核心素養(yǎng)導向的原始問題項目式教學策略研究

卞志榮 陳 怡

(江蘇省天一中學,江蘇 無錫 214101)

《普通高中物理課程標準(2017年版)》將高中物理學科核心素養(yǎng)提煉為物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任4個方面．學科活動是學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的主要路徑,而項目式學習是基于學生認知活動的“做中學”,正在物理教學中逐步得到應用,我們正在積極探索原始問題項目式教學的有效策略以促進項目式教學質量的提高和素養(yǎng)培養(yǎng)的力度．

1 原始物理問題項目式教學概述

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

(1) 以學生為教學活動的中心,注重調動學生積極性和主動性,關注學生在學習過程中主體地位的實現(xiàn),以此為教學活動的起點和根本原則．

(2) 以素養(yǎng)培養(yǎng)為組織教學活動的根本目標,通過科學選擇教學方式,激發(fā)學生的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力,打破以往“分數(shù)第一”的考核標準,提高學生的綜合能力．

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

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

實施流程如圖1．

圖1

2 原始問題項目式教學策略研究

教學策略是以一定的教學觀念和教學理論為指導,為完成特定的教學目標或教學任務,而采取的教學活動程序、方法、形式和媒體等因素的總體考慮．

教學策略的好壞直接影響教學質量,教學策略的質量可以從教學效果、教學效率、教學吸引力3個方面來衡量．為了使學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落地生根,原始物理問題項目式教學需要采取恰當?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 項目背景設計的情境化策略

課程標準明確指出:創(chuàng)設情境進行教學,對培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)具有關鍵的作用．要求教師在教學設計和教學實施過程中重視情境的創(chuàng)設．在物理概念的建立、物理規(guī)律的探究需要創(chuàng)設問題情境;在應用物理知識解決具體問題時應結合具體的實際情境．

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

以“高空拋雞蛋制作項目”為例,雞蛋是學生熟知的生活用品,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)了學生好奇心和創(chuàng)造激情．但同一個項目學習呈現(xiàn)給學生的情境不一樣,對學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生將項目制作要求進行改變如下.

情境1.要求學生設計并制作保護裝置使雞蛋從學?？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準,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 項目內容設計的整體化策略

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

例如,電與人們生活息息相關,無處不在,無時不有．安全用電成了人們關注的焦點之一．隨著科學技術的發(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、靈敏．為了促進學生對家用保安器工作原理的探究和電路結構的設計,我們利用思維導圖把該項目中需要用到的知識點進行歸納總結(如圖3),為學生進行項目設計提供一些信息和思路鋪墊．

圖3

2.3 項目活動設計的深度化策略

從學科角度來說,教學要有深度,即要體現(xiàn)學科本質,用學科特有的精神和文化打造學生的學科素養(yǎng),用學科特有的魅力和美感激發(fā)學生學習的內驅力．采用項目式教學活動設計的深度化策略,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科結構的把握不夠或對學科知識的理解不足,從而降低了項目式教學的品質與深度．

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用上,就會導致項目知識的淺層化．高中對光的再學習、再研究的意義就不大了．如果我們從當今社會的熱點問題進行導入,項目活動設計的深度就大不一樣了．

圖4

導入事件: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)調召開的新聞發(fā)布會,同時在全球包括我國在內的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光年外的大質量星系M87中心超大質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)狀不對稱結構是由于強引力透鏡效應和相對論性射束(beaming)效應所造成的．由于黑洞的旋轉效應,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 改善學生思維的淺層化

學生思維的淺層化表現(xiàn)為僅能進行機械化模仿,沒有對項目本質層面的深度思考;思維處于無序狀態(tài),不能從整體上構建知識的聯(lián)系．深度化策略要求不僅要關注知識和技能,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．項目的活動設計要體現(xiàn)出物理學科在培養(yǎng)學生方面的獨特性,包括:意念的表達能力與將理念轉化為操作方案的能力;知識的整合、應用及物化的能力;面向真實世界和物質世界進行創(chuàng)造的能力;基于可靠性、性價比的方案權衡和優(yōu)化的能力;將有形的創(chuàng)造物轉化為無形的智慧、將無形的智慧轉化為有形創(chuàng)造物的能力．

例如,在“水火箭設計與制作”項目的活動設計中,讓學生經(jīng)歷多次實踐與認識的循環(huán),建構物理知識,應用技術原理,體悟設計過程,形成構思、選材、制作、試驗、評價等設計流程的有序、高效推進．學生通過小組設計方案,并對不同方案進行比較權衡,確定最終方案,不僅在技術上要飛得高,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,學生總結道: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“學會”變成“會學”,在“動手”與“動腦”之間保持平衡,并能夠從“動手做”走向“動腦做”;通過設計比賽使我們直觀了解了導彈、運載火箭的發(fā)射升空、回收的過程,導彈的飛行與飛機的飛行原理及不同點;進一步應用所學知識如牛頓第一、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和飛行力學等方面知識．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．學生反思了失敗的教訓:如箭體用大可樂瓶, 結果發(fā)射時動力不足或方向失調;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)驗和心理素質較差導致手忙腳亂等等．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

項目式教學中的自主化策略指的是學生自主完成項目學習各環(huán)節(jié)任務和目標,在整個活動過程中體會豐富多彩的學習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,教師應充分認可學生的能力,給予學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?shù)母深A,盡可能使學生經(jīng)歷完整的研究過程．研究表明,當學生自主選擇和制定項目時,在項目學習過程中學生會更容易形成對項目、對個人和對小組的負責的態(tài)度．其次,鑒于原始問題的復雜性和多樣性,教師應持開放的態(tài)度,鼓勵學生提出多種解決方案并進行實踐,經(jīng)歷提出方案、嘗試應用、反思優(yōu)化的過程,給予學生更多解決問題的空間．最后,保證學生參與項目的深度和廣度．相較于傳統(tǒng)教學方式,項目學習要求學生投入更多的時間和精力,教師應給予學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,切實保證學習的質量．

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

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

(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 項目教學評價的多元化策略

科學有效的評估體系是有效實施項目學習的重要保障．通過“多元化”評價機制,幫助學生樹立學習信心,激發(fā)學生學習研究的內驅力,讓學生品嘗到成功的喜悅等．由于項目式教學是以小組為教學活動的基本單位,通過小組內成員分工協(xié)作去達成小組共同目標,并以小組活動的整體效果為教學評價的主要指標．所以必須將過程性評價和終結性評價相結合,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,應讓學生清晰和理解評價的具體要求,給予學生自我回顧與反思的機會,幫助學生實現(xiàn)自我管理和行為修正．

例如,我們在“核心素養(yǎng)導向的原始問題項目式教學”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、師評相結合;“項目作品”由班級、學習、社區(qū)、網(wǎng)絡等多渠道結果性評價．評價表的一部分設計如表1所示.

表1

3 結語

將項目學習融入至物理學科教育中,可彌補傳統(tǒng)課程教育體系的不足,增加課程教育的科學性．原始問題項目式教學比較重視學生的主體地位,將一個相對獨立的項目交由學生自己處理,信息的收集、方案的設計、項目實施及最終評價,都由學生自己負責,學生的積極性、主動性和創(chuàng)造性得到了充分地發(fā)揮,學習內驅力也得到了增強,自然在項目任務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．只要我們精心設計,精準施策,原始問題項目式教學一定能在核心素養(yǎng)培養(yǎng)的道路上邁出堅實的步伐．