高中生物理學(xué)科素養(yǎng)與研學(xué)活動(dòng)相結(jié)合探索

隨著我國(guó)教育改革的深入推進(jìn)，研學(xué)活動(dòng)作為一種教育教學(xué)模式，越來越受到廣泛關(guān)注。我們正在進(jìn)行廣西教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃課題——“中學(xué)生研學(xué)課程與生態(tài)文明教育結(jié)合的實(shí)踐研究”，以當(dāng)?shù)丶爸苓呚S富的環(huán)境生態(tài)景觀為研學(xué)目的地開展以“生態(tài)文明”為主題的研學(xué)活動(dòng)，旨在完善研學(xué)旅行課程體系的校本課程建設(shè)，有利于學(xué)生了解家鄉(xiāng)生態(tài)文明現(xiàn)狀，推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)。同時(shí)，讓學(xué)生在進(jìn)行生態(tài)文明的研學(xué)活動(dòng)中，將課堂所學(xué)運(yùn)用到實(shí)踐中去，對(duì)家鄉(xiāng)的生態(tài)結(jié)構(gòu)、地形地貌、人文景觀有所了解，提升學(xué)生的地理、生物、語文等學(xué)科素養(yǎng)?；谏鷳B(tài)文明研學(xué)活動(dòng)學(xué)科素養(yǎng)的提升，我們嘗試將活動(dòng)延伸，開展有利于提升物理學(xué)科素養(yǎng)的研學(xué)活動(dòng)，使該課題研究有更大的收獲。新課標(biāo)背景下，高中物理教學(xué)旨在提高學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。本文通過探索高中研學(xué)活動(dòng)與提升物理學(xué)科素養(yǎng)相結(jié)合的有效途徑，為高中物理教育教學(xué)改革提供理論支持和實(shí)踐借鑒。

一、高中生物理學(xué)科素養(yǎng)與研學(xué)活動(dòng)相結(jié)合的策略

（一）確定研學(xué)活動(dòng)主題

在確定研學(xué)活動(dòng)主題時(shí)，教師可以充分考慮高中物理學(xué)科的特點(diǎn)和學(xué)生的發(fā)展需求，做到研學(xué)活動(dòng)與提升物理學(xué)科素養(yǎng)有機(jī)結(jié)合，根據(jù)高中物理教材內(nèi)容和教學(xué)大綱，選擇具有代表性的核心知識(shí)點(diǎn)作為研學(xué)活動(dòng)的主題，如力學(xué)、電學(xué)、天體運(yùn)動(dòng)等相關(guān)知識(shí)內(nèi)容及基本概念和定律都可以作為研學(xué)活動(dòng)的主題。要關(guān)注學(xué)生的興趣愛好和發(fā)展需求，設(shè)計(jì)具有啟發(fā)性和趣味性的研學(xué)活動(dòng)主題。我們可以利用本地旅游資源，在“天坑研學(xué)”中，設(shè)計(jì)以攀巖、速降為主題的研學(xué)活動(dòng)，使學(xué)生在活動(dòng)中體驗(yàn)攀巖、速降的樂趣，引導(dǎo)學(xué)生思考重力的作用，體驗(yàn)自由落體運(yùn)動(dòng)、減速運(yùn)動(dòng)、加速運(yùn)動(dòng)，培養(yǎng)其實(shí)踐能力和物理科學(xué)思維。還可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)操作、技術(shù)制作、課題研究等類型的研學(xué)活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生在研學(xué)活動(dòng)中運(yùn)用跨學(xué)科思維，將物理知識(shí)與其他學(xué)科相結(jié)合，提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。例如，到山上開展“生態(tài)文明”研學(xué)活動(dòng)，帶著學(xué)生觀察風(fēng)力發(fā)電機(jī)，思考發(fā)電原理，可以引入圓周運(yùn)動(dòng)、電磁學(xué)等物理學(xué)科知識(shí)，豐富對(duì)物理現(xiàn)象的直觀認(rèn)知。

（二）創(chuàng)設(shè)實(shí)踐平臺(tái)

高中研學(xué)活動(dòng)與提升物理學(xué)科素養(yǎng)相結(jié)合，還可以通過創(chuàng)設(shè)實(shí)踐平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)。學(xué)校可以把研學(xué)活動(dòng)納入課程體系中，高中生已經(jīng)具備了一定學(xué)科知識(shí)，而且身體機(jī)能已經(jīng)足以完成研學(xué)所需要的素質(zhì)，可以做一些具有更高學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值的研學(xué)活動(dòng)。學(xué)?？梢愿鶕?jù)教材學(xué)習(xí)進(jìn)度，由學(xué)科教師組織開展符合教材內(nèi)容的研學(xué)活動(dòng)，使研學(xué)活動(dòng)更有意義，賦以研學(xué)活動(dòng)更大的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。例如，由物理教師領(lǐng)隊(duì)開展本地水電工業(yè)等建設(shè)的研學(xué)活動(dòng)，提高學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)。學(xué)校還可以與科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)等進(jìn)行合作，組織學(xué)生到科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)、旅游景區(qū)等單位進(jìn)行研學(xué)活動(dòng)，了解物理在實(shí)際應(yīng)用中的重要作用。在研學(xué)過程中，可以邀請(qǐng)物理學(xué)家和行業(yè)專家舉辦講座，讓學(xué)生深入了解物理學(xué)科的前沿動(dòng)態(tài)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。還可以讓專家學(xué)者引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注國(guó)內(nèi)外物理研究的最新進(jìn)展，拓寬他們的學(xué)術(shù)視野。鼓勵(lì)學(xué)生在課余時(shí)間自主進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，參與跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)，如機(jī)器人競(jìng)賽、科技創(chuàng)新大賽等，培養(yǎng)他們的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力；組織物理競(jìng)賽、科學(xué)論壇等活動(dòng)，讓學(xué)生在學(xué)術(shù)交流中提升物理素養(yǎng)。這些活動(dòng)可以將物理、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科知識(shí)融合在一起，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。總之，通過創(chuàng)設(shè)研學(xué)活動(dòng)實(shí)踐平臺(tái)，將高中研學(xué)活動(dòng)與提升物理學(xué)科素養(yǎng)相結(jié)合，有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和物理素養(yǎng)。

（三）多學(xué)科交叉融合

在物理教學(xué)過程中，要盡可能地組織學(xué)生參加各級(jí)物理競(jìng)賽、科技創(chuàng)新大賽等校內(nèi)外的競(jìng)賽。例如，制作鐵絲陀螺科技活動(dòng)，可以讓學(xué)生感受動(dòng)量與沖量的關(guān)系、慣性與質(zhì)量的關(guān)系；投石攻城活動(dòng)，可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)問題的思考。通過競(jìng)賽，激發(fā)學(xué)生的求知欲和競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，提高他們對(duì)物理學(xué)科的興趣，開展豐富多樣的課外活動(dòng)，讓學(xué)生在課余時(shí)間感受到與物理學(xué)相關(guān)的知識(shí)。

在進(jìn)行以“生態(tài)文明”建設(shè)為主題的研學(xué)活動(dòng)，研學(xué)目標(biāo)主題可以結(jié)合高中教材，把高中學(xué)科知識(shí)融入研學(xué)活動(dòng)中，將物理學(xué)科與其他學(xué)科（如地理、化學(xué)、生物等）相結(jié)合，開展跨學(xué)科的研學(xué)活動(dòng)，以提高學(xué)生運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決問題的能力。在研學(xué)活動(dòng)中，教師可以設(shè)計(jì)一些涉及多學(xué)科的課題，讓學(xué)生在解決實(shí)際問題的過程中，體會(huì)到學(xué)科之間的融合與互補(bǔ)。例如，在研究天體物理時(shí)，可以結(jié)合數(shù)學(xué)的建模方法、化學(xué)的物質(zhì)性質(zhì)以及生物的生命現(xiàn)象等多學(xué)科知識(shí)，提高學(xué)生運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決問題的能力；還可以組織學(xué)生進(jìn)行跨學(xué)科的交流和研討，促進(jìn)不同學(xué)科之間的知識(shí)碰撞和思想交流，如邀請(qǐng)其他學(xué)科的教師參與指導(dǎo)，讓學(xué)生在交流中拓寬視野，提高學(xué)科素養(yǎng)。在研學(xué)活動(dòng)中，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)尋找其他學(xué)科與物理學(xué)科的關(guān)聯(lián)點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)科知識(shí)的融合。例如，在研究電磁現(xiàn)象時(shí)，可以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)的計(jì)算方法分析問題，利用化學(xué)的知識(shí)解釋物質(zhì)的性質(zhì)，從多角度深入理解物理現(xiàn)象。學(xué)校可以設(shè)計(jì)多學(xué)科的活動(dòng)主題，讓學(xué)生研學(xué)活動(dòng)中有多方面的收獲，提升他們的綜合素質(zhì)。我們正在開展的以“生態(tài)文明”為主題的研學(xué)活動(dòng)，多學(xué)科交叉的活動(dòng)主題策略有助于提高研學(xué)活動(dòng)的價(jià)值，因勢(shì)利導(dǎo)延伸到與物理相關(guān)的活動(dòng)，引導(dǎo)高中生在研學(xué)活動(dòng)中提升物理學(xué)科素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和跨學(xué)科研究能力。

二、高中生物課學(xué)科素養(yǎng)與研學(xué)活動(dòng)相結(jié)合的分組實(shí)證研究

我們將高一年級(jí)分成兩大組，一組學(xué)生參加有以物理相關(guān)的研學(xué)活動(dòng)（實(shí)驗(yàn)組），另一組沒有參加與物理相關(guān)的研學(xué)。物理教學(xué)過程中，我們進(jìn)行集體備課，盡可能做到統(tǒng)一教案，統(tǒng)一進(jìn)度，練習(xí)、作業(yè)、測(cè)試題都相同。經(jīng)過一段時(shí)間的學(xué)習(xí)之后，對(duì)所學(xué)物理知識(shí)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，參加研學(xué)活動(dòng)的學(xué)生物理平均成績(jī)比未參加研學(xué)活動(dòng)的學(xué)生成績(jī)高20%，這是個(gè)很大的差距。這說明研學(xué)活動(dòng)有助于提高學(xué)生的物理學(xué)習(xí)成績(jī)。原因是在研學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生可以將理論知識(shí)與實(shí)際問題相結(jié)合，加深對(duì)物理概念的理解，提高解決問題的能力。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組學(xué)生的興趣調(diào)查，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的興趣明顯高于對(duì)照組。我們有理由相信，研學(xué)活動(dòng)讓實(shí)驗(yàn)組的學(xué)生感受到了物理學(xué)的魅力，激發(fā)了他們對(duì)物理的熱愛。對(duì)照組學(xué)生僅局限于課堂學(xué)習(xí)，容易導(dǎo)致興趣減弱。實(shí)驗(yàn)組的學(xué)生需要將所學(xué)物理知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問題，這有助于提高他們解決實(shí)際問題的能力。而對(duì)照組學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)過程中，較少有機(jī)會(huì)將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際，因此在面對(duì)實(shí)際問題時(shí)，能力相對(duì)較弱。

通過以上分析，可以得出以下結(jié)論：高中研學(xué)活動(dòng)對(duì)提升物理學(xué)科素養(yǎng)相結(jié)合是有效的，可以提高學(xué)生的物理學(xué)習(xí)成績(jī)和興趣；研學(xué)活動(dòng)還有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際問題解決能力，提高學(xué)生的物理素養(yǎng)。針對(duì)這些結(jié)論，建議教育工作者在物理教學(xué)中注重研學(xué)活動(dòng)的開展，將理論知識(shí)與實(shí)際問題相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的興趣和潛能，提高他們的物理素養(yǎng)。同時(shí)，學(xué)校和家長(zhǎng)也應(yīng)支持學(xué)生參與研學(xué)活動(dòng)，為學(xué)生的全面發(fā)展創(chuàng)造有利條件。

三、創(chuàng)設(shè)物理問題情境研學(xué)活動(dòng)案例分析

案例1：組織高一年級(jí)學(xué)生開展“天坑研學(xué)”活動(dòng)廣西樂業(yè)縣山水奇特，屬于典型的喀斯特地貌，是世界頂級(jí)旅游資源大石圍天坑群景區(qū)所在地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的天坑有28個(gè)，被譽(yù)為“天坑之都”和“世界天坑博物館”。境內(nèi)神秘奇特的大石圍天坑景區(qū)、風(fēng)景如畫的布柳河萬米生態(tài)峽谷、雄偉壯觀的水上天然石拱橋等景點(diǎn)聞名國(guó)內(nèi)外。樂業(yè)縣也因此先后榮獲“世界地質(zhì)公園”“國(guó)際巖溶與洞穴探險(xiǎn)科考基地”“中國(guó)山地戶外運(yùn)動(dòng)基地”“國(guó)家森林公園”“國(guó)家4A級(jí)景區(qū)”“中國(guó)青少年科學(xué)考察探險(xiǎn)基地”等稱號(hào)，并被聯(lián)合國(guó)教科文組織列為“世界自然遺產(chǎn)”中國(guó)候選名錄。

（1）活動(dòng)地點(diǎn)：廣西“國(guó)際巖溶與洞穴探險(xiǎn)科考基地”——樂業(yè)縣黃猄洞天坑。

（2）活動(dòng)主題：喀斯特地質(zhì)科普+攀巖速降運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)。

（3）課程目標(biāo)：觀察并了解喀斯特地質(zhì)和天坑形成的地質(zhì)演變過程；參加在天坑絕壁上開展的攀巖、速降運(yùn)動(dòng)，親身體驗(yàn)自身人體在重力和其他力的作用下加速運(yùn)動(dòng)、減速運(yùn)動(dòng)、勻速運(yùn)動(dòng)的感受；激發(fā)學(xué)生對(duì)地殼運(yùn)動(dòng)的興趣；親身體驗(yàn)物體受力作用的效果，觸發(fā)思考討論力學(xué)問題的熱情。

（4）活動(dòng)內(nèi)容：參觀天坑景區(qū)喀斯特地貌，聽導(dǎo)游員介紹天坑形成過程；參加攀巖運(yùn)動(dòng)和速降運(yùn)動(dòng)活動(dòng)。

（5）總結(jié)評(píng)價(jià)：活動(dòng)結(jié)束后，學(xué)生暢談攀巖和速降活動(dòng)的感受，對(duì)受力分析、速度方向與加速度方向關(guān)系的力學(xué)問題有更深刻的理解；學(xué)會(huì)用運(yùn)動(dòng)學(xué)問題解決生活、環(huán)境、科學(xué)、技術(shù)的問題。

案例2：組織高二年級(jí)學(xué)生開展“天眼研學(xué)”活動(dòng)

2016年9月25日，在貴州省平塘縣落成啟用在世界最大的500 m口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（簡(jiǎn)稱FAST），被譽(yù)為“中國(guó)天眼”，其接收面積達(dá)30個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)。FAST作為一個(gè)多學(xué)科基礎(chǔ)研究平臺(tái)，有能力將中性氫觀測(cè)延伸至宇宙邊緣，通過觀測(cè)中性氫的分布來研究宇宙膨脹速度，并推算暗能量的性質(zhì)。FAST工程選擇地理環(huán)境條件極為嚴(yán)格，一是要求地貌接近其造型，工程開挖量??；二是必須是喀斯特地質(zhì)結(jié)構(gòu)以保障雨水向地下滲透；三是要求周邊山崖陡峭林立，山腳濃蔭落日，為觀測(cè)提供良好的條件。已建成的FAST已成為國(guó)內(nèi)外“生態(tài)文明”及“天文學(xué)科普”旅游勝地。

（1）活動(dòng)地點(diǎn)：中國(guó)“天眼”基地——貴州平塘“天眼”研學(xué)旅游區(qū)。

（2）活動(dòng)主題：天文探秘課程+自然生態(tài)文明系統(tǒng)課程。

（3）課程目標(biāo)：觀察“天眼”基地周邊生態(tài)系統(tǒng)、地質(zhì)環(huán)境，理解基地選址的基本條件；了解中國(guó)天眼的組成及工作原理，掌握與教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)的天文知識(shí)；乘坐模擬航天器，遨游模擬太空，了解行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

（4）活動(dòng)內(nèi)容：實(shí)地參觀“天眼”工程基地地理環(huán)境，生態(tài)保護(hù)情況，聽研學(xué)講解員介紹工程概況及工作原理；走進(jìn)天文體驗(yàn)館，遨游模擬太空。

（5）總結(jié)評(píng)價(jià)：活動(dòng)結(jié)束后，學(xué)生對(duì)宇宙知識(shí)產(chǎn)生極大的興趣，引起對(duì)開普勒行星運(yùn)動(dòng)三大定律的思考與討論。激發(fā)探究宇宙，學(xué)習(xí)航天技術(shù)的熱情，F(xiàn)AST工程是我國(guó)科學(xué)工作者奮發(fā)圖強(qiáng)、立志創(chuàng)新的具體實(shí)踐，可以激發(fā)學(xué)生對(duì)“天眼之父”南仁東的崇敬之情。

案例啟示：

研學(xué)活動(dòng)應(yīng)緊密結(jié)合課程內(nèi)容；活動(dòng)結(jié)束后學(xué)生在教師指導(dǎo)下進(jìn)行總結(jié)和反思，思考活動(dòng)中與物理學(xué)科相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容，感悟在活動(dòng)中收獲的與物理知識(shí)相關(guān)的體驗(yàn)，形成物理素養(yǎng)。

四、研學(xué)活動(dòng)總結(jié)

在以當(dāng)?shù)芈糜钨Y源為載體的研學(xué)活動(dòng)中，可以設(shè)計(jì)融入多學(xué)科的活動(dòng)目標(biāo)，為高中物理教學(xué)問題創(chuàng)建情境研究提供平臺(tái)，通過對(duì)高中研學(xué)活動(dòng)與提升物理學(xué)科素養(yǎng)相結(jié)合的探索，得出一種有效的教學(xué)模式。將高中研學(xué)活動(dòng)與提升物理學(xué)科素養(yǎng)相結(jié)合，有助于培養(yǎng)學(xué)生具備扎實(shí)的物理基礎(chǔ)、科學(xué)思維和創(chuàng)新能力，從而培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng) 。實(shí)證研究結(jié)果表明，該模式有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)、物理學(xué)科素養(yǎng)、實(shí)踐能力等。因此，建議在高中物理教學(xué)中推廣應(yīng)用創(chuàng)建物理問題情境研學(xué)活動(dòng)，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的人才奠定基礎(chǔ)。

【本文系廣西教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2022年度專項(xiàng)課題“中學(xué)生研學(xué)課程與本地生態(tài)文明教育結(jié)合的實(shí)踐——以樂業(yè)縣高級(jí)中學(xué)為例”（課題編號(hào)：2022ZJY17 16）研究成果，作者為課題研究組成員?！?/p>