融合STSE教育理念的高中物理項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

摘" "要：STSE教育理念強(qiáng)調(diào)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境之間的聯(lián)系，注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和綜合能力。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)則以實(shí)際問(wèn)題為導(dǎo)向，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)參與實(shí)際項(xiàng)目來(lái)學(xué)習(xí)和掌握知識(shí)。以“電磁驅(qū)動(dòng)甩膜儀的設(shè)計(jì)與制作”為實(shí)踐案例，探討將STSE教育理念與高中物理項(xiàng)目式學(xué)習(xí)相結(jié)合的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；STSE教育；高中物理

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " " 文章編號(hào)：1003-6148（2025）1-0084-5

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是一種建構(gòu)性的教與學(xué)模式，教師通過(guò)項(xiàng)目化的學(xué)習(xí)任務(wù)指導(dǎo)學(xué)生，基于真實(shí)情境提出問(wèn)題，并利用相關(guān)知識(shí)與信息資料開(kāi)展研究、設(shè)計(jì)和實(shí)踐操作，最終能夠解決所提出的問(wèn)題、展示和分析項(xiàng)目成果。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)研究大致可以分為三類(lèi)：實(shí)物設(shè)計(jì)與實(shí)施［1-2］，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計(jì)［3-4］，以及某種導(dǎo)向下的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)［5-6］。在實(shí)踐應(yīng)用中，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)面臨以下問(wèn)題：①缺乏統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；②教育理念與項(xiàng)目式學(xué)習(xí)融合在實(shí)踐中未得到落實(shí)；③實(shí)際教學(xué)過(guò)程與現(xiàn)實(shí)生活脫節(jié)，未能有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。STSE是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、社會(huì)（Society）、環(huán)境（Environment）的英文縮寫(xiě)［7］。STSE教育理念以可持續(xù)發(fā)展為根本目標(biāo)，結(jié)合教育實(shí)踐活動(dòng)，將科學(xué)知識(shí)與科技發(fā)展、社會(huì)現(xiàn)象及生態(tài)環(huán)境相關(guān)聯(lián)?；赟TSE教育理念的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)以問(wèn)題為導(dǎo)向，整合科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境，不僅使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中掌握學(xué)科知識(shí)，提高核心素養(yǎng)，逐漸形成適應(yīng)終身發(fā)展的良好品格與能力，還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。因此，將項(xiàng)目式學(xué)習(xí)引入高中物理教學(xué)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)踐能力具有重要意義。

1" " 設(shè)計(jì)流程

基于上述STSE教育理念，結(jié)合高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)、教材內(nèi)容和學(xué)生情況，STSE教育理念下的高中物理項(xiàng)目式學(xué)習(xí)應(yīng)包括項(xiàng)目背景、項(xiàng)目主題、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施、項(xiàng)目成果展示以及項(xiàng)目評(píng)價(jià)六個(gè)環(huán)節(jié)。本文以電磁感應(yīng)中“電磁驅(qū)動(dòng)甩膜儀的設(shè)計(jì)與制作”為例，探討基于STSE教育理念的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用。具體設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

2" " 應(yīng)用實(shí)例

2.1" " 分析項(xiàng)目背景

以電磁感應(yīng)為原理制作成的器材被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，例如家用電磁爐、真空冶煉爐、安檢門(mén)以及電器列車(chē)中的電磁制動(dòng)器等，這些應(yīng)用使我們的生活更加安全與便捷?！皽u流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)”是人教版高中物理選擇性必修第二冊(cè)“電磁感應(yīng)”主題下的內(nèi)容。根據(jù)普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)該部分后已形成渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的基本概念，并理解其產(chǎn)生原理。然而，由于缺乏針對(duì)該部分的教具，學(xué)生對(duì)其實(shí)際應(yīng)用的認(rèn)識(shí)不足。此前，學(xué)生具備使用簡(jiǎn)單工具設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，能夠設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的電路，并具有較強(qiáng)烈的動(dòng)手欲望。通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，能夠有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

2.2" " 明確項(xiàng)目主題

確定主題是指在教材中選擇合適的內(nèi)容，根據(jù)具體情境和教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)一個(gè)或者多個(gè)項(xiàng)目。主題決定教學(xué)效果的好壞，應(yīng)該基于學(xué)情分析主題的難易程度，充分考慮到學(xué)生的興趣和主動(dòng)性，還需要保證教學(xué)條件能夠支撐項(xiàng)目的順利進(jìn)行。結(jié)合項(xiàng)目背景及學(xué)生的能力，確定項(xiàng)目主題為“電磁驅(qū)動(dòng)甩膜儀的設(shè)計(jì)與制作”。

2.3" " 項(xiàng)目設(shè)計(jì)

2.3.1" " 制訂項(xiàng)目目標(biāo)

項(xiàng)目目標(biāo)是指導(dǎo)、實(shí)施與評(píng)價(jià)項(xiàng)目的基本依據(jù)。根據(jù)物理課程標(biāo)準(zhǔn)要求，制訂“電磁驅(qū)動(dòng)甩膜儀的設(shè)計(jì)與制作”的項(xiàng)目目標(biāo)，如表1所示。

2.3.2" " 設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題及子問(wèn)題

驅(qū)動(dòng)問(wèn)題及學(xué)生活動(dòng)的設(shè)計(jì)是有效開(kāi)展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的關(guān)鍵步驟［8］。一個(gè)好的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題應(yīng)具備整體性、多元性、情境性和探究性的特點(diǎn)，這與STSE教育理念所強(qiáng)調(diào)的特征相契合。它強(qiáng)調(diào)問(wèn)題的整體性，以保持項(xiàng)目的連貫性和一致性；強(qiáng)調(diào)問(wèn)題的多元性，引導(dǎo)學(xué)生從多個(gè)角度看待問(wèn)題，提升思辨能力；強(qiáng)調(diào)問(wèn)題的情境性，以增強(qiáng)學(xué)生的代入感，使他們?cè)陧?xiàng)目完成后獲得成功的喜悅，從而提升學(xué)習(xí)積極性；強(qiáng)調(diào)探究性，以培養(yǎng)學(xué)生勇于探索的科學(xué)精神。在“電磁驅(qū)動(dòng)甩膜儀的設(shè)計(jì)與制作”項(xiàng)目中設(shè)計(jì)了一級(jí)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題及其子問(wèn)題，如表2所示。

2.3.3" " 設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)支架

支架的搭建是后續(xù)項(xiàng)目能夠順利進(jìn)行的必要條件。在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，為確保項(xiàng)目高效開(kāi)展，教師需分析學(xué)生情況及教學(xué)內(nèi)容，針對(duì)學(xué)生在項(xiàng)目過(guò)程中可能遇到的困難提供必要的支持，搭建學(xué)習(xí)支架。結(jié)合前面設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，在“電磁驅(qū)動(dòng)甩膜儀的設(shè)計(jì)與制作”項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，必要的學(xué)習(xí)支架包括：①涉及渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的原理，以及它們?cè)趯?shí)際生活中的應(yīng)用；②實(shí)踐型支架：包括CAD繪圖軟件的使用方法、內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與電路焊接，以及金屬圓盤(pán)打孔技術(shù)等。

2.3.4" " 學(xué)生分組及成果預(yù)期

給學(xué)生分組應(yīng)該遵循組間同質(zhì)、組內(nèi)異質(zhì)的原則［9］。通過(guò)對(duì)班上學(xué)生的分析，將全班學(xué)生依據(jù)學(xué)習(xí)成績(jī)、性格特點(diǎn)和能力強(qiáng)弱合理分組，要求小組成員自行推舉一名組長(zhǎng)進(jìn)行管理。分組過(guò)程中需注意公平原則，確保每一位成員都有平等的機(jī)會(huì)參與項(xiàng)目。

在活動(dòng)前，教師應(yīng)對(duì)項(xiàng)目成果有一定的預(yù)期，并為學(xué)生設(shè)定合理的彈性范圍，避免設(shè)定難度過(guò)大，讓學(xué)生感到無(wú)法實(shí)現(xiàn)。對(duì)“電磁驅(qū)動(dòng)甩膜儀的設(shè)計(jì)與制作”項(xiàng)目的預(yù)期如下：能夠解釋電磁驅(qū)動(dòng)甩膜儀的原理，加深對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解，并成功設(shè)計(jì)與制作電磁驅(qū)動(dòng)甩膜儀。

2.4" " 項(xiàng)目實(shí)施及成果展示

項(xiàng)目成果展示沒(méi)有固定模式，可以通過(guò)匯報(bào)、圖表、文字材料和制作產(chǎn)品等多種形式進(jìn)行。在小組展示時(shí)，其他小組會(huì)對(duì)該小組進(jìn)行評(píng)價(jià)和評(píng)分，同時(shí)補(bǔ)充有疏漏的地方，對(duì)于有疑問(wèn)的部分可在展示結(jié)束后提出，由展示組進(jìn)行解答。本項(xiàng)目的具體實(shí)施過(guò)程如表3所示，學(xué)生在教師的幫助下設(shè)計(jì)完成的電磁驅(qū)動(dòng)甩膜儀結(jié)構(gòu)原理圖如圖2所示，制作的電磁驅(qū)動(dòng)甩膜儀實(shí)物圖如圖3所示。

2.5" " 項(xiàng)目評(píng)價(jià)

項(xiàng)目評(píng)價(jià)在整個(gè)項(xiàng)目開(kāi)展過(guò)程中具有不可替代的重要性，能夠提升教學(xué)質(zhì)量。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)量表的制作應(yīng)遵循評(píng)價(jià)指標(biāo)多樣化和評(píng)價(jià)主體多元化的基本原則，包括學(xué)生組間評(píng)價(jià)、組內(nèi)評(píng)價(jià)和教師評(píng)價(jià)［10］。組間評(píng)價(jià)側(cè)重項(xiàng)目成果的評(píng)估，組內(nèi)評(píng)價(jià)側(cè)重于小組成員在項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中的科學(xué)探究態(tài)度及主動(dòng)性，而教師評(píng)價(jià)則關(guān)注學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成情況?！半姶膨?qū)動(dòng)甩膜儀的設(shè)計(jì)與制作”項(xiàng)目評(píng)價(jià)量表由25%的組間評(píng)價(jià)、25%的組內(nèi)評(píng)價(jià)和50%的教師評(píng)價(jià)組成。

在小組進(jìn)行成果展示后，教師應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中各小組的積極性、結(jié)構(gòu)圖及實(shí)物完成情況、薄膜制備效果，圍繞物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任展開(kāi)評(píng)價(jià)。最后，可以根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果選出該項(xiàng)目的最佳小組，上臺(tái)分享經(jīng)驗(yàn)，鼓勵(lì)小組之間互相學(xué)習(xí)與進(jìn)步，從而在班級(jí)中形成良性競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境。

3" " 項(xiàng)目式學(xué)習(xí)反思

不同于傳統(tǒng)教學(xué)模式，STSE教育理念下的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)注重創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，讓每個(gè)學(xué)生都能積極參與。在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生需要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、處理數(shù)據(jù)，從而培養(yǎng)科學(xué)思維能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和數(shù)據(jù)分析能力。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)還要求學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題，并通過(guò)小組合作完成項(xiàng)目，增強(qiáng)合作能力和溝通能力。此外，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)能夠引導(dǎo)學(xué)生思考科學(xué)與社會(huì)的關(guān)系，促進(jìn)對(duì)科學(xué)社會(huì)問(wèn)題的討論與思考。以“電磁驅(qū)動(dòng)甩膜儀的設(shè)計(jì)與制作”為例，該項(xiàng)目涉及電磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用，貼近科技前沿。在項(xiàng)目過(guò)程中以小組為單位，有利于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神，提高學(xué)習(xí)興趣?；赟TSE教育理念，項(xiàng)目完成過(guò)程中涉及電動(dòng)機(jī)和繪圖軟件的使用，同時(shí)融入對(duì)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與環(huán)境保護(hù)意識(shí)的培養(yǎng)，提升物理學(xué)科素養(yǎng)。

然而，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在實(shí)際教學(xué)中仍存在一些問(wèn)題：

（1）學(xué)生之間在學(xué)術(shù)能力、實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作能力方面差異較大，如何滿足不同學(xué)生的需求是一個(gè)挑戰(zhàn)。

（2）項(xiàng)目式學(xué)習(xí)需要較長(zhǎng)的時(shí)間周期，與高中物理課程緊湊的教學(xué)進(jìn)度存在沖突，時(shí)間安排過(guò)短難以讓全體學(xué)生融入，無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果，而時(shí)間安排過(guò)長(zhǎng)則可能導(dǎo)致教學(xué)進(jìn)度緩慢。這些矛盾需要教師妥善調(diào)和。

4" " 總" 結(jié)

盡管項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在實(shí)施過(guò)程中可能會(huì)遇到一些困難與問(wèn)題，但通過(guò)教師的引導(dǎo)和學(xué)生的積極參與，基于STSE教育理念的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的實(shí)施可以有效提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)踐能力。因此，這種學(xué)習(xí)方式在高中物理教學(xué)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。在未來(lái)的研究中，可以進(jìn)一步深入探討如何解決項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中的難題，以促進(jìn)其在高中物理教學(xué)中的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

［1］劉震.基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的高中物理活動(dòng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施——以“手機(jī)無(wú)線充電裝置的設(shè)計(jì)與制作”為例［J］.中學(xué)物理，2023，41（17）：34-36.

［2］張斌.項(xiàng)目式學(xué)習(xí)引領(lǐng)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施——以“手搖式手電筒”為例［J］.中學(xué)物理，2023，41（11）：45-46.

［3］夏煜明，羅世洪.以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)落實(shí)物理核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)——以“電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用”教學(xué)為例［J］.物理教學(xué)，2022，44（3）：21-24.

［4］王秀英，萬(wàn)欣欣，李春密.基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計(jì)——以“圓周運(yùn)動(dòng)”教學(xué)為例［J］.物理教學(xué)，2022，44（3）：2-5，8.

［5］肖建華.基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)導(dǎo)向的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)［J］.高考，2021（26）：41-42.

［6］林樂(lè)鑫.基于以概念為導(dǎo)向的高中物理微項(xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)踐——以“全反射”教學(xué)為例［J］.物理教師，2022，43（3）：22-25，30.

［7］王慧，馮霞.融合STSE教育理念的教學(xué)設(shè)計(jì)——以“宇宙航行”為例［J］.中學(xué)物理教學(xué)參考，2022，51（11）：40-42.

［8］李文卓，邵明輝，朱堯.大概念背景下的物理項(xiàng)目式學(xué)習(xí)——以“橋的設(shè)計(jì)”為例［J］.物理教學(xué)探討，2023，41（7）：65-69.

［9］程健.基于微項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計(jì)——以“單擺”為例［J］.湖南中學(xué)物理，2023，38（4）：59-61，90.

［10］吳瀟.用學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)促核心素養(yǎng)落地——高中物理教學(xué)評(píng)價(jià)的策略探析［J］.中學(xué)物理教學(xué)參考，2020，49（1）：83-85.

（欄目編輯" " 賈偉堯）