基于三層進(jìn)階路徑的初中物理數(shù)字資源開發(fā)與創(chuàng)新素養(yǎng)培育實(shí)踐

當(dāng)今，知識的創(chuàng)造、獲取與傳播方式正經(jīng)歷深刻變革。在基礎(chǔ)教育階段，如何有效培育學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)已成為核心議題。《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“課標(biāo)”）明確指出，物理教學(xué)應(yīng)注重學(xué)生創(chuàng)新意識與實(shí)踐能力的培養(yǎng)[11。然而，當(dāng)前數(shù)字資源建設(shè)存在諸多挑戰(zhàn)：資源多為單向輸出，學(xué)生主動創(chuàng)作機(jī)會匱乏；創(chuàng)新素養(yǎng)培育缺乏系統(tǒng)路徑；評價(jià)體系單一，難以全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)過程與創(chuàng)新成果。為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，筆者提出“基礎(chǔ)夯實(shí) 能力拓展 創(chuàng)新輸出”的三層進(jìn)階模式，基于三年教學(xué)實(shí)踐，開發(fā)配套流程與評價(jià)工具，實(shí)現(xiàn)數(shù)字資源建設(shè)與創(chuàng)新素養(yǎng)培育的深度融合，為初中物理教師提供實(shí)證案例與教學(xué)支持[2]

一、痛點(diǎn)與出路：創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)的邏輯起點(diǎn)

當(dāng)前數(shù)字資源建設(shè)存在三方面痛點(diǎn)：資源單向輸出、素養(yǎng)培育斷層、評價(jià)維度單一。筆者基于三年教學(xué)實(shí)踐，形成三層進(jìn)階模式，配套開發(fā)流程與評價(jià)工具，實(shí)現(xiàn)深度融合。

（一）對創(chuàng)新素養(yǎng)的理解

創(chuàng)新素養(yǎng)涵蓋創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力三個(gè)要素。創(chuàng)新意識表現(xiàn)為提問意識和問題表征能力；創(chuàng)新思維通過“五動”形成，即動眼觀察與建模、動耳傾聽協(xié)助、動口思維外顯、動手實(shí)踐創(chuàng)生、動腦概念遷移；創(chuàng)新能力包括實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛢?yōu)化方案能力。這一過程從創(chuàng)新意識的萌芽開始，通過“五動”形成創(chuàng)新思維，最終以完成作品呈現(xiàn)創(chuàng)新能力（如圖1）。

（二）學(xué)校開展創(chuàng)新教育的意義

在基礎(chǔ)教育階段，創(chuàng)新體現(xiàn)為學(xué)生個(gè)體的深刻理解和領(lǐng)悟。學(xué)校創(chuàng)新教育的目標(biāo)是培育學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)，而非將每個(gè)學(xué)生都塑造成革新者和發(fā)明家。創(chuàng)新教育遵循具身認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，符合初中學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律。正如陶行知先生所言“創(chuàng)造力人皆有之”，創(chuàng)新教育不等同于發(fā)明創(chuàng)造，而是要播下創(chuàng)新的種子，培育學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)。

二、三層進(jìn)階路徑的課堂實(shí)施策略

初中學(xué)生具身認(rèn)知發(fā)展的特點(diǎn)是“身體即認(rèn)知載體，感知運(yùn)動系統(tǒng)支撐發(fā)展，環(huán)境作為認(rèn)知延伸”。在課標(biāo)指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)“課標(biāo)實(shí)驗(yàn) 拓展實(shí)驗(yàn) 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”進(jìn)階路徑，引導(dǎo)學(xué)生開展“書中學(xué)與做中學(xué)”實(shí)踐，從“知識輸入、方法內(nèi)化、技能輸出”三個(gè)維度，在日常學(xué)習(xí)中培養(yǎng)創(chuàng)新素養(yǎng)（如圖2）。

（一）分層目標(biāo)設(shè)計(jì)

在課標(biāo)實(shí)驗(yàn)階段，學(xué)生完成規(guī)定的實(shí)驗(yàn)，將知識轉(zhuǎn)化為直觀體驗(yàn)，理解概念，掌握物理實(shí)驗(yàn)方法和解題方法。例如，借助八桂教學(xué)通平臺仿真實(shí)驗(yàn)，規(guī)范測量型實(shí)驗(yàn)操作，制作《基本儀器操作微課集》，包含12個(gè)AR交互視頻，為學(xué)生提供直觀的學(xué)習(xí)資源。

進(jìn)人拓展實(shí)驗(yàn)階段，學(xué)生將課后習(xí)題開發(fā)成可操作的實(shí)驗(yàn)，鼓勵學(xué)生驗(yàn)證解題思路，從而深化對概念的理解。例如，將“密度測量”習(xí)題改編為“鑒別校史館金屬勛章材質(zhì)”項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)作了“液體密度階梯法”等18個(gè)創(chuàng)新方案，顯著提升了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。

在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)階段，學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵要素，運(yùn)用生活物品完成效果相同甚至更優(yōu)的實(shí)驗(yàn)。例如，“視深測量儀”項(xiàng)目不僅獲得了省級獎項(xiàng)，還配套開發(fā)了3D原理演示動畫和誤差分析H5程序，實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新成果的數(shù)字化轉(zhuǎn)化。

（二）教學(xué)組織創(chuàng)新

為實(shí)現(xiàn)三層進(jìn)階，構(gòu)建了“雙師雙空間”教學(xué)模式。物理教師主導(dǎo)線下實(shí)驗(yàn)空間，聚焦方案可行性論證；信息教師入駐線上創(chuàng)作空間，指導(dǎo)視頻剪輯、數(shù)據(jù)可視化。這種模式充分發(fā)揮了兩位教師的專業(yè)優(yōu)勢，為學(xué)生提供了全面的學(xué)習(xí)支持。

（三）三層實(shí)驗(yàn)階段的實(shí)施

課標(biāo)實(shí)驗(yàn)階段，學(xué)生完成規(guī)定的實(shí)驗(yàn)，理解概念，掌握物理實(shí)驗(yàn)方法和解題方法，形成標(biāo)準(zhǔn)化操作能力。此階段以夯實(shí)基礎(chǔ)知識為目標(biāo)，注重實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性和準(zhǔn)確性。

拓展實(shí)驗(yàn)階段，學(xué)生將課后習(xí)題轉(zhuǎn)化為可操作的實(shí)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)踐驗(yàn)證解題思路，從而深化對概念的理解并熟練掌握實(shí)驗(yàn)方法。此階段旨在幫助學(xué)生從多維度理解概念，同時(shí)注重實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的可行性和實(shí)用性。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)階段，學(xué)生自主提出問題、設(shè)計(jì)解決策略并完成實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)知識和能力的遷移與應(yīng)用。此階段以自主探究和創(chuàng)新實(shí)踐為目標(biāo)，注重實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的探索性和原創(chuàng)性。例如，學(xué)生利用生活中常見物品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，不僅驗(yàn)證了物理概念，還培養(yǎng)了創(chuàng)新能力和實(shí)踐技能。

三、數(shù)字資源開發(fā)的課堂實(shí)踐案例

（一）問題導(dǎo)向的資源開發(fā)流程

以“紙橋承重”為例，學(xué)生從平臺現(xiàn)有資源出發(fā)，對比現(xiàn)有橋梁模型，提出“普通A4紙能否承受 5 0 k g 物品”的問題。學(xué)生進(jìn)行三次方案迭代，從圓柱體到三棱柱，再到復(fù)合結(jié)構(gòu)，最終成功設(shè)計(jì)出承重能力達(dá)標(biāo)的紙橋。使用Tracker軟件分析形變數(shù)據(jù)，制作受力可視化課件，將實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果數(shù)字化，形成了數(shù)字資源（如圖3）。

（二）創(chuàng)作工具的應(yīng)用圖譜

在數(shù)字資源開發(fā)過程中，根據(jù)學(xué)生的能力層級推薦不同的創(chuàng)作工具。基礎(chǔ)層學(xué)生可使用剪映、Canva等工具制作實(shí)驗(yàn)過程vlog；進(jìn)階層學(xué)生可利用Arduino、Tracker等工具開發(fā)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)；創(chuàng)新層學(xué)生則可運(yùn)用3DOne、Unity等工具創(chuàng)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境。這些工具的應(yīng)用，不僅提升了資源開發(fā)的效率，而且培養(yǎng)了學(xué)生的數(shù)字素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

（三）數(shù)字資源開發(fā)流程

依托學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，以數(shù)字教材平臺內(nèi)嵌資源為開發(fā)基地，引導(dǎo)學(xué)生在形成物理概念或發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的過程中學(xué)會應(yīng)用知識。學(xué)生從研究平臺內(nèi)嵌資源開始，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)分析需求，梳理出有實(shí)用價(jià)值且平臺上沒有的問題。確定問題后，學(xué)生先明確原理、重點(diǎn)和難點(diǎn)，進(jìn)而尋找策略和解決方案。若實(shí)驗(yàn)失敗，則反思解決策略，重新實(shí)驗(yàn)；若實(shí)驗(yàn)成功，則制成微課或教學(xué)素材，獲得實(shí)驗(yàn)成果（如圖4）。這一過程不僅提升了學(xué)生的創(chuàng)新能力，也為教學(xué)提供了豐富的數(shù)字資源。

四、三維評價(jià)體系的構(gòu)建與應(yīng)用

（一）過程性評價(jià)工具

為全面記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，開發(fā)了實(shí)驗(yàn)報(bào)告單和創(chuàng)作日志。實(shí)驗(yàn)報(bào)告單設(shè)置“誤差溯源”專欄，要求學(xué)生標(biāo)注測量數(shù)據(jù)的不確定度，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。創(chuàng)作日志則記錄每周資源開發(fā)進(jìn)展，形成個(gè)性化成長檔案，為學(xué)生的學(xué)習(xí)過程提供翔實(shí)記錄。

（二）表現(xiàn)性評價(jià)量表

構(gòu)建了“三維九項(xiàng)”評價(jià)矩陣，從創(chuàng)新意識、數(shù)字素養(yǎng)和學(xué)術(shù)規(guī)范三個(gè)維度對學(xué)生進(jìn)行評價(jià)。創(chuàng)新意識關(guān)注問題敏感性和方案獨(dú)特性，基于平臺點(diǎn)贊量進(jìn)行評價(jià)；數(shù)字素養(yǎng)考察工具適切性和可視化水平，采用師生協(xié)同評分；學(xué)術(shù)規(guī)范則利用查重系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)完整性和引用規(guī)范性。這種多維度的評價(jià)方式，全面反映了學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和創(chuàng)新成果（見表1）。

（三）成果應(yīng)用追蹤

建立資源使用反饋機(jī)制，校內(nèi)借助教學(xué)平臺采集資源使用頻次、互動數(shù)據(jù)，校外跟蹤作品在智慧中小學(xué)平臺的下載量、改編量。以“視深和實(shí)深”為例，學(xué)生從生活中發(fā)現(xiàn)問題，經(jīng)歷設(shè)計(jì)、實(shí)施、反思、改進(jìn)、再實(shí)施的過程，最終成功解決問題。這一過程不僅培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)，也為教學(xué)資源庫增添了優(yōu)質(zhì)內(nèi)容。

（四）撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告

學(xué)生填寫“學(xué)生自主開發(fā)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告單”，重現(xiàn)從提出問題到設(shè)計(jì)方案、完成實(shí)驗(yàn)、反思實(shí)驗(yàn)的過程。在“交流評估”環(huán)節(jié)，學(xué)生提出具體的反思和建議，如制作紙筒時(shí)保證圈數(shù)和連接部分長度相同，裁紙張時(shí)邊緣要平整等。這些反思和建議成為不斷累積“創(chuàng)新基礎(chǔ)”的過程。

（五）填寫評價(jià)量表

學(xué)生填寫“學(xué)生自主開發(fā)數(shù)字資源評價(jià)量表”，從確定問題和解決問題兩個(gè)環(huán)節(jié)，以及創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力三個(gè)維度進(jìn)行自我評價(jià)。評價(jià)內(nèi)容包括提出問題、猜想因素、設(shè)計(jì)方案、選擇器材、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論和錄制視頻。教師對照評價(jià)指標(biāo)，量化學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)水平，為教學(xué)改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支持（見表2）。

（六）發(fā)布平臺，共享實(shí)驗(yàn)成果

利用八桂教學(xué)通數(shù)字教材平臺、智慧中小學(xué)平臺、微信公眾號，實(shí)現(xiàn)數(shù)字資源共享。這些平臺不僅拓寬了師生教學(xué)備授課資源的選擇范圍，還接受全國師生的檢視和評價(jià)，促進(jìn)了優(yōu)質(zhì)資源的廣泛傳播。

五、實(shí)踐反思與未來展望

經(jīng)過三年的教學(xué)實(shí)踐，當(dāng)前模式已形成三大特色：資源生成機(jī)制使每個(gè)學(xué)生成為數(shù)字資源的建設(shè)者；素養(yǎng)發(fā)展路徑可視化呈現(xiàn)創(chuàng)新素養(yǎng)進(jìn)階軌跡；評價(jià)改革樣本實(shí)現(xiàn)“創(chuàng)作過程即評價(jià)過程”。未來，將開發(fā)AI輔助評價(jià)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新思維發(fā)展的智能診斷；構(gòu)建區(qū)域聯(lián)創(chuàng)平臺，形成“校際命題一協(xié)同開發(fā)一共享應(yīng)用”生態(tài)；探索數(shù)字資源版權(quán)確權(quán)機(jī)制，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)術(shù)誠信意識。

在2024世界數(shù)字教育大會上，教育部部長懷進(jìn)鵬強(qiáng)調(diào)，教育部將縱深推進(jìn)數(shù)字教育事業(yè)，引導(dǎo)課堂教學(xué)深化應(yīng)用。培育創(chuàng)新素養(yǎng)的三層進(jìn)階路徑模式，以“平臺 + 素材”的數(shù)字資源應(yīng)用模式開展教學(xué)實(shí)踐，利用多樣化的信息技術(shù)開發(fā)數(shù)字資源，構(gòu)建全新的數(shù)字化學(xué)習(xí)模式，為培育初中物理學(xué)科創(chuàng)新素養(yǎng)提供了技術(shù)保證。

總之，在探索培育初中學(xué)生物理學(xué)科創(chuàng)新素養(yǎng)的實(shí)踐中，開展“書中學(xué)與做中學(xué)”相結(jié)合的教學(xué)，要創(chuàng)設(shè)情境，幫助學(xué)生成為優(yōu)秀的問題提出者、解決者。學(xué)校應(yīng)開發(fā)必要資源創(chuàng)作作品，構(gòu)建課程數(shù)字資源庫，在落實(shí)培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)上，更好地促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)發(fā)展。

注：本文系廣西教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2025年度課題“三層進(jìn)階路徑培育創(chuàng)新素養(yǎng)的初中物理學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)的開發(fā)與評價(jià)”（課題編號：2025C701）研究成果。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)：2022年版[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022：33.

[2]李園，黎旭誠，覃翠華，數(shù)字資源與初中物理教學(xué)深度融合的DDP模式：以“浮力”為例[J].中小學(xué)數(shù)字化教學(xué)，2024（2）：61-65.

（作者李園、倪華系廣西南寧市第三中學(xué)教師；黎旭誠系廣西數(shù)智出版?zhèn)髅接邢薰炯夹g(shù)服務(wù)部主任）

責(zé)任編輯：祝元志