核心素养导向下高中物理项目式教学实践研究

陈瀛洲 (广东省罗定市廷锴纪念中学 527200)

《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》明确了当前高中物理教学的方向,包括物理观念、科学思维、实验探究、科学态度和责任。针对课堂教学组织,提出了更高的要求,倡导教师在组织课堂教学时应尊重物理学科的特点,注重培养学生的“理论分析能力、实践探究能力、问题思考和解决能力”,重新设计教学方案,旨在实现学生的全面发展。项目式教学模式与新课改要求相契合,突出学生的主体地位,通过项目引导,促使学生在项目实践中感悟物理知识的魅力,并有效提升物理核心素养。

一、高中物理核心素养与项目式教学概述

1.高中物理核心素养的内涵

在核心素养视域下,课堂教学不再局限于理论知识和应试技能,更加关注学生的全面发展,旨在培养综合型人才,他们具备人文底蕴、科学精神、学习能力、健康生活、责任意识和实践创新的综合素质。对于高中物理学科来说,物理核心素养主要包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度和责任四个方面。其中,物理观念通过学习,使学生在头脑中形成对物理概念和规律的基本认知,包括物质观、运动观和相互作用观等;科学思维是通过分析综合、推理论证等方式,在知识探究中逐渐形成从物理视角出发,对客观事物的本质属性和内在规律进行分析,以便学生能够在日后的学习中运用所学知识,通过证据和科学思维对所学内容进行评价;科学探究则通过观察和实验引导学生,提出问题、猜想和假设、设计实验方案、自主和合作探究、交流和反思等活动,逐渐提升学生的科学探究素养;科学态度和责任主要包括科学本质、科学态度和社会责任三个方面,旨在通过学习引导学生养成理性看待事物的观念,并逐步培养运用唯物主义眼光解决问题的能力。

可以说,高中物理核心素养明确了物理课堂教学的方向。其中,物理观点是知识的内化,科学思维和科学精神是在特定文化背景下形成的,科学思维和科学探究能力是关键,而科学态度和责任则是品德的提升。因此,基于物理学科的核心素养,积极开展项目式教学是提高课堂教学效果、培养学生全面发展的重要途径。

2.核心素养下的项目式教学内涵

项目式教学(PBL)源于美国,最初由教育家克伯屈提出。他首次提出了“项目式学习”的概念,并认为项目式教学是一种系统化的教学方法,通过设计和实施项目作品,引导学生在项目探究中掌握知识和技能。关于项目式学习的内涵,学者们提出了不同的观点。结合以往学者的研究成果,笔者认为项目式教学是以建构主义理论为指导,以项目为主线、教师为引导者、学生为主体的教学模式。它旨在引导学生通过真实的工程项目探究,提升知识与技能的内化,加强思维与能力的发展。

传统课堂教学更加关注知识的掌握,而在项目式教学中,人才培养目标不仅限于知识,而是注重核心素养,涵盖知识与技能、思维与能力、情感价值观等方面。它旨在培养学生成为全面发展的综合性人才。在项目式教学模式下,学生通过合作与交流,通过项目分析、项目探究和项目解答等过程,不仅完成知识学习,还促进了合作探究能力的发展,进一步推动核心素养的发展。

二、高中物理项目式教学的实施原则

为了促进物理核心素养的落实,在项目式教学中应遵循以下三个原则来设计项目式教学方案:

原则一:主题真实性。项目式教学注重学生在项目中的实际经验。因此,在开展项目式教学时,物理教师应以物理学科的实用特点为基础,从物理学科与真实生活的内在联系出发,从实际生活中提炼项目主题,使学生在真实的项目主题中发展物理思维。

原则二:计划性。项目式教学的显著特点之一是目的性和计划性,引导学生在设定的目标下进行探究,并通过探究计划逐步实现既定的探究目标。为了达到既定任务,需要设置一些驱动性问题。

原则三:持续性。在项目式教学模式下,探究项目往往具有一定的复杂性,学生需要经过思考、讨论等过程,搜集和加工资料等。但项目完成并不意味着项目式教学的结束,还应对其展开持续的分析,以便学生在持续的研究中提升自身的物理综合素养。

三、核心素养下高中物理项目式教学模式的开展路径

1.选定项目主题

项目式教学模式以项目主题为导向,通过项目驱动整个学习过程,学生在项目引领下通过分析、探究、解答等过程,最终完成相关知识的学习。选择适合的项目主题对项目式教学的成功开展至关重要。在选择项目主题时,需要注意以下两个方面:

首先,与物理新课程标准保持一致。项目式学习的内涵应与物理新课程标准具有同向性和一致性。因此,在选择项目主题之前,需要深入解读物理核心素养,并以此为基础设计项目主题。例如,在进行“相互作用与运动定律”项目式教学时,可以根据物理核心素养的内涵和教学要求,将该部分内容与实际生活情境相结合,以“通过公路上留下的刹车痕迹判断车速破案”作为项目主题背景,引导学生进行项目探究学习。

其次,基于学生实际生活选择项目主题。在选择物理项目主题时,应紧密联系物理学科与学生实际生活,选择与实际生活、社会生产相关的素材,使学生在“生活化”的项目主题探究中能够感受到物理学科的魅力,并培养知识应用能力,落实物理核心素养的要求。例如,在“圆周运动”项目式教学中,可以以学生实际生活中常见的游乐园过山车为背景,引导学生结合所学知识,自行设计过山车以及运动速度和轨道各位置的高度参数。

2.组建项目团队

通常情况下,项目式教学需要依靠团队完成。因此,在实施项目式教学之前,需要对学生进行科学、合理的分组,使学生以小组为单位积极主动地参与项目探究学习。在具体分组时,应合理搭配小组成员,控制学优生、学中生和学困生的比例为1∶2∶1,以便小组内的学生能够更好地进行交流和探究。另外,科学分组之后,还应采用组长负责制,由小组内成员共同选择组长,由组长负责整个小组的探究工作。

3.搭建项目探究支架

由于项目式教学模式相对较新,学生在初次进行项目探究学习时常常会遇到各种困难。教师应聚焦于项目主题,根据学生的实际情况对项目主题进行划分,将其分解为若干个小问题,引导学生在层层递进的问题支架引导下逐步完成小任务,最终完成整个项目的探究。例如,在“航模飞机制作”项目探究学习中,结合项目探究学习目标和学情分析,发现学生对航模的构造、各部分原理和组装方式等方面都比较陌生。为了帮助学生更好地参与项目探究,可以围绕项目主题先引导学生回顾复习与万有引力相关的知识,然后通过视频介绍飞机的构造、原理、航模分类和组装方式等内容。接下来,结合项目探究主题,将其细化为几个小的探究任务,例如:①航模飞机能够飞行的原理是什么? ②飞机的构造有哪些? ③如何制作航模飞机? ④如何组装航模飞机以保证成功? 通过这样层层递进的探究小任务,为学生搭建项目探究的支架,使他们能够在逐步引导的问题下顺利完成项目探究学习。

4.项目探究活动的实施

在高中物理项目式学习中,项目探究活动是核心。教师应努力摒弃传统教学理念,尊重学生在课堂中的主体地位,引导学生以知识探究者的身份展开围绕项目的学习。学生作为主体,并不意味着完全排除教师的参与,教师仍然扮演着引导者、监督者和指导者的角色,通过必要的引导和纠正,确保整个项目探究的顺利进行。

例如,在“自制电动机”的项目探究学习中,可以结合项目主题为学生搭建探究的支架。这包括探究与安培力方向相关的因素、总结判断安培力方向的方法、探究安培力大小的表达方式、学生准备实验器材以及制作能够持续转动的电动机。之后,引导学生围绕已经搭建好的项目支架,先进行猜想,再结合所学知识进行实验验证,最终通过实验数据的分析和总结,完成项目探究学习。

5.展示项目成果

学生完成项目探究学习后,应为他们提供展示项目探究成果的平台和机会。指导项目探究小组将最终的探究成果展示出来。通常,项目探究成果可以以多种形式展示,可以根据不同的项目选择书面作品、情境展示、媒体展示、设计展示或制作展示等形式。此外,在项目探究成果展示时,应以小组为单位,展示项目探究学习成果以及项目实施情况、遇到的困难和解决方法等。例如,在“自制电动机”的项目探究学习完成后,指导项目探究小组围绕项目完成过程、成果展示和参与项目的心得体会展开汇报、分享和交流。

6.评价项目

学习小组在展示汇报项目成果时,教师还应根据项目评价标准全面客观地评价学生的项目探究学习情况。评价标准应多元化,以提升项目式教学的质量。评价标准应根据项目探究学习的内涵进行细化和明确,包括学生在项目探究中的信息搜集情况、组员合作情况、时间管理情况、项目探究成果以及项目汇报时的语言表达情况等。这样确保教学评价标准涵盖项目探究的整个过程,能够通过教学评价促进物理核心素养的实现。在优化教学评价时,应坚持多元化评价主体的原则,增加学生自我评价和相互评价的环节。指导学生根据设定的评价量表,对自己或小组成员在项目探究学习中的表现进行全方位评价,使学生通过自我评价和相互评价获得成长和发展的机会。