黃碧玉 陳汝冬
【摘要】為提高課堂實驗教學(xué)質(zhì)量,提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng),項目式學(xué)習(xí)小組通過合作探究,運(yùn)用變換或增刪實驗器材、優(yōu)化實驗形式、創(chuàng)新實驗裝置等途徑對初中物理部分非理想實驗進(jìn)行優(yōu)化,讓學(xué)生在項目式學(xué)習(xí)的實施過程、成果展示、學(xué)習(xí)評價等環(huán)節(jié)中學(xué)會思辨、創(chuàng)新、交流、總結(jié)。
【關(guān)鍵詞】項目式學(xué)習(xí);初中物理學(xué)科;應(yīng)用;實驗優(yōu)化
一、物理“實驗優(yōu)化”項目式學(xué)習(xí)的內(nèi)涵和意義
(一)項目式學(xué)習(xí)內(nèi)涵
項目式學(xué)習(xí)(project based learning,簡稱PBL)是一種動態(tài)的學(xué)習(xí)方法,PBL讓學(xué)生們主動地探索現(xiàn)實世界的問題和挑戰(zhàn), 并在探索過程中領(lǐng)會到更深刻的知識和技能。項目式學(xué)習(xí)以學(xué)生為中心,強(qiáng)調(diào)學(xué)生在真實的情境中,通過問題驅(qū)動組織開展探究活動,學(xué)生通過交流合作的學(xué)習(xí)方式解決問題、展示并分享研究成果。
(二)物理“實驗優(yōu)化”內(nèi)涵
物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科。初中物理教材中有著豐富有趣的實驗,它們既能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,更有助于學(xué)生對抽象疑難知識的領(lǐng)悟。但是,教材中的部分實驗也存在一些不足:有的理論上易成功實操中多失敗;有的與現(xiàn)代學(xué)生感觸不密切難以激發(fā)學(xué)生積極性;有的耗時長、操作不便、現(xiàn)象不明顯等等。本項目式學(xué)習(xí),以物理實驗優(yōu)化為主題,讓學(xué)生在項目式學(xué)習(xí)的實施過程、成果展示、學(xué)習(xí)評價等環(huán)節(jié)中學(xué)會思辨、創(chuàng)新、交流、總結(jié),以提高課堂實驗教學(xué)質(zhì)量,提升學(xué)科核心素養(yǎng)。
(三)開展物理“實驗優(yōu)化”項目式學(xué)習(xí)的意義
1.通過在項目學(xué)習(xí)中團(tuán)結(jié)合作地進(jìn)行科學(xué)探究,每個學(xué)生的學(xué)習(xí)與發(fā)展都得到平等機(jī)會,每個學(xué)生學(xué)習(xí)物理的潛能都能得到發(fā)展。
2.根據(jù)項目學(xué)習(xí)生活中的實際操作,學(xué)生對教材中的非理想實驗進(jìn)行提出疑問,在學(xué)習(xí)中學(xué)會思辨、在思辨問題中學(xué)會優(yōu)化、在優(yōu)化過程中學(xué)會創(chuàng)新,并將創(chuàng)新結(jié)果運(yùn)用于新的教學(xué)內(nèi)容,服務(wù)于更廣泛的教學(xué),體現(xiàn)“從生活走向物理,從物理走向社會”。
3.學(xué)生在項目學(xué)習(xí)過程經(jīng)歷科學(xué)探究過程,學(xué)會運(yùn)用科學(xué)研究方法、采用工程和設(shè)計思維、創(chuàng)新思維解決問題,因此培養(yǎng)了學(xué)生的探索精神、實踐能力以及創(chuàng)新意識。
4.本項目式學(xué)習(xí)采取多元化、發(fā)展性的評價體系,注重過程性評價與總結(jié)性評價相結(jié)合,提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng),促進(jìn)教師不斷進(jìn)步,完善物理課程內(nèi)容。
二、物理“實驗優(yōu)化”項目式學(xué)習(xí)的案例應(yīng)用
(一)項目式學(xué)習(xí)實施過程
1.疑問探討,明確主題
問題常常來源于課堂。在課堂學(xué)習(xí)中,難免會有一些物理實驗效果不理想。教師可以引導(dǎo)學(xué)生對這類物理實驗關(guān)注、反思,讓學(xué)生學(xué)會在學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)問題,并萌發(fā)對非理想實驗進(jìn)行優(yōu)化的探究精神,在不斷提煉后,確定項目主題為對初中物理非理想實驗進(jìn)行優(yōu)化。小組成員在第二課堂等課余時間,通過細(xì)化驅(qū)動問題、階梯式推進(jìn)項目進(jìn)程,以順利完成主題研究。圖1為問題驅(qū)動進(jìn)程:
圖1? 問題驅(qū)動實現(xiàn)任務(wù)目標(biāo)
2.規(guī)劃探究,分組重做
小組成員根據(jù)學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)的非理想實驗先后順序,對所選實驗按照歸屬板塊、優(yōu)化難度等進(jìn)行分工研究,過程中實行組長輪流制,難度較大的實驗可適當(dāng)多分配時間,從而制作成實驗優(yōu)化順序表(如圖2):
圖2? 實驗優(yōu)化順序表
3.記錄不足,尋找共性
在重做實驗過程中,記錄員及時記錄實驗存在的缺點(diǎn)和不足,并用圖表表示出不同實驗缺點(diǎn)的共性,如圖3所示:
圖3? 實驗不足總結(jié)圖
4.合作探究,思悟?qū)ひ?/p>
項目組成員通過思悟討論、查找資料、請教老師等方式了解缺點(diǎn)和不足產(chǎn)生的原因,并總結(jié)出規(guī)律:(1)器材選擇不佳;(2)缺乏輔助器材;(3)形式缺乏新意;(4)裝置難達(dá)效果。
5.設(shè)計方案,解決問題
經(jīng)過“頭腦風(fēng)暴”,對不同實驗采取不同方法進(jìn)行實驗優(yōu)化,如,變換實驗器材、增刪實驗器材、改變實驗形式、創(chuàng)新實驗裝置,并用思維導(dǎo)圖羅列方案設(shè)計,如圖4所示:
圖4? 實驗方案設(shè)計導(dǎo)圖
6.動手動腦,優(yōu)化實驗
根據(jù)設(shè)計方案,項目組成員分組對所選定的非理想實驗進(jìn)行優(yōu)化?,F(xiàn)以實驗2“探究聲波和波形圖的關(guān)系”為例,進(jìn)行實驗優(yōu)化具體操作。
項目小組成員在做教材中采用示波器和電腦相結(jié)合的方式輸出波形的實驗時,對如何產(chǎn)生這樣的波形圖仍然難以理解,在請教教師了解原理后,自制聲波演示儀,其流程圖如圖5所示:
圖5? 實驗2“探究聲波和波形圖的關(guān)系”優(yōu)化過程流程圖
7.前后對比,驗證效果
通過對比實驗前后實驗現(xiàn)象,可檢驗實驗效果。如,實驗5“探究光的傳播條件”,在探究光在液體、氣體中的傳播時,通過將清水換成加有黑墨水的光路,對比實驗現(xiàn)象,實驗效果就更加清晰明顯。
8.交流分享,展示推廣
在項目小組成果展通過PPT等詳細(xì)演示各小組的實驗優(yōu)化過程,并互相交流收獲、互提改進(jìn)意見。成果較為突出的項目可申請參加科技創(chuàng)新比賽,其它成果可在暑假線下、線上物理知識科普營等推廣普及。
(二)項目式學(xué)習(xí)評價
學(xué)習(xí)評價采取過程性評價與總結(jié)性評價相結(jié)合、師評、自評與互評相結(jié)合的方式,最終形成項目過程中學(xué)生成長的客觀評價。
1.評價方式
(1)填寫自評、互評、師評評價量表
評價量表有十個維度,分別是小組合作表現(xiàn)、過程性數(shù)據(jù)記錄、問題意識、信息搜集能力、討論過程表現(xiàn)、優(yōu)化方案設(shè)計能力、動手操作能力、成果作品、作品展示表現(xiàn)、自我反思和改進(jìn),每個維度賦值為10分,總分為100分。
(2)計算總評結(jié)果
通過對每個小組成員自評、互評、師評表格進(jìn)行匯總,總評按照“總評=自評×30%+互評×30%+師評×40%”(互評取其他六名學(xué)生的平均值,師評取每名指導(dǎo)老師的平均值)的計算方法,利用統(tǒng)計軟件計算出每個成員的總評結(jié)果,再繪制成條形圖,最終評選出兩名“優(yōu)秀項目小組成員”。
(3)形成“一人一檔”評價分析報告
每人形成一份“一人一檔”評價分析報告,評價分析報告由三部分組成:各維度得分表、各維度雷達(dá)圖以及總結(jié)性評價分析。
2.評價的促進(jìn)作用
本項目采用評價體系更多元化、發(fā)展性的評價體系,將過程性評價與總結(jié)性評價相結(jié)合,對學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的提升起到促進(jìn)作用。
過程性評價形成及時反饋,讓學(xué)生了解自己在項目式學(xué)習(xí)過程中的優(yōu)勢和不足,學(xué)會及時控制和調(diào)節(jié),指導(dǎo)他們以后在學(xué)習(xí)中進(jìn)行改進(jìn)和提升。總結(jié)性評價對學(xué)生進(jìn)行縱向和橫向的分析,讓學(xué)生確定學(xué)生接下來的學(xué)習(xí)起點(diǎn),證明學(xué)生掌握知識、技能的程度和能力水平,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行反思,對學(xué)生的學(xué)習(xí)提供反饋和促進(jìn)作用。
(三)項目式學(xué)習(xí)成果與價值
1.形成豐富視頻成果,為教學(xué)提供參考。活動過程中的實驗步驟、實驗記錄、實驗結(jié)果等,可拍攝成視頻,例如,本項目順利形成的十三個優(yōu)化實驗,可以制作成實驗優(yōu)化視頻集,為教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)提供教學(xué)參考。
2.編撰作品集成果,為校本培訓(xùn)提供范本。研究成果可以做成紙質(zhì)版的成果材料,如,本項目式學(xué)習(xí)可編撰《物理實驗優(yōu)化集》,按章節(jié)順序、圖文并茂地介紹十三個傳統(tǒng)實驗及其不足、優(yōu)化實驗及其優(yōu)點(diǎn),既突破課堂實驗效果不佳的弊端,提升學(xué)生實驗優(yōu)化的能力,也為物理課堂教學(xué)提供了良好的教學(xué)資源。
3.促進(jìn)創(chuàng)新制作,提升科創(chuàng)比賽水平。物理學(xué)科項目式學(xué)習(xí)中的實物作品,例如,本項目式學(xué)習(xí)中制作的“聲波演示儀”,可參加青少年科技創(chuàng)新比賽、教具制作比賽、創(chuàng)新實驗比賽,既提升科創(chuàng)比賽水平,又在更廣闊的舞臺中獲得更多錘煉。
4.產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)資源,助力課堂教學(xué)。在優(yōu)化實驗作品的基礎(chǔ)上,科組形成規(guī)范統(tǒng)一的優(yōu)化實驗課授課模式,并將項目式學(xué)習(xí)中的優(yōu)秀實驗優(yōu)化作品在公開課、比賽課中展示和推廣,助力課堂實驗教學(xué)。
三、項目式學(xué)習(xí)的反思
物理實驗探究類項目式學(xué)習(xí),以學(xué)生為主體進(jìn)行合作探究,注重理論和實踐相結(jié)合,讓學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中學(xué)會提問反思、明確主題、設(shè)計方案、解決問題,提升學(xué)生的學(xué)習(xí)水平,增強(qiáng)團(tuán)隊合作能力。探究過程中產(chǎn)生的作品成果,讓學(xué)生在展示、推廣中學(xué)會主動承擔(dān)社會責(zé)任,實現(xiàn)正確的價值體現(xiàn)和責(zé)任擔(dān)當(dāng)。不過,有價值的項目式學(xué)習(xí)不應(yīng)只做一次就結(jié)束,例如,以實驗優(yōu)化為主題的項目式學(xué)習(xí),讓未優(yōu)化的實驗得以優(yōu)化、讓優(yōu)化的實驗有多種優(yōu)化方式,后期可以持續(xù)開展學(xué)習(xí)探究,繼續(xù)做持續(xù)的生態(tài)式探究,以此提高課堂實驗教學(xué)質(zhì)量,提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。
參考文獻(xiàn):
[1]申燕,陳尚寶,鄒志譜,等.基于STEM理念下的項目式學(xué)習(xí)課例設(shè)計——以“探秘人體的呼吸”為例[J].化學(xué)教學(xué),2019(9):50-55.
[2]侯肖,胡久華.在常規(guī)課堂教學(xué)中實施項目式學(xué)習(xí)——以化學(xué)教學(xué)為例[J].教育學(xué)報,2016,12(4):39-44.
[3]秦肖肖.基于遙感技術(shù)的地理鄉(xiāng)土活動課程設(shè)計——以“認(rèn)識家鄉(xiāng)的土地利用類型”項目式學(xué)習(xí)為例[J].地理教學(xué),2020(3):46-48.
[4]張夢針,李海燕,柏?.項目式學(xué)習(xí)在中學(xué)化學(xué)課堂中的應(yīng)用——以“如何解決生活中的白色污染”為例[J].教育現(xiàn)代化,2019,6(97):241-243,251.
責(zé)任編輯? 李? 源