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【摘要】新课标高中物理学科核心素养指标符合学生个人发展的需要和新时代社会发展的需要,理论上更容易被教师、社会所接受,但作为主要教育精神施行者——教师,如果没有合适的教育切入口,核心素养培养将不一定有效。作为一线高中教师,应思考如何更好地贯彻落实物理学科核心素养,即便只是其中的某一种素养。本文主要从个人的教学实践中谈体会。
【关键词】模型建构;校本教材;理论自觉;小创作
新高中物理课程标准中包含四个维度:一是物理观念与应用,二是科学思维与创新,三是科学探究与交流,四是科学态度与责任。其中科学思维与创新包含“模型建构”“科学推理”“科学论证”“质疑创新”四个要素。笔者根据本校学生的群体特点选择“模型建构”作为开展核心素养培育的切入口,力求更加有效的落实相关教育理念。
模型建构是一种重要的研究方法。《美国国家科学教育标准》中要求学生“运用逻辑和证据来构造和修改科学解释和科学模型”,将其作为进行科学探究所需要的基本能力。教材中对模型的定义是:“模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化的描述,这种描述可以是定性的,也可以是定量的:有的借助于具体的实物或其他形象化的手段,有的则通过抽象的形式来表達”。模型分为三类:物理模型,概念模型,数学模型。
模型建构,从这一道习题开启。习题:如图所示,在研究平抛运动时,小球A沿轨道滑下,离开轨道末端(末端水平) 时撞开轻质接触式开关S,被电磁铁吸住的小球B同时自由下落.改变整个装置的高度H做同样的实验,发现位于同一高度的A、B两球总是同时落地,该实验现象说明了A球在离开轨道后_________________________。
这是一道验证平抛运动在竖直方向分运动的性质的题目,看起来十分简单,但其中含有模型建构的几类情形。其中实物模型让情景更加具体清晰,便于接受理解,也增添了学生的进一步学习探究的乐趣,再而在教师的引导下产生对该实验进行改装的想法,实现在同一个装置中同时验证平抛运动在水平方向和竖直方向的运动性质。
重新改装,即便只是重组,也是一种“创作”。实验改进过程本身就是对核心素养某些维度要素最好的自我培养过程。模型建构这么做。
一、收集已有更好物理模型,在对比中寻找“创作”思路
有这么一个的平抛仪(简图),如图。
根据其构造、原理及使用方法,按以下步骤进行操作,可验证平抛运动两个分运动的性质:(1)研究水平方向上分运动的性质;(2)研究竖直方向上分运动的性质。
对比改进:这装置相比习题中的装置而言,综合了不同领域的知识,融入了不一样的创作思维,体现了学以致用及开拓创新的课标精神。可以先依样画葫芦,再在细节中做到更精细。小改进,通过对开关的改造,让三小铁珠可以同时掉落到同一位置,这样演示效果更加形象,让人印象深刻。
二、分小组初制物理模型,充分发挥集体智慧
小组内部的分工、合作:第一步,重温平抛运动及运动分解与合成相关特点,在认知上筑牢平抛运动的概念模型和数学模型。第二步,集体讨论确定整体“创作”思路,推选小组带头人,做好详细分工;第三步,明确时间表,罗列清楚所需材料,尽量利用家中废弃或空置材料和实验室物品;第四步,集中制作,精心修改,反复调试,确保效果;第五步,成果展示,组员谈创作体会,各组间相互点评相互借鉴,教师做适当评价。最后的一个环节,成果展示与交流。
教育不可能面面俱到,也没有这个必要。越想要什么都抓,反而越是什么都抓不到位。因此,寻找一个小小的具体的“切入口”,然后以点带面,把事情做到精致,效果就会不断地放大。以上的做法,完全出于笔者自身的兴趣点和学生的实际情况考虑,或根本看不起眼,但最起码也在一定程度促进了学生的发展。下图就是某一小组制作出来的平抛合分运动演示仪。
用到的材料:方形木板、硬塑胶纸、单刀开关、干电池盒、线圈(带铁芯)、小球、U型铝槽、小螺丝、螺母、扣环、图钉、导线等。
三、基于“模型建构”的校本“小创作”项目开发
笔者组织整个物理教研组与部分学生共同研讨,觉得很有必要进一步拓宽创作范畴。最终根据高中物理粤教版和人教版的必修与选修内容,开发出一定的“规定项目”和“自主项目”,内容涉及多种领域。(鉴于篇幅,不一一列举)
四、基于“模型建构”的校本“小创作”项目开发的几点做法与思考
实物模型(物理模型)创作是促进学生“模型构建”的有形抓手,而校本教材或校本项目的开发涉及到的面更广,方便学生们自由选取,具有广泛且深远的意义。
1.校本“小创作”项目的几个特点
(1)范围可以小。素材来源,主要取自学习用书和平时的练习册。
(2)难度不太大。制作工序不太复杂,所用知识不太深,一般的同学都能参与。
(3)效果也挺好。用最简单的东西呈现出最好的效果,就是一种最好的创意。
(4)成果会很多。一个小物品就可以成为需要的小实验,在略作充足或改进就又成了另一个实验辅助教育,可以是图片成果也可以是实物成果,只要有助于学习的都可以采用。
2.校本“小创作”项目的实施途径
(1)“任务驱动”全面铺开
“任务驱动”是一种强制性的要求,学生自然是被动的。为了让学生理解和接受校本“小创作”项目,实施前有几个环节是必不可少的。一是做好全面宣传,观看相关视频,让学生真正理解其深远的意义;二是指导学生学习校本“小创作”项目的基本要求和办法;三是明确项目选择的来源,强化学生主动思考主动发现的意识;四是强调成果在个人评价中的小利益,满足一下学生的短期切身利益欲望。这种任务,是人人必须完成且要独立完成的作业,具体项目由教师规定,难度要低,不能给学生造成负面的影响,确保全面按时完成。
(2)“自主选题”主动开展
人天生是爱学习的,在经过一段时间的尝试之后,部分较有热情的学生就开始了自主选题,并且独立完成或小组合作完成。对于“自主选题”,教师还得适当建议选题范围,最好是有助于加深对所学知识的理解的。这个阶段已经可以引导学生通过互联网了解创作专利、知识产权等相关知识了,让学生视野更开阔,见识更丰富,激发学生创作欲望,逐渐形成具有独立全面解决问题的能力。
3.促成“小创作协会”的开办
学校里的各种协会就是有着共同爱好的学生自发组成的。在校本“小创作”项目实施一定时间形成一定影响的时候,教师可以牵头组建“小创作协会”,成员以学生为主,老师也可以加入。充分利用好物理实验室,定期定点开展活动。所需材料物理实验室可以大力配置,但更多的是有学生自发收集,废品利用和环保理念相结合。
以模型建构为抓手,学科核心素养似乎不再那么虚无缥缈。
参考文献:
[1]郭玉英.等基于学生核心素养的物理学科能力研究[M].北京师范大学出版社, 2017,9.
[2]卢慕稚等.中学教师学科专业素养与课堂教学实践[M].首都师范大学出版社, 2013,4.
[3]余文森.核心素养导向的课堂教学[M].上海教育出版社,2017,7.
【关键词】模型建构;校本教材;理论自觉;小创作
新高中物理课程标准中包含四个维度:一是物理观念与应用,二是科学思维与创新,三是科学探究与交流,四是科学态度与责任。其中科学思维与创新包含“模型建构”“科学推理”“科学论证”“质疑创新”四个要素。笔者根据本校学生的群体特点选择“模型建构”作为开展核心素养培育的切入口,力求更加有效的落实相关教育理念。
模型建构是一种重要的研究方法。《美国国家科学教育标准》中要求学生“运用逻辑和证据来构造和修改科学解释和科学模型”,将其作为进行科学探究所需要的基本能力。教材中对模型的定义是:“模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化的描述,这种描述可以是定性的,也可以是定量的:有的借助于具体的实物或其他形象化的手段,有的则通过抽象的形式来表達”。模型分为三类:物理模型,概念模型,数学模型。
模型建构,从这一道习题开启。习题:如图所示,在研究平抛运动时,小球A沿轨道滑下,离开轨道末端(末端水平) 时撞开轻质接触式开关S,被电磁铁吸住的小球B同时自由下落.改变整个装置的高度H做同样的实验,发现位于同一高度的A、B两球总是同时落地,该实验现象说明了A球在离开轨道后_________________________。
这是一道验证平抛运动在竖直方向分运动的性质的题目,看起来十分简单,但其中含有模型建构的几类情形。其中实物模型让情景更加具体清晰,便于接受理解,也增添了学生的进一步学习探究的乐趣,再而在教师的引导下产生对该实验进行改装的想法,实现在同一个装置中同时验证平抛运动在水平方向和竖直方向的运动性质。
重新改装,即便只是重组,也是一种“创作”。实验改进过程本身就是对核心素养某些维度要素最好的自我培养过程。模型建构这么做。
一、收集已有更好物理模型,在对比中寻找“创作”思路
有这么一个的平抛仪(简图),如图。
根据其构造、原理及使用方法,按以下步骤进行操作,可验证平抛运动两个分运动的性质:(1)研究水平方向上分运动的性质;(2)研究竖直方向上分运动的性质。
对比改进:这装置相比习题中的装置而言,综合了不同领域的知识,融入了不一样的创作思维,体现了学以致用及开拓创新的课标精神。可以先依样画葫芦,再在细节中做到更精细。小改进,通过对开关的改造,让三小铁珠可以同时掉落到同一位置,这样演示效果更加形象,让人印象深刻。
二、分小组初制物理模型,充分发挥集体智慧
小组内部的分工、合作:第一步,重温平抛运动及运动分解与合成相关特点,在认知上筑牢平抛运动的概念模型和数学模型。第二步,集体讨论确定整体“创作”思路,推选小组带头人,做好详细分工;第三步,明确时间表,罗列清楚所需材料,尽量利用家中废弃或空置材料和实验室物品;第四步,集中制作,精心修改,反复调试,确保效果;第五步,成果展示,组员谈创作体会,各组间相互点评相互借鉴,教师做适当评价。最后的一个环节,成果展示与交流。
教育不可能面面俱到,也没有这个必要。越想要什么都抓,反而越是什么都抓不到位。因此,寻找一个小小的具体的“切入口”,然后以点带面,把事情做到精致,效果就会不断地放大。以上的做法,完全出于笔者自身的兴趣点和学生的实际情况考虑,或根本看不起眼,但最起码也在一定程度促进了学生的发展。下图就是某一小组制作出来的平抛合分运动演示仪。
用到的材料:方形木板、硬塑胶纸、单刀开关、干电池盒、线圈(带铁芯)、小球、U型铝槽、小螺丝、螺母、扣环、图钉、导线等。
三、基于“模型建构”的校本“小创作”项目开发
笔者组织整个物理教研组与部分学生共同研讨,觉得很有必要进一步拓宽创作范畴。最终根据高中物理粤教版和人教版的必修与选修内容,开发出一定的“规定项目”和“自主项目”,内容涉及多种领域。(鉴于篇幅,不一一列举)
四、基于“模型建构”的校本“小创作”项目开发的几点做法与思考
实物模型(物理模型)创作是促进学生“模型构建”的有形抓手,而校本教材或校本项目的开发涉及到的面更广,方便学生们自由选取,具有广泛且深远的意义。
1.校本“小创作”项目的几个特点
(1)范围可以小。素材来源,主要取自学习用书和平时的练习册。
(2)难度不太大。制作工序不太复杂,所用知识不太深,一般的同学都能参与。
(3)效果也挺好。用最简单的东西呈现出最好的效果,就是一种最好的创意。
(4)成果会很多。一个小物品就可以成为需要的小实验,在略作充足或改进就又成了另一个实验辅助教育,可以是图片成果也可以是实物成果,只要有助于学习的都可以采用。
2.校本“小创作”项目的实施途径
(1)“任务驱动”全面铺开
“任务驱动”是一种强制性的要求,学生自然是被动的。为了让学生理解和接受校本“小创作”项目,实施前有几个环节是必不可少的。一是做好全面宣传,观看相关视频,让学生真正理解其深远的意义;二是指导学生学习校本“小创作”项目的基本要求和办法;三是明确项目选择的来源,强化学生主动思考主动发现的意识;四是强调成果在个人评价中的小利益,满足一下学生的短期切身利益欲望。这种任务,是人人必须完成且要独立完成的作业,具体项目由教师规定,难度要低,不能给学生造成负面的影响,确保全面按时完成。
(2)“自主选题”主动开展
人天生是爱学习的,在经过一段时间的尝试之后,部分较有热情的学生就开始了自主选题,并且独立完成或小组合作完成。对于“自主选题”,教师还得适当建议选题范围,最好是有助于加深对所学知识的理解的。这个阶段已经可以引导学生通过互联网了解创作专利、知识产权等相关知识了,让学生视野更开阔,见识更丰富,激发学生创作欲望,逐渐形成具有独立全面解决问题的能力。
3.促成“小创作协会”的开办
学校里的各种协会就是有着共同爱好的学生自发组成的。在校本“小创作”项目实施一定时间形成一定影响的时候,教师可以牵头组建“小创作协会”,成员以学生为主,老师也可以加入。充分利用好物理实验室,定期定点开展活动。所需材料物理实验室可以大力配置,但更多的是有学生自发收集,废品利用和环保理念相结合。
以模型建构为抓手,学科核心素养似乎不再那么虚无缥缈。
参考文献:
[1]郭玉英.等基于学生核心素养的物理学科能力研究[M].北京师范大学出版社, 2017,9.
[2]卢慕稚等.中学教师学科专业素养与课堂教学实践[M].首都师范大学出版社, 2013,4.
[3]余文森.核心素养导向的课堂教学[M].上海教育出版社,2017,7.