基于物理学科核心素养的实验教学研究(开课报告)
基于物理学科核心素养的实验教学研究
(开题报告)
本课题于2017年12月设计立项,并着手建立研究组织、学习理论文献等研究准备工作。2018年6月被批准为市级备案课题。
一、课题概要
(一)概念及界定
1.物理学科核心素养
在中国学生发展核心素养中,核心素养被界定为“学生应该具备的、能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力”。物理学科核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会需要的必备品格和关键能力,是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质,是学生科学素养的重要构成。物理核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面构成。
2.实验教学
实验教学,是指学生在教师的指导下,使用一定的设备和材料,通过控制条件的操作过程,引起实验对象的某些变化,从观察这些现象的变化中获取新知识或验证知识的教学方法。实验教学可分为教师的演示实验教学、学生的分组实验教学和课外学习的实验探究活动等。
(二)背景与价值
1.研究背景
本课题是耿宜宏名教师工作室的专题项目研究,工作室将以课题为抓手,定期请专家指导引领,就当前教学中的热点、难点问题进行课例研讨、评课沙龙等活动,带领本工作室同仁开展有效的教研活动,在实践探索中优化学科教学,形成一些物理教学的策略和方法。
2014 年 12 月,教育部全面启动对 2004 年开始施行的各学科普通高中课程标准的修订工作。本次修订以贯彻落实党的十八大提出的“立德树人”根本任务为指针,围绕学科核心素养展开,根据本学科特点,实验教学是物理教学实践中的重点、热点、难点,故确定以基于物理学科核心素养的实验教学研究为研究方向。
正如钟启泉教授所说:“核心素养旨在勾画新时代新型人才的形象,规约学校教育活动的方向、内容与方法。基于核心素养的课程发展意味着,无论是课程开发者或一线教师都需要在“核心素养—课程标准(学科素养/跨学科素养)—单元设计—学习评价”这一连串环环相扣的链环中聚焦核心素养展开运作。一线教师只要把握了学校课程的整体结构,积累单元设计与学习评价的新鲜经验,就能为新时代的学力与学习的创造,闯出一片新天地。”。而物理是一门以实验为基础的学科,现行教材中也有许多可供学生进行科学探究的素材和实验,而实验是培养学生学科核心素养的重要方法和手段。本课题组也正是基于以上两点,认识到开展基于物理学科核心素养的实验教学研究的必要性和重要性。
2.研究价值
通过本课题的研究,一方面,在课堂教学模式中,借助创设情景、情景变换、启发诱导、分析点拨、指导评价等环节,作一积极有效的探索,引导学生进行科学实验探究,使学生在掌握物理科学知识的同时,掌握科学探究的方法和技能,最终实现学习方式的转变,培养学生的物理学科核心素养;另一方面,研究者均为高中物理一线教师,在研究过程可以加深对物理实验教学的理解,转变教学方式,进一步提高了自身的教学能力和水平。最后,课题组成员来自武进区不同学校,可以课题组成员为辐射中心,传播先进的教育理念和教学方法,从而形成名优群体效应,实现优质教育资源的共享。
(三)目标与内容
1.研究目标:
(1)通过研究,教师更新教育理念,探究、改进教学模式,提升个人的综合素养。
(2)通过研究,学生在学习方式上有相应的转变,从实验入手,完成由感性到理性的升华,同时通过反馈、迁移、深化等环节,在掌握基础知识的同时,提高科学探究能力。
(3)通过研究,形成基于核心素养的物理实验教学的有效性策略。并能将研究成果在本地区和周边地区进行分享。
2.研究内容:
(1)探索基于核心素养的基础实验的实践研究
(2)探索基于核心素养的创新实验的实践研究
(3)探索基于核心素养的拓展实验(趣味实验)实践研究
(4)探索基于核心素养的综合性实验(奥赛实验,IYPT实验)的实践研究
(5)探索基于核心素养的校本课程开发的实践研究
(6)探索基于核心素养的实验教学模式的实践研究
(四)借鉴与创新
1.国内外相关研究综述
自20世纪末、21世纪初以来,经合组织、欧盟和美国均从理论和实践两方面确立起影响深远的核心素养框架,以迎接信息时代的挑战。核心素养是近来我国教育界的一个热词,目前这方面的研究正如火如荼。
通过查阅知网数据库,大致可以分成两大部分:一是教育专家和高校学者对“核心素养”的概念、内涵、意义等的解释或解读。例如:林崇德主编的《21世纪学生发展核心素养研究》从国际视野、传统文化、现实需求、现行课程标准对核心素养进行探寻、发掘、归纳和反思,并对核心素养推行的实践探索进行了简单分析。钟启泉撰写的《基于核心素养的课程发展:挑战与课题》着眼于"核心素养"界定的世界趋势及我国"新课程改革"实施中产生的若干盲点,探讨基于核心素养的课程发展直面的挑战与课题。
另一类是教育一线的学者和教师积极响应课程改革,对核心素养与课改结合的探索和思考。例如:林明华撰写的《高中物理核心素养的内涵与培养途径》就高中物理"核心素养"的提出背景、基本内涵作简要介绍,并就基于"核心素养"的高中物理教学改革谈几点思考。而与实验教学相关的研究也涉及到各个方面:陈小平撰写的《创新实验设计,培养高中生的物理核心素养》通过分析高中生物理核心素养的现状和创新实验设计应遵循的基本原则,提出几种利用创新实验设计培养高中生物理核心素养的途径。陈怡、陆建隆撰写的《基于PISA的高考物理江苏卷实验题例析与应对》是在PISA评价观视野下对江苏高考物理卷中的实验题进行详细的分析和探讨,由此对我国的高中物理实验教学与复习提出几点建议。曹义才撰写的《基于核心素养导向的中学物理实验教学表现性评价》在基于核心素养导向物理实验教学中开展表现性评价进行了实践和思考。总而言之,基于核心素养的实验教学的各个方面都有一些研究成果,这些都可以为课题研究提供思路。但从知网数据库中检索发现,这方面的研究虽然涉及面较广,但还不算多,本课题研究仍有较多研究空间。
2.本课题可能的创新之处
(1)通过课题研究,让物理实验在培养学生的科学思维、探究能力、科学态度和科学精神方面真正发挥应有作用。成为培养学生物理学科素养的重要途径和方式,促进学生物理学科核心素养的提升,落实“立德树人”的目标。
(2)通过课题研究,整理归纳出一批一线教师物理实验教学的成果(课件、教案、论文等),在此过程中转变教师教学方式,提升教师实验教学的能力,进一步促进教师教学水平的发展。
(3)通过课题研究,让名师工作室的工作有更好的抓手,充分发挥名师工作室的辐射效应,为本地区及周边地区的许多学校提供样本和实践经验。
(五)思路与方法
1.基本思路
本研究拟在文献研究的基础上,进一步明确研究方向,制定详细的课题研究计划,然后深入课堂,在广泛采集课堂教学案例的基础上,概括出相关理论和策略。从不同视角进行深度思考,对教师通过实验教学培养学生物理学科的核心素养的教学方式、过程等问题提出建设性意见和措施,并付诸行动,在实践的过程中不断调整和完善。
2.研究方法
(1)文献研究法:多渠道搜集与本课题相关的材料,系统深入学习有关理论研究文章以及各地与本课题相关的经验总结文章,在科学理论的指导之下,开展各项研究工作。
(2)调查研究法。通过深入的调查,了解学生核心素养的现状和对物理实验教学的意见和建议,为课题研究提供依据。
(3)行动研究法。坚持理论与实践相结合,组织课题组成员在日常的教育教学实践中尝试和探索。本课题既是一项学术研究,同时也是工作室每位成员的一项常规性工作,要将本课题确立的研究目标和策略认真落实到平时的教育教学工作中去。
(4)经验总结法:是通过对实践活动中的具体情况,进行归纳与分析,使之系统化、理论化,上升为经验。
(六)过程与计划
本课题计划三年时间完成,根据研究内容和研究思路,将分下列四个阶段展开:
第一阶段(2018.01~2018.10)
(1)了解国内关于物理学科的核心素养研究的进展情况,做好文献研究工作。
(2)制定好开题报告,明确课题的研究方向、研究思路、研究方法,安排各成员的具体任务和职责。
(3)研讨、制定本课题方案。
第二阶段(2018.10~2019.08)
(1)全面开展研究工作,定期组织课题组成员就研究过程中出现的相关问题进行研讨,并基于学校层面进行相应的实践研究。
(2)课题组成员根据本阶段的研究情况认真进行总结,把实践上升到理论高度,进行论文撰写。
(3)在本阶段研究的基础上,认真总结反思,调整修订原定课题方案,准备迎接课题的中期评估工作。
第三阶段(2019.09~2020.08)
(1)深入开展课题研究工作,突出研究重点,完善研究成果,深化研究过程的实效性。
(2)开展实验学校的现场观摩活动,交流实施策略。
(3)重视课题研究初步成果的推广工作。加强课题研究的后期管理,为课题结题工作做准备。
第四阶段(2020.09~2021.08)
(1)全面总结课题研究工作,撰写关于本课题的研究报告。
(2)课题结题并接受专家组评估鉴定。
二、前段工作
1.文献研究工作
课题组成员自主学习学科核心素养、实验教学、教学设计等相关理论,例如林崇德主编的《21世纪学生发展核心素养》、美国学者威金斯、麦克泰格著的《追求理解的教学设计》等专著和各类课题,大量阅读如《物理教师》等高品质论文资料。还统一共同学习研究了美国布斯、卡洛姆、威廉姆斯著的《研究是一门艺术》,积极学习教育教学和课题研究的各类理论知识。
2.实践研究工作
利用每月一次工作室活动,积极开展教育教学研究,特别是基于物理学科核心素养的实验教学的研究,自2017年6月工作室成立以来,除了课题组长正高级教师、省特级教师耿宜宏老师精心指导和专家讲座外,还邀请专家苏州大学《物理教师》杂志社主编桑志芳教授、江苏考试院物理学科秘书黄红波博士、常州市教科室刘霁华教授、江苏省前黄高级中学省特级教师蔡卫东校长、区教师发展中心物理教研员尹庆丰主任,江苏省华罗庚高级中学王志刚主任、武进区礼嘉中学吴明峰主任给课题组成员带来了论文写作、学业测评、教学设计、实验教学研究、个人专业发展等教育教学各领域高质量、高水平的理论指导。
在专家和耿教授的指导下,课题组成员共开设课题研究公开课9人次,在每次的公开课上成员们都围绕课题研究的主题做各种积极尝试:有引人入胜的引入小实验,有安排合理的学生分组实验,有教师独具匠心的演示实验,有应用现代教育技术模拟实验,有数据精准、处理便捷的数字化实验,有紧扣课题的实验视频。教学设计也注重突出物理学科核心素养的培养,探究式学习、小组合作学习让课堂成为真正的学生课堂,促进学生主动学习、高效学习。
同时课题组成员尝试开设课题研究微讲座4次,总结自己从教以来在实验教学方面的成果和思考,不仅提升了自我的教育教学研究能力,更是实现了资源共享,对每位成员的成长帮助极大。
表1 专家讲座
日期 | 专家 | 讲座名称 |
2017.6 | 江苏省前黄高级中学耿宜宏教授 | 2017年的江苏高考物理试卷分析 |
2017.9 | 苏大《物理教师》主编桑志芳教授 | 中学物理教学研究与论文写作 |
2017.10 | 江苏考试院物理学科秘书黄红波博士 | 物理能力层级的界定及在测评中的应用 |
2017.11 | 省华罗庚高级中学王志刚主任 | 摭谈中学物理教师的专业发展 |
2017.12 | 省特级教师、省前中蔡卫东校长 | 基于学科核心素养的实验教学的研究 |
2018.4 | 常州市教科室刘霁华教授 | 教学的设计——理念与实践 |
2018.6 | 区教师发展中心尹庆丰主任 | 基于BOPPPS模型的课堂教学设计探索 |
2018.9 | 武进区礼嘉中学吴明峰主任 | 谈高中物理教材中课堂实验的改进和思考 |
表2、公开课、微讲座
时间 | 成员 | 研究课题 | 研究形式 |
2017.9 | 孙丽平 | 自由落体运动 | 区级公开课 |
2017.10 | 周正乔 | 感应电流的产生条件 | 区级公开课 |
2017.11 | 徐良 | 磁场 | 区级公开课 |
2017.11 | 张志成 | 实验探究中培养学生科学思维的策略 | 区级微讲座 |
2017.12 | 刘辉 | 物理课堂中开展实验教学的实践研究 | 区级微讲座 |
2017.12 | 张玲 | 浅谈实验在物理教学中的作用 | 区级微讲座 |
2018.1 | 朱玲娟 | 热力学定律 | 区级公开课 |
2018.1 | 薛燕飞 | 高三选修模块复习策略之我见 | 区级微讲座 |
2018.4 | 孙帆 | 变压器 | 区级公开课 |
2018.5 | 胡春燕 | 重力势能 | 区级公开课 |
2018.5 | 祝秋莹 | 重力势能 | 区级公开课 |
2018.9 | 祝秋莹 | 电容器的电容 | 区级公开课 |
2018.10 | 孙丽平 | 电场力的性质 | 区级公开课 |
2018.10 | 周正乔 | 基于核心素养的探究性实验教学研究---依托IYPT赛事研究 | 区级微讲座 |
3.初步研究成果
课题组组长耿教授教育教学经验丰富,2017年12月,提交案例《》在省教学案例评选中获省一等奖;2018年3月在核心期刊《物理教师》上发表论文《探究影响弹丸出口速度的因素》。课题组其他成员也在省级以上期刊发表论文**篇,市级以上论文评比中获奖**篇。
表3论文
成员 | 研究课题 | 发表获获奖情况 |
耿宜宏 | IYPT项目引领下的全真开放式探究的尝试 | 省一等奖 |
耿宜宏 | 探究影响弹丸出口速度的因素 | 《物理教师》2018年3月 |
徐良 | 基于核心素养的物理实验教学研究 | 《考试周刊》2018年6月 |
薛燕飞 | 基于核心素养下“同伴互助式学习”在物理实验教学中的实践思考 | 《新课程》2018年6月 |
孙丽平 | 基于核心素养的“自由落体运动”探究式教学设计 | 17区年会论文二等奖 |
胡春燕 | 论高中物理实验教学模式的探索 | 《考试周刊》2017年12月 |
孙帆 | 思维导图在高中物理实验教学中的有效应用 | 《文理导航》2017年12月 |
张志成 | 原子模型教学中的情感态度和价值观 | 《时代教育》2017年12月 |
徐良 | 物理探究式课堂教学的两个"度" | 2017年省一等奖 |
祝秋莹 | 高中物理教学如何提高学生的抽象思维能力 | 《新课堂》2017年11月 |
三、下步打算
1.健全课题活动制度
制定教师承担(参与)课题研究的管理办法,加强对各成员参与研究活动、落实研究任务、取得研究成果的考核评价。
2.继续加强理论学习和培训
采用集中培训和分散学习相结合的方式,课题组准备坚持每年至少完成一部教育教学研究方面的专著的共同学习和研究,通过学习和研究,更新教育教学理念,改进教学模式,提升个人综合素质。同时加强与课题相关的文献资料的学习,通过对相关文献的广泛收集与整理,借鉴和吸收有关基于物理学科核心素养的实验教学的策略和方法。
3.继续坚持实践研究
继续坚持每月一次的观摩研讨,课题组核心成员积极参加各级各类公开课的开设,同时每位课题组成员每学期至少参加各类观摩活动两次以上。
每月一次的课题组研讨的重点是如何通过基础实验、创新实验、拓展实验(趣味实验)、综合性实验(奥赛实验,IYPT实验)的实践研究,推动物理学科核心素养培养目标的落实;探索基于物理学科核心素养的实验教学的有效性策略;探索基于物理学科核心素养的实验教学模式;开发出一套基于物理学科核心素养的实验教学的校本课程。
4. 重视成果总结
课题组成员除了认真开展实践研究外,还应高度重视在理论学习,尤其是在参加各类实践活动时获得的心得体会,加强教科研论文整理和撰写,及时把平时基于物理学科核心素养的实验教学研究的所思所想,进行总结、提升,上升到理论层面,形成高质量的论文或是案例集。
《基于物理学科核心素养的实验教学研究》课题组
2018年11月9日