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物理實驗育人方式轉型的“前中經驗”

作者:蔡衛東 發布時間:2021-07-21 來源: 江蘇教育報

  ■江蘇省前黃高級中學 蔡衛東

  自上世紀90年代以來,江蘇省前黃中學物理學科中心立足物理實驗教學改革,對青少年物理學人才的培養模式進行了長達30年的實踐探索。伴隨著我國課程改革進入深水區,省前中物理學科中心更是積極響應教育部發布的《關于加強和改進中小學實驗教學的意見》的號召,在豐富與完善實驗課程架構、拓展與創新實驗教學方式、構建與協同文化環境、創生與延展學習空間中,逐漸形成了“四位一體”實驗育人范式。

  適性揚才的課程育人

  省前中物理學科中心在長期的探索中,以高中物理課程標準為依據,堅持與貫徹《全民科學素質行動規劃綱要(2021—2035年)》的文件精神,構建了“一體兩翼”的課程架構。該課程架構以國家課程校本化處理為主體,注重學生物理學習興趣與實驗基礎素養的獲取;以科學普及實驗課程和科技創造實驗課程為兩翼。科學普及實驗課程用于拓寬學生的科學視野,培養其成為科學知識的推廣者;科技創造實驗課程則培養學生的科學實踐能力,培養其成為科技創新的實踐者,為加快建設科技強國夯實人才基礎。

  為了匹配“一體兩翼”實驗課程的實施,省前中物理學科中心逐步凝煉生成了包括5E教學模式、IDEAS科學讀寫教學模式與項目化學習等在內的多種物理實驗教學模式。5E教學模式強調學生通過小組合作學習,歷經參與(Engagement)、探究(Exploration)、解釋(Explanation)、精致化(Elaboration)與評價(Evaluation)的過程,促進學生對物理實驗的理解及其背后的知識建構。IDEAS科學讀寫教學模式,聚焦于科學概念和概念應用,將科學閱讀和科學寫作融入科學教學的讀寫模式,有助于培養學生的科學素養。項目化學習則是指學生在一段時間內圍繞自己感興趣的、真實有挑戰性的問題而開展的完整的、真實的學習活動,從而促進學生真實發生科學實踐。

  多元系統的活動育人

  省前中物理學科中心為培養學生的科學實踐意識,提高科學實踐技能和科學創新能力,開展了項目眾多、內容豐富的學科活動。一方面,學科中心開展了以成果展示類、競賽類、互動體驗類等項目在內的校園科技周活動。其中,成果展示類活動有學生的科學發明制作、科學海報繪制與科幻動漫創作等;競賽挑戰類活動有紙橋承重、水火箭、高空扔雞蛋等;互動體驗類活動則為高校科技前沿大篷車進校園、航模表演、OM創意劇場等。另一方面,學科中心結合省市各類競賽開展校級選拔賽,如全國中小學生金鑰匙科技競賽、青少年科技創新大賽等。此外,學科中心還引進了物理學術辯論賽(IYPT)——一項由大學或中學組織實施,以解決開放性物理問題為目的,開展基本知識、理論分析、實驗方案等學習活動的辯論性比賽。

  正是在多元系統的學科活動實踐體驗中,省前中學生在物理學方面的成果令人矚目。如OM社團2015年榮獲全國科普創新實驗大賽(上海賽區)第四名;2019年,張家晨、朱嵐兩位同學獲得全國青少年創新大賽二等獎,其中朱嵐同學申報、獲批兩項實用新型專利,張家晨同學獲江蘇省青少年創新大賽培源獎(全省僅三名)。省前中的 IYPY社團在2015—2019年榮獲全國高中生物理創新競賽(CYPT)一等獎,2015—2019年榮獲在澳門舉辦的華語地區高中生學術辯論賽特等獎,2013—2020年榮獲江蘇省高中生物理創新競賽(JSYPT)一等獎。

  具身沉浸的文化育人

  在省前中物理學科中心看來,實驗育人不僅應落實在具體的實踐活動中,更需要通過潛移默化的文化熏陶產生。為此,學科中心著力建設具身化、沉浸式的文化育人體系,其中包含物理文化長廊、互動體驗區與校友榮譽展覽室,讓學生能自然而然地感受到物理學實驗的魅力。文化長廊的主要內容有:物理學史十大最美麗實驗、物理學發展史、物理與藝術等。圍繞著文化長廊的每一項內容,學科中心開發了相應的課程或活動。如圍繞最美麗的實驗,學科中心開設引導學生“重走物理學家實驗探究之路”的學習活動,讓學生了解物理學發展過程,學習物理學家的探究方法、學科思想與科學精神。

  互動體驗區則提供了“手感發電”“磁懸浮”“立體成像”等多種小實驗裝置,讓學生在沉浸式的體驗中領悟物理學原理。走近該區域的科學機器人,學生還可以與之進行科學互動,了解前沿科技知識。而學生互動體驗區的SPOC學習資源網,更是提供了學生隨時隨地需要查閱與檢索的學科資料,讓他們在學習國外中學生實驗探究項目的同時,可以和同學、老師及高校導師開展互動交流。校友榮譽展覽室里陳列了歷屆物理學科領域的杰出校友,歷屆校友獲獎證書展示、成長歷程介紹及其對學弟學妹的寄語,構建了一道靚麗的學科風景,進而潤物無聲地浸潤、滋養學生的學科情感、科學志向與經驗智慧。

  空間延展的協同育人

  育人不僅發生在課堂上,還可以深入家庭生活、社區街頭、企業工廠。省前中物理學科中心長期以來不斷延展學生學習空間,構建了家庭、學校、社會三維同構的協同育人機制。一方面,學科中心開發出富有趣味性、操作性強的家庭小實驗。由于家庭小實驗所用的材料簡單易得,且與生活實際聯系緊密,因而擴大了學生的知識領域,培養了他們的觀察能力、動手操作能力以及創新思維。另一方面,學科中心注重培養學生關心公益事業、勇于承擔社會責任的寶貴品質,經常組織學生志愿者進社區進行科普宣講,向公眾普及科學技術知識,傳播科學思想,弘揚科學精神。

  為了讓學生親身參與科學實踐,積極體驗科創發明與科技應用,促進學生在實踐體驗中提升科學素養,省前中物理學科中心加強與常州科教城、武進高新區、石墨烯小鎮等地的高新技術企業交流合作,共建學生“校外實踐活動基地”。學校通過定期組織學生進入企業工廠,深入車間參觀學習,開展職業體驗活動,提升了學生對物理學實踐應用的理解和職業生涯規劃意識。學校還積極與清華、北大、南大等著名高校締結學科聯盟,開展高中生走進高校實驗室的研學活動,并聘請高校學科專家,讓他們輔導有創新潛質的學生進行科學研究和科創實踐活動,進一步激發學生創新精神與實踐能力。

  數十年來,省前中物理學科中心始終以改革創新為動力推進物理實驗課程建設,在實踐反思、修正磨合與推廣凝練中不斷提高實驗教學質量。省前中的物理實驗育人方式轉型的實踐探索,是在增強學生主動性投入學習的基礎上,為促進學生探究能力、審辯能力與創新能力的提升,進行的積極思考和有益實踐。

 

責任編輯:陳路

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物理實驗育人方式轉型的“前中經驗”
發布時間:2021-07-21   
來       源:江蘇教育報  

  ■江蘇省前黃高級中學 蔡衛東

  自上世紀90年代以來,江蘇省前黃中學物理學科中心立足物理實驗教學改革,對青少年物理學人才的培養模式進行了長達30年的實踐探索。伴隨著我國課程改革進入深水區,省前中物理學科中心更是積極響應教育部發布的《關于加強和改進中小學實驗教學的意見》的號召,在豐富與完善實驗課程架構、拓展與創新實驗教學方式、構建與協同文化環境、創生與延展學習空間中,逐漸形成了“四位一體”實驗育人范式。

  適性揚才的課程育人

  省前中物理學科中心在長期的探索中,以高中物理課程標準為依據,堅持與貫徹《全民科學素質行動規劃綱要(2021—2035年)》的文件精神,構建了“一體兩翼”的課程架構。該課程架構以國家課程校本化處理為主體,注重學生物理學習興趣與實驗基礎素養的獲取;以科學普及實驗課程和科技創造實驗課程為兩翼。科學普及實驗課程用于拓寬學生的科學視野,培養其成為科學知識的推廣者;科技創造實驗課程則培養學生的科學實踐能力,培養其成為科技創新的實踐者,為加快建設科技強國夯實人才基礎。

  為了匹配“一體兩翼”實驗課程的實施,省前中物理學科中心逐步凝煉生成了包括5E教學模式、IDEAS科學讀寫教學模式與項目化學習等在內的多種物理實驗教學模式。5E教學模式強調學生通過小組合作學習,歷經參與(Engagement)、探究(Exploration)、解釋(Explanation)、精致化(Elaboration)與評價(Evaluation)的過程,促進學生對物理實驗的理解及其背后的知識建構。IDEAS科學讀寫教學模式,聚焦于科學概念和概念應用,將科學閱讀和科學寫作融入科學教學的讀寫模式,有助于培養學生的科學素養。項目化學習則是指學生在一段時間內圍繞自己感興趣的、真實有挑戰性的問題而開展的完整的、真實的學習活動,從而促進學生真實發生科學實踐。

  多元系統的活動育人

  省前中物理學科中心為培養學生的科學實踐意識,提高科學實踐技能和科學創新能力,開展了項目眾多、內容豐富的學科活動。一方面,學科中心開展了以成果展示類、競賽類、互動體驗類等項目在內的校園科技周活動。其中,成果展示類活動有學生的科學發明制作、科學海報繪制與科幻動漫創作等;競賽挑戰類活動有紙橋承重、水火箭、高空扔雞蛋等;互動體驗類活動則為高校科技前沿大篷車進校園、航模表演、OM創意劇場等。另一方面,學科中心結合省市各類競賽開展校級選拔賽,如全國中小學生金鑰匙科技競賽、青少年科技創新大賽等。此外,學科中心還引進了物理學術辯論賽(IYPT)——一項由大學或中學組織實施,以解決開放性物理問題為目的,開展基本知識、理論分析、實驗方案等學習活動的辯論性比賽。

  正是在多元系統的學科活動實踐體驗中,省前中學生在物理學方面的成果令人矚目。如OM社團2015年榮獲全國科普創新實驗大賽(上海賽區)第四名;2019年,張家晨、朱嵐兩位同學獲得全國青少年創新大賽二等獎,其中朱嵐同學申報、獲批兩項實用新型專利,張家晨同學獲江蘇省青少年創新大賽培源獎(全省僅三名)。省前中的 IYPY社團在2015—2019年榮獲全國高中生物理創新競賽(CYPT)一等獎,2015—2019年榮獲在澳門舉辦的華語地區高中生學術辯論賽特等獎,2013—2020年榮獲江蘇省高中生物理創新競賽(JSYPT)一等獎。

  具身沉浸的文化育人

  在省前中物理學科中心看來,實驗育人不僅應落實在具體的實踐活動中,更需要通過潛移默化的文化熏陶產生。為此,學科中心著力建設具身化、沉浸式的文化育人體系,其中包含物理文化長廊、互動體驗區與校友榮譽展覽室,讓學生能自然而然地感受到物理學實驗的魅力。文化長廊的主要內容有:物理學史十大最美麗實驗、物理學發展史、物理與藝術等。圍繞著文化長廊的每一項內容,學科中心開發了相應的課程或活動。如圍繞最美麗的實驗,學科中心開設引導學生“重走物理學家實驗探究之路”的學習活動,讓學生了解物理學發展過程,學習物理學家的探究方法、學科思想與科學精神。

  互動體驗區則提供了“手感發電”“磁懸浮”“立體成像”等多種小實驗裝置,讓學生在沉浸式的體驗中領悟物理學原理。走近該區域的科學機器人,學生還可以與之進行科學互動,了解前沿科技知識。而學生互動體驗區的SPOC學習資源網,更是提供了學生隨時隨地需要查閱與檢索的學科資料,讓他們在學習國外中學生實驗探究項目的同時,可以和同學、老師及高校導師開展互動交流。校友榮譽展覽室里陳列了歷屆物理學科領域的杰出校友,歷屆校友獲獎證書展示、成長歷程介紹及其對學弟學妹的寄語,構建了一道靚麗的學科風景,進而潤物無聲地浸潤、滋養學生的學科情感、科學志向與經驗智慧。

  空間延展的協同育人

  育人不僅發生在課堂上,還可以深入家庭生活、社區街頭、企業工廠。省前中物理學科中心長期以來不斷延展學生學習空間,構建了家庭、學校、社會三維同構的協同育人機制。一方面,學科中心開發出富有趣味性、操作性強的家庭小實驗。由于家庭小實驗所用的材料簡單易得,且與生活實際聯系緊密,因而擴大了學生的知識領域,培養了他們的觀察能力、動手操作能力以及創新思維。另一方面,學科中心注重培養學生關心公益事業、勇于承擔社會責任的寶貴品質,經常組織學生志愿者進社區進行科普宣講,向公眾普及科學技術知識,傳播科學思想,弘揚科學精神。

  為了讓學生親身參與科學實踐,積極體驗科創發明與科技應用,促進學生在實踐體驗中提升科學素養,省前中物理學科中心加強與常州科教城、武進高新區、石墨烯小鎮等地的高新技術企業交流合作,共建學生“校外實踐活動基地”。學校通過定期組織學生進入企業工廠,深入車間參觀學習,開展職業體驗活動,提升了學生對物理學實踐應用的理解和職業生涯規劃意識。學校還積極與清華、北大、南大等著名高校締結學科聯盟,開展高中生走進高校實驗室的研學活動,并聘請高校學科專家,讓他們輔導有創新潛質的學生進行科學研究和科創實踐活動,進一步激發學生創新精神與實踐能力。

  數十年來,省前中物理學科中心始終以改革創新為動力推進物理實驗課程建設,在實踐反思、修正磨合與推廣凝練中不斷提高實驗教學質量。省前中的物理實驗育人方式轉型的實踐探索,是在增強學生主動性投入學習的基礎上,為促進學生探究能力、審辯能力與創新能力的提升,進行的積極思考和有益實踐。

 

責任編輯:陳路

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