融合STSE教育理念的高中物理項目式學(xué)習(xí)

摘" "要：STSE教育理念強調(diào)科學(xué)、技術(shù)、社會和環(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。項目式學(xué)習(xí)則以實際問題為導(dǎo)向，鼓勵學(xué)生通過參與實際項目來學(xué)習(xí)和掌握知識。以“電磁驅(qū)動甩膜儀的設(shè)計與制作”為實踐案例，探討將STSE教育理念與高中物理項目式學(xué)習(xí)相結(jié)合的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：項目式學(xué)習(xí)；STSE教育；高中物理

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A " " 文章編號：1003-6148（2025）1-0084-5

項目式學(xué)習(xí)是一種建構(gòu)性的教與學(xué)模式，教師通過項目化的學(xué)習(xí)任務(wù)指導(dǎo)學(xué)生，基于真實情境提出問題，并利用相關(guān)知識與信息資料開展研究、設(shè)計和實踐操作，最終能夠解決所提出的問題、展示和分析項目成果。項目式學(xué)習(xí)研究大致可以分為三類：實物設(shè)計與實施［1-2］，項目式學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計［3-4］，以及某種導(dǎo)向下的項目式學(xué)習(xí)［5-6］。在實踐應(yīng)用中，項目式學(xué)習(xí)面臨以下問題：①缺乏統(tǒng)一的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；②教育理念與項目式學(xué)習(xí)融合在實踐中未得到落實；③實際教學(xué)過程與現(xiàn)實生活脫節(jié)，未能有效調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。STSE是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、社會（Society）、環(huán)境（Environment）的英文縮寫［7］。STSE教育理念以可持續(xù)發(fā)展為根本目標(biāo)，結(jié)合教育實踐活動，將科學(xué)知識與科技發(fā)展、社會現(xiàn)象及生態(tài)環(huán)境相關(guān)聯(lián)。基于STSE教育理念的項目式學(xué)習(xí)以問題為導(dǎo)向，整合科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境，不僅使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中掌握學(xué)科知識，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)興趣和主動性。因此，將項目式學(xué)習(xí)引入高中物理教學(xué)，對于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和實踐能力具有重要意義。

1" " 設(shè)計流程

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目式學(xué)習(xí)應(yīng)包括項目背景、項目主題、項目設(shè)計、項目實施、項目成果展示以及項目評價六個環(huán)節(jié)。本文以電磁感應(yīng)中“電磁驅(qū)動甩膜儀的設(shè)計與制作”為例，探討基于STSE教育理念的項目式學(xué)習(xí)在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用。具體設(shè)計流程如圖1所示。

2" " 應(yīng)用實例

2.1" " 分析項目背景

以電磁感應(yīng)為原理制作成的器材被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代社會的各個領(lǐng)域，例如家用電磁爐、真空冶煉爐、安檢門以及電器列車中的電磁制動器等，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”是人教版高中物理選擇性必修第二冊“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)動的基本概念，并理解其產(chǎn)生原理。然而，由于缺乏針對該部分的教具，學(xué)生對其實際應(yīng)用的認(rèn)識不足。此前，學(xué)生具備使用簡單工具設(shè)計實驗的能力，能夠設(shè)計簡單的電路，并具有較強烈的動手欲望。通過動手實驗，能夠有效調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

2.2" " 明確項目主題

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)計一個或者多個項目。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)生的興趣和主動性，還需要保證教學(xué)條件能夠支撐項目的順利進(jìn)行。結(jié)合項目背景及學(xué)生的能力，確定項目主題為“電磁驅(qū)動甩膜儀的設(shè)計與制作”。

2.3" " 項目設(shè)計

2.3.1" " 制訂項目目標(biāo)

項目目標(biāo)是指導(dǎo)、實施與評價項目的基本依據(jù)。根據(jù)物理課程標(biāo)準(zhǔn)要求，制訂“電磁驅(qū)動甩膜儀的設(shè)計與制作”的項目目標(biāo)，如表1所示。

2.3.2" " 設(shè)計驅(qū)動問題及子問題

驅(qū)動問題及學(xué)生活動的設(shè)計是有效開展項目式學(xué)習(xí)的關(guān)鍵步驟［8］。一個好的驅(qū)動問題應(yīng)具備整體性、多元性、情境性和探究性的特點，這與STSE教育理念所強調(diào)的特征相契合。它強調(diào)問題的整體性，以保持項目的連貫性和一致性；強調(diào)問題的多元性，引導(dǎo)學(xué)生從多個角度看待問題，提升思辨能力；強調(diào)問題的情境性，以增強學(xué)生的代入感，使他們在項目完成后獲得成功的喜悅，從而提升學(xué)習(xí)積極性；強調(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)動甩膜儀的設(shè)計與制作”項目中設(shè)計了一級驅(qū)動問題及其子問題，如表2所示。

2.3.3" " 設(shè)計學(xué)習(xí)支架

支架的搭建是后續(xù)項目能夠順利進(jìn)行的必要條件。在項目式學(xué)習(xí)中，為確保項目高效開展，教師需分析學(xué)生情況及教學(xué)內(nèi)容，針對學(xué)生在項目過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)計的驅(qū)動性問題，在“電磁驅(qū)動甩膜儀的設(shè)計與制作”項目式學(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)動的原理，以及它們在實際生活中的應(yīng)用；②實踐型支架：包括CAD繪圖軟件的使用方法、內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計與電路焊接，以及金屬圓盤打孔技術(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］。通過對班上學(xué)生的分析，將全班學(xué)生依據(jù)學(xué)習(xí)成績、性格特點和能力強弱合理分組，要求小組成員自行推舉一名組長進(jìn)行管理。分組過程中需注意公平原則，確保每一位成員都有平等的機會參與項目。

在活動前，教師應(yīng)對項目成果有一定的預(yù)期，并為學(xué)生設(shè)定合理的彈性范圍，避免設(shè)定難度過大，讓學(xué)生感到無法實現(xiàn)。對“電磁驅(qū)動甩膜儀的設(shè)計與制作”項目的預(yù)期如下：能夠解釋電磁驅(qū)動甩膜儀的原理，加深對電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解，并成功設(shè)計與制作電磁驅(qū)動甩膜儀。

2.4" " 項目實施及成果展示

項目成果展示沒有固定模式，可以通過匯報、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，其他小組會對該小組進(jìn)行評價和評分，同時補充有疏漏的地方，對于有疑問的部分可在展示結(jié)束后提出，由展示組進(jìn)行解答。本項目的具體實施過程如表3所示，學(xué)生在教師的幫助下設(shè)計完成的電磁驅(qū)動甩膜儀結(jié)構(gòu)原理圖如圖2所示，制作的電磁驅(qū)動甩膜儀實物圖如圖3所示。

2.5" " 項目評價

項目評價在整個項目開展過程中具有不可替代的重要性，能夠提升教學(xué)質(zhì)量。項目式學(xué)習(xí)評價量表的制作應(yīng)遵循評價指標(biāo)多樣化和評價主體多元化的基本原則，包括學(xué)生組間評價、組內(nèi)評價和教師評價［10］。組間評價側(cè)重項目成果的評估，組內(nèi)評價側(cè)重于小組成員在項目進(jìn)行過程中的科學(xué)探究態(tài)度及主動性，而教師評價則關(guān)注學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成情況?！半姶膨?qū)動甩膜儀的設(shè)計與制作”項目評價量表由25%的組間評價、25%的組內(nèi)評價和50%的教師評價組成。

在小組進(jìn)行成果展示后，教師應(yīng)結(jié)合項目實施過程中各小組的積極性、結(jié)構(gòu)圖及實物完成情況、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)任展開評價。最后，可以根據(jù)評價結(jié)果選出該項目的最佳小組，上臺分享經(jīng)驗，鼓勵小組之間互相學(xué)習(xí)與進(jìn)步，從而在班級中形成良性競爭的環(huán)境。

3" " 項目式學(xué)習(xí)反思

不同于傳統(tǒng)教學(xué)模式，STSE教育理念下的項目式學(xué)習(xí)注重創(chuàng)設(shè)真實情境，讓每個學(xué)生都能積極參與。在項目式學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生需要設(shè)計實驗、處理數(shù)據(jù)，從而培養(yǎng)科學(xué)思維能力、實驗設(shè)計能力和數(shù)據(jù)分析能力。項目式學(xué)習(xí)還要求學(xué)生動手實踐，在實踐中發(fā)現(xiàn)和解決問題，并通過小組合作完成項目，增強合作能力和溝通能力。此外，項目式學(xué)習(xí)能夠引導(dǎo)學(xué)生思考科學(xué)與社會的關(guān)系，促進(jìn)對科學(xué)社會問題的討論與思考。以“電磁驅(qū)動甩膜儀的設(shè)計與制作”為例，該項目涉及電磁驅(qū)動技術(shù)的應(yīng)用，貼近科技前沿。在項目過程中以小組為單位，有利于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊精神，提高學(xué)習(xí)興趣。基于STSE教育理念，項目完成過程中涉及電動機和繪圖軟件的使用，同時融入對學(xué)生科學(xué)態(tài)度與環(huán)境保護(hù)意識的培養(yǎng)，提升物理學(xué)科素養(yǎng)。

然而，項目式學(xué)習(xí)在實際教學(xué)中仍存在一些問題：

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

（2）項目式學(xué)習(xí)需要較長的時間周期，與高中物理課程緊湊的教學(xué)進(jìn)度存在沖突，時間安排過短難以讓全體學(xué)生融入，無法達(dá)到預(yù)期效果，而時間安排過長則可能導(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)

盡管項目式學(xué)習(xí)在實施過程中可能會遇到一些困難與問題，但通過教師的引導(dǎo)和學(xué)生的積極參與，基于STSE教育理念的項目式學(xué)習(xí)的實施可以有效提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和實踐能力。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)用價值。在未來的研究中，可以進(jìn)一步深入探討如何解決項目式學(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。

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（欄目編輯" " 賈偉堯）