價等設(shè)計流程的有序、高效推進．學(xué)生通過小組設(shè)計方案,并對不同方案進行比較權(quán)衡,確定最終方案,不僅在技術(shù)上要飛得高,還要考慮成本、安全、美觀等問題的深度思考．各小組比賽過后的評價反思環(huán)節(jié)精彩絕倫,學(xué)生總結(jié)道:我們憑借自己思想與方法,能夠不斷主動獲取新的知識與技能,由“學(xué)會”變成“會學(xué)”,在“動手”與“動腦”之間保持平衡,并能夠從“動手做”走向“動腦做”;通過設(shè)計比賽使我們直觀了解了導(dǎo)彈、運載火箭的發(fā)射升空、回收的過程,導(dǎo)彈的飛行與飛機的飛行原理及不同點;進一步應(yīng)用所學(xué)知識如牛頓第一、第二、第三定律(慣性、能量守恒定律、作用與反作用)解釋現(xiàn)象;了解一些基本的空氣動力學(xué)和飛行力學(xué)等方面知識．使得我們更加熱愛航天科技,激發(fā)我們刻苦鉆研、善于思考、勇于創(chuàng)新的精神．學(xué)生反思了失敗的教訓(xùn):如箭體用大可樂瓶, 結(jié)果發(fā)射時動力不足或方向失調(diào);尾翼安裝太靠前或尾翼過小、尾翼用材過軟,造成方向性差及速度偏快;比賽前考慮不夠充分、細致,小問題不斷;臨場經(jīng)驗和心理素質(zhì)較差導(dǎo)致手忙腳亂等等．可見,這樣的項目活動具有極強的時代性和思維的深刻性．

2.4 項目完成方式的自主化策略

項目式教學(xué)中的自主化策略指的是學(xué)生自主完成項目學(xué)習(xí)各環(huán)節(jié)任務(wù)和目標(biāo),在整個活動過程中體會豐富多彩的學(xué)習(xí)過程并具有個性化的創(chuàng)造表現(xiàn)．要充分落實自主化策略,首先,教師應(yīng)充分認可學(xué)生的能力,給予學(xué)生自主建立研究團隊,選擇、制定、實施研究項目的機會,只在必要的時候給予適當(dāng)?shù)母深A(yù),盡可能使學(xué)生經(jīng)歷完整的研究過程．研究表明,當(dāng)學(xué)生自主選擇和制定項目時,在項目學(xué)習(xí)過程中學(xué)生會更容易形成對項目、對個人和對小組的負責(zé)的態(tài)度．其次,鑒于原始問題的復(fù)雜性和多樣性,教師應(yīng)持開放的態(tài)度,鼓勵學(xué)生提出多種解決方案并進行實踐,經(jīng)歷提出方案、嘗試應(yīng)用、反思優(yōu)化的過程,給予學(xué)生更多解決問題的空間．最后,保證學(xué)生參與項目的深度和廣度．相較于傳統(tǒng)教學(xué)方式,項目學(xué)習(xí)要求學(xué)生投入更多的時間和精力,教師應(yīng)給予學(xué)生充分的時間來完成項目,使他們能夠挖掘更多信息、探索更多路徑,切實保證學(xué)習(xí)的質(zhì)量．

自主化學(xué)習(xí)的效果如何,往往取決于學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、個人能力和自我約束能力．因此,項目式教學(xué)中的自主化策略強調(diào)在給學(xué)生充分自主空間的前提下,充分發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用．因為學(xué)生的自律性和自主性都存在差異,這將導(dǎo)致他們學(xué)習(xí)有效性的差異．因此,在項目式學(xué)習(xí)中,教師要多提供促進學(xué)生自主發(fā)展的機會,關(guān)注學(xué)生學(xué)科思維和方法等高階思維的形成與發(fā)展,在給予學(xué)生充分自主學(xué)習(xí)空間的前提下,對學(xué)習(xí)過程的引導(dǎo)非常重要．

例如,在家用保安器設(shè)計項目成果交流環(huán)節(jié)中,學(xué)生自主解釋設(shè)計成果(如圖5),教師可以設(shè)計問題,給予學(xué)生腳手架,引導(dǎo)學(xué)生深化探究．

(1) 為什么多開燈不會使保安器切斷電源?

(2) 為什么有人“手——地”觸電時,觸電保安器會切斷電源?

(3) 該保安器能否為雙手“火線——地線”觸電時提供保安?為什么?

圖5

2.5 項目教學(xué)評價的多元化策略

科學(xué)有效的評估體系是有效實施項目學(xué)習(xí)的重要保障．通過“多元化”評價機制,幫助學(xué)生樹立學(xué)習(xí)信心,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)研究的內(nèi)驅(qū)力,讓學(xué)生品嘗到成功的喜悅等．由于項目式教學(xué)是以小組為教學(xué)活動的基本單位,通過小組內(nèi)成員分工協(xié)作去達成小組共同目標(biāo),并以小組活動的整體效果為教學(xué)評價的主要指標(biāo)．所以必須將過程性評價和終結(jié)性評價相結(jié)合,盡可能涉及教師評價、朋輩評價與自我評價等評價方法多元化,達到評估與促進的效果．另外,應(yīng)讓學(xué)生清晰和理解評價的具體要求,給予學(xué)生自我回顧與反思的機會,幫助學(xué)生實現(xiàn)自我管理和行為修正．

例如,我們在“核心素養(yǎng)導(dǎo)向的原始問題項目式教學(xué)”中采用了多元評價機制,具體包括“核心素養(yǎng)”表現(xiàn)性評價;“項目方案”采用自評、互評、師評相結(jié)合;“項目作品”由班級、學(xué)習(xí)、社區(qū)、網(wǎng)絡(luò)等多渠道結(jié)果性評價．評價表的一部分設(shè)計如表1所示.

表1

3 結(jié)語

將項目學(xué)習(xí)融入至物理學(xué)科教育中,可彌補傳統(tǒng)課程教育體系的不足,增加課程教育的科學(xué)性．原始問題項目式教學(xué)比較重視學(xué)生的主體地位,將一個相對獨立的項目交由學(xué)生自己處理,信息的收集、方案的設(shè)計、項目實施及最終評價,都由學(xué)生自己負責(zé),學(xué)生的積極性、主動性和創(chuàng)造性得到了充分地發(fā)揮,學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力也得到了增強,自然在項目任務(wù)完成的過程中提出問題能力、溝通交流能力、解決問題能力、團隊協(xié)作精神以及綜合素養(yǎng)都會得到有效提升．這樣的課堂真正是“生本課堂”“生長課堂”,契合社會發(fā)展進程對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求．只要我們精心設(shè)計,精準(zhǔn)施策,原始問題項目式教學(xué)一定能在核心素養(yǎng)培養(yǎng)的道路上邁出堅實的步伐．