基于學(xué)科項目化學(xué)習(xí)理論的實驗教學(xué)設(shè)計

摘? ? 要：學(xué)科項目化學(xué)習(xí)能培養(yǎng)學(xué)生的問題解決、元認(rèn)知、批判性思維、溝通與合作等重要能力. 物理學(xué)科教學(xué)要立足課堂模式，融入學(xué)科項目化的設(shè)計要素，將低階認(rèn)知“包裹”入高階認(rèn)知，突出“學(xué)生本位”，設(shè)計關(guān)鍵性驅(qū)動問題，采用學(xué)科項目化教學(xué)支架，幫助學(xué)生內(nèi)化知識，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感.

關(guān)鍵詞：學(xué)科項目化;高階認(rèn)知;核心素養(yǎng)

學(xué)科項目化學(xué)習(xí)不是為項目而項目，不是為了要產(chǎn)生一個顯性的結(jié)果而開展項目，其最終的結(jié)果是來自師生、生生對問題情境的共同探索. 從課程改革的發(fā)展來看，出現(xiàn)了基于問題的學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)、探究性學(xué)習(xí)等學(xué)習(xí)形態(tài)，但是這些學(xué)習(xí)方式在高強(qiáng)度評價盛行的教育生態(tài)下，只能用獨立的研究型形態(tài)的課程進(jìn)行.學(xué)科項目化的設(shè)計要素融入物理學(xué)科教學(xué)，將低階認(rèn)知“包裹”入高階認(rèn)知，在不降低學(xué)科學(xué)業(yè)成績和保證基礎(chǔ)類知識與技能不損失的情況下，設(shè)計培育學(xué)生的問題解決、元認(rèn)知、批判性思維、溝通與合作等重要能力的課程.學(xué)科項目化學(xué)習(xí)是將學(xué)習(xí)過程翻轉(zhuǎn)，通過對驅(qū)動性問題的思考和探究，將知識學(xué)習(xí)、能力提升和問題解決、產(chǎn)品形成整合在一起[1].

學(xué)科項目化學(xué)習(xí)不能通俗地理解為項目化學(xué)習(xí)活動，那樣會造成教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)過程脫節(jié)。學(xué)科項目化學(xué)習(xí)立足課堂模式，是在不增加總體課時情況下的學(xué)習(xí)，如果活動過多，會使學(xué)生不能靜心思考解決問題的方法。學(xué)科項目式學(xué)習(xí)的首要特征是向心性，即項目是課程的中心而非外圍和邊緣，學(xué)生通過項目接觸、學(xué)習(xí)學(xué)科的核心概念[2].

下面以普通高中教科書《物理》（下簡稱“《物理》”）必修第一冊第三章第4節(jié)中的實驗“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”為例進(jìn)行說明。

一、結(jié)合學(xué)科項目化要素提出實施建議

（一）突出“學(xué)生本位”，展現(xiàn)核心素養(yǎng)目標(biāo)

學(xué)科項目化的第一要素是知識觀要指向?qū)W科核心素養(yǎng)，教學(xué)目標(biāo)是整節(jié)課的靈魂，目前教學(xué)目標(biāo)經(jīng)常提到的“培養(yǎng)或養(yǎng)成學(xué)生……”都是從教師角度進(jìn)行敘述的，學(xué)科項目化教學(xué)目標(biāo)則站在“學(xué)生本位”進(jìn)行敘述，能展現(xiàn)核心素養(yǎng)培育目標(biāo).我們采用這樣的目標(biāo)敘述：

能描述“為什么要進(jìn)行力的合成與分解”;

愿意嘗試提出兩力求合力的方法;

通過學(xué)科項目化設(shè)計方案，學(xué)生積極主動思考問題;

通過討論和實驗探究，學(xué)生能對等效做出判斷，在具體問題的求解中，學(xué)生會運(yùn)用平行四邊形定則計算兩個或兩個以上共點力的合力，并且提高合作探究能力;在對現(xiàn)象規(guī)律的語言闡述中，逐漸提高自己的語言表達(dá)能力;

會引申各事物間的關(guān)聯(lián)性，融入生活.

（二）設(shè)計關(guān)鍵性驅(qū)動問題

設(shè)計驅(qū)動性項目問題是第二要素，能改變學(xué)生學(xué)習(xí)從低階學(xué)習(xí)開始，并且主要在低階徘徊的現(xiàn)狀，讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)內(nèi)容的意義，自主地圍繞項目逐一解決驅(qū)動型問題.

驅(qū)動型問題研究途徑需要的高階認(rèn)知方式必須能夠符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律.學(xué)習(xí)中經(jīng)歷高階思維過程有利于學(xué)生的思維發(fā)展與知識建構(gòu).先要確定課題的本質(zhì)問題，這是整節(jié)課的出發(fā)點和落腳點，本節(jié)課的核心思想是使用等效替代思想探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律。然后從本質(zhì)問題出發(fā)設(shè)計驅(qū)動型問題任務(wù)包，引導(dǎo)學(xué)生完成項目的研究.

如圖1，本項目設(shè)計了四個驅(qū)動性問題。

驅(qū)動問題1的優(yōu)點在于指向?qū)W科本質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)的理解.涉及的高階思維是“問題解決”，解決的是生活中觀察到的現(xiàn)象.

驅(qū)動問題2是發(fā)散思維的需要，學(xué)生如果總是按部就班地開展科學(xué)探究活動，限制的是學(xué)生的心智發(fā)展.要能充分鼓動學(xué)生心智發(fā)展，學(xué)科項目化學(xué)習(xí)設(shè)計必須使用的是高階思維中的“決策”與“創(chuàng)見”.

驅(qū)動問題3和4使學(xué)生通過小組合作，進(jìn)行系統(tǒng)研究分析、展示，在討論中實驗調(diào)研，進(jìn)而完成深度學(xué)習(xí).

（三）學(xué)科項目化教學(xué)支架

學(xué)科項目化的第三要素是過程中采用的教學(xué)支持手段必須與高階認(rèn)知配套，如圖2.其中的“分析與建議”，即通過分析獲得情境問題的解決問題方案，是全程教學(xué)支架的中心;“抽象與操作”，即從情境回到實驗室，如何從抽象的問題中決策、“創(chuàng)見”出模型;然后對模型進(jìn)行“比較與選擇”，系統(tǒng)分析即是關(guān)于模型實驗的組裝方式研究;最后對項目進(jìn)行“反思與改進(jìn)”，調(diào)研思維即是項目過程能夠發(fā)現(xiàn)問題，解決改進(jìn)問題.此過程是循環(huán)且不斷改進(jìn)的.

二、學(xué)科項目化過程策略（課堂節(jié)選）

任何一種學(xué)習(xí)方式都必然存在一個讓學(xué)生適應(yīng)的過程.學(xué)科項目化不等同于分組實驗課堂，所以我們在課前要先向?qū)W生說明課程的意義及作用，以獲取學(xué)生的配合，然后才能達(dá)到課程實踐的效果.此課例中，學(xué)生在理解了教師的設(shè)計意圖后，表現(xiàn)出了高度的興趣和參與熱情.

（一）明確教學(xué)目標(biāo)，更好體會學(xué)習(xí)意義（高階思維：問題解決）

學(xué)科項目化關(guān)鍵是要讓學(xué)生明白為什么要進(jìn)行這個項目的研究。學(xué)生帶著動力去研究并克服困難，那么成功帶來的成就感就會更突出，學(xué)生就會逐漸享受科學(xué)探究過程.本節(jié)課內(nèi)容安排在“各種常見力”之后，學(xué)生對于這個突然轉(zhuǎn)折有些茫然.《物理》必修第一冊經(jīng)過修改，充分體現(xiàn)出了教學(xué)順序的優(yōu)化。我們從項目目標(biāo)出發(fā)，先讓學(xué)生體會問題1：為什么要進(jìn)行力的合成？請看課堂實錄：

師：幾個小孩在爭搶一個玩具，你能判斷玩具將向哪個方向（見圖3）運(yùn)動嗎？

生：不能，除非知道最后“總的力”的作用效果.

師：這里大家提到的“總的力”其實就是初中的“合力”概念.我們?nèi)绻梢郧蟪鰩讉€力的合力，那么就能夠判斷物體接下來的運(yùn)動情況了.

在學(xué)生感悟到了力的合成的必要性后，接下來應(yīng)該突破學(xué)生的認(rèn)知誤區(qū)問題2：是不是任意兩個力都能夠合成？

師：請同學(xué)們思考不同物體上的力能否合成？

生：（不是很確定）好像不能.

師：所以我們求力的合成，前提是它們是作用在物體上的一組共點力.比如下圖兩個木塊受力（見圖4）可以進(jìn)行力的合成嗎？

對教材知識點順序進(jìn)行優(yōu)化，即得：感悟力的合成意義—了解共點力的概念—力的合成方法研究.

（二）知道等效替代關(guān)系，深化理解矢量合成法則（高階思維：決策、創(chuàng)見）

矢量合成關(guān)系在教材中第一次展開討論，因為力的方向容易利用彈簧測力計記錄，所以降低了對矢量合成的理解難度.學(xué)科項目化解決方案的實施，關(guān)鍵是要讓學(xué)生自己形成動力來解決，而讓他們有意識地運(yùn)用高階思維解決問題才是學(xué)科項目化的培養(yǎng)目的.請看課堂實錄：

師：這里體現(xiàn)的是等效替代思想，同學(xué)們分小組利用手頭已有的器材能夠模擬這個情景嗎？

生：用一個彈簧測力計拉物體沿水平方向勻速前進(jìn)，或者用兩個彈簧測力計拉物體沿水平方向勻速前進(jìn)（不同角度）.

生：用一個彈簧測力計靜止吊著物體，或者用兩個彈簧測力計靜止吊著物體（不同角度）.

師：那么同學(xué)們總結(jié)得出F=F1+F2嗎？

生：應(yīng)該不是代數(shù)和關(guān)系.

師：如果不是，請大家記錄力的方向和大小，看看它們的關(guān)系.

接下來筆者讓學(xué)生通過多種情況實驗并作圖，去嘗試發(fā)現(xiàn)“合力與分力的關(guān)系”.請全體學(xué)生運(yùn)用直覺思維，記錄力的大小和方向，觀察各個小組典型案例的共性.

學(xué)生最終發(fā)現(xiàn)“畫圖連接后，合力和分力像平行四邊形”這個特征.這個發(fā)現(xiàn)就是一種“創(chuàng)見”思維，科學(xué)史上的靈光一閃，往往就建立在這樣的猜想上.有了這種猜想后，學(xué)生通過多次實驗，作圖明確了“像平行四邊形”這個關(guān)系.

（三）完成實驗報告，學(xué)習(xí)匯報互評（高階思維：系統(tǒng)分析，實驗調(diào)研）

匯報實驗過程有助于團(tuán)隊厘清實驗過程的思路、方法.匯報可以檢查學(xué)生的思路是否能展現(xiàn)問題解決、決策、創(chuàng)見、系統(tǒng)分析、調(diào)研等思維過程.我們著重讓學(xué)生敘述他們對實驗中遇到的問題所采取的解決方式.比如有的學(xué)生拉動一個彈簧測力計勻速運(yùn)動，卻發(fā)現(xiàn)很難記錄數(shù)據(jù)，經(jīng)過小組研究，最后采用了分別將固定的橡皮筋拉到同一個節(jié)點的方式.這個過程就是系統(tǒng)分析、調(diào)研解決思維的展現(xiàn)過程.

在過程中，既要強(qiáng)調(diào)個人在團(tuán)隊中的作用（記錄力的大小、方向的方法等），又必須展現(xiàn)團(tuán)隊成果：團(tuán)隊能夠最終對合力與分力的關(guān)系進(jìn)行展示、介紹，討論過程的不足與改進(jìn)方法，并制作出實驗報告，進(jìn)行成果展現(xiàn).學(xué)科項目化很有必要引入評價環(huán)節(jié)，其中，在匯報成果的時候如果能夠進(jìn)行恰當(dāng)?shù)淖晕以u價，就是一種對必備品格的反思和關(guān)鍵能力的自省.

三、項目過程展現(xiàn)的學(xué)習(xí)優(yōu)勢

核心素養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)必備品格和關(guān)鍵能力，這需要教師放慢腳步，學(xué)校提高認(rèn)識.學(xué)生形成概念性知識，意味著他不僅知道，而且能夠理解這個概念的特點，能夠運(yùn)用這個概念來分析新的情境.

（一）培養(yǎng)高階思維習(xí)慣的需要

高階思維是相對低階思維而言的，低階思維包括信息收集、組織、儲存、鞏固等，這是學(xué)生參加選拔性考試的技能，而核心素養(yǎng)能不能考、怎么考已然提上議程，相信只有擁有高階思維的學(xué)生才能在未來掌握優(yōu)勢.因此，學(xué)生必須學(xué)會從項目目的出發(fā)，去進(jìn)行系統(tǒng)分析、問題解決、決策創(chuàng)見等高階思維的鍛煉.

例如，本課例在實際教學(xué)中經(jīng)常變成驗證性試驗，缺乏學(xué)生感悟問題產(chǎn)生的原因、解決問題的困難與途徑等環(huán)節(jié).依樣畫葫蘆完成課程的結(jié)果，就是大量的疑惑遺忘和興趣的缺失.而我們的項目式學(xué)習(xí)在不增加課時的情況下，就能讓學(xué)生快速切入項目解決過程（注意課堂各環(huán)節(jié)時間的安排），運(yùn)用高階思維，養(yǎng)成思考習(xí)慣，在潛移默化中生成個人核心素養(yǎng).項目驅(qū)動問題有助于開發(fā)頭腦：學(xué)習(xí)的有效程度取決于學(xué)生頭腦的活躍程度，而按部就班地進(jìn)行操作是最容易導(dǎo)致遺忘的學(xué)習(xí)形式，學(xué)科項目化學(xué)習(xí)的驅(qū)動導(dǎo)向使學(xué)生必須選擇、質(zhì)疑、反思，主動思考并運(yùn)用科學(xué)思維方法，久而久之就會培養(yǎng)出聰慧的頭腦.

（二）更利于內(nèi)化知識

教學(xué)過程中，筆者經(jīng)常發(fā)現(xiàn)：學(xué)生雖然明白某個問題，遇到新的情境卻無從下手.這本質(zhì)上就是知識沒有內(nèi)化，只知道依樣畫葫蘆.目前新高考提出的情境彌補(bǔ)問題、問題解決等關(guān)鍵素養(yǎng)，培育的關(guān)鍵是學(xué)生要有意識地去建構(gòu)豐富的情境.學(xué)生平時如果只知道練熟公式、類型題，是很難想象出新的情境，進(jìn)而解決問題的.因此，項目式學(xué)習(xí)其實開創(chuàng)了有效教學(xué)的新途徑.

本課例的難點在于發(fā)現(xiàn)平行四邊形定則。怎樣發(fā)現(xiàn)是有技巧的，課堂教學(xué)如果只展示一個演示實驗，那么因為缺乏普遍性，就等于是直接告訴學(xué)生就是這樣的規(guī)則，所以學(xué)生印象不深.由于缺乏內(nèi)化知識的構(gòu)建過程，遇到特殊的分力如何合成或者能不能合成，學(xué)生就不能進(jìn)行情境遷移，當(dāng)然也就談不上解決問題了.在學(xué)科項目化學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生通過多種實驗情況作圖發(fā)現(xiàn)“像平行四邊形”，運(yùn)用的是“創(chuàng)見”思維，到最終“確認(rèn)”過程，這既培養(yǎng)了他們勇于猜想的科學(xué)精神，也讓他們了解到更多的實例，學(xué)會了如何有效處理力的合成的方法.

（三）激發(fā)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感

精神發(fā)展是學(xué)生通過具體的有目的的研究，感知存在于自然世界的力量，要求實事求是，不迷信權(quán)威，敢于質(zhì)疑并大膽創(chuàng)新，善于合作與分享.

評價是項目化的最后一個環(huán)節(jié).評價環(huán)節(jié)能引導(dǎo)學(xué)生懂得平等與尊重、細(xì)心與信任、挑戰(zhàn)與創(chuàng)造，能培養(yǎng)學(xué)生善于欣賞、合作的能力等.

參考文獻(xiàn)：

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