融合STSE教育理念的高中物理項目式學習

摘" "要：STSE教育理念強調科學、技術、社會和環境之間的聯系，注重培養學生的科學素養和綜合能力。項目式學習則以實際問題為導向，鼓勵學生通過參與實際項目來學習和掌握知識。以“電磁驅動甩膜儀的設計與制作”為實踐案例，探討將STSE教育理念與高中物理項目式學習相結合的應用效果。

關鍵詞：項目式學習；STSE教育；高中物理

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A " " 文章編號：1003-6148（2025）1-0084-5

項目式學習是一種建構性的教與學模式，教師通過項目化的學習任務指導學生，基于真實情境提出問題，并利用相關知識與信息資料開展研究、設計和實踐操作，最終能夠解決所提出的問題、展示和分析項目成果。項目式學習研究大致可以分為三類：實物設計與實施［1-2］，項目式學習的教學設計［3-4］，以及某種導向下的項目式學習［5-6］。在實踐應用中，項目式學習面臨以下問題：①缺乏統一的設計標準；②教育理念與項目式學習融合在實踐中未得到落實；③實際教學過程與現實生活脫節，未能有效調動學生的學習興趣。STSE是科學（Science）、技術（Technology）、社會（Society）、環境（Environment）的英文縮寫［7］。STSE教育理念以可持續發展為根本目標，結合教育實踐活動，將科學知識與科技發展、社會現象及生態環境相關聯。基于STSE教育理念的項目式學習以問題為導向，整合科學、技術、社會與環境，不僅使學生在學習過程中掌握學科知識，提高核心素養，逐漸形成適應終身發展的良好品格與能力，還能激發學生的學習興趣和主動性。因此，將項目式學習引入高中物理教學，對于培養學生的科學素養和實踐能力具有重要意義。

1" " 設計流程

基于上述STSE教育理念，結合高中物理課程標準、教材內容和學生情況，STSE教育理念下的高中物理項目式學習應包括項目背景、項目主題、項目設計、項目實施、項目成果展示以及項目評價六個環節。本文以電磁感應中“電磁驅動甩膜儀的設計與制作”為例，探討基于STSE教育理念的項目式學習在高中物理教學中的應用。具體設計流程如圖1所示。

2" " 應用實例

2.1" " 分析項目背景

以電磁感應為原理制作成的器材被廣泛應用于現代社會的各個領域，例如家用電磁爐、真空冶煉爐、安檢門以及電器列車中的電磁制動器等，這些應用使我們的生活更加安全與便捷。“渦流、電磁阻尼和電磁驅動”是人教版高中物理選擇性必修第二冊“電磁感應”主題下的內容。根據普通高中物理課程標準，學生在學習該部分后已形成渦流、電磁阻尼和電磁驅動的基本概念，并理解其產生原理。然而，由于缺乏針對該部分的教具，學生對其實際應用的認識不足。此前，學生具備使用簡單工具設計實驗的能力，能夠設計簡單的電路，并具有較強烈的動手欲望。通過動手實驗，能夠有效調動學生的學習積極性。

2.2" " 明確項目主題

確定主題是指在教材中選擇合適的內容，根據具體情境和教學目標設計一個或者多個項目。主題決定教學效果的好壞，應該基于學情分析主題的難易程度，充分考慮到學生的興趣和主動性，還需要保證教學條件能夠支撐項目的順利進行。結合項目背景及學生的能力，確定項目主題為“電磁驅動甩膜儀的設計與制作”。

2.3" " 項目設計

2.3.1" " 制訂項目目標

項目目標是指導、實施與評價項目的基本依據。根據物理課程標準要求，制訂“電磁驅動甩膜儀的設計與制作”的項目目標，如表1所示。

2.3.2" " 設計驅動問題及子問題

驅動問題及學生活動的設計是有效開展項目式學習的關鍵步驟［8］。一個好的驅動問題應具備整體性、多元性、情境性和探究性的特點，這與STSE教育理念所強調的特征相契合。它強調問題的整體性，以保持項目的連貫性和一致性；強調問題的多元性，引導學生從多個角度看待問題，提升思辨能力；強調問題的情境性，以增強學生的代入感，使他們在項目完成后獲得成功的喜悅，從而提升學習積極性；強調探究性，以培養學生勇于探索的科學精神。在“電磁驅動甩膜儀的設計與制作”項目中設計了一級驅動問題及其子問題，如表2所示。

2.3.3" " 設計學習支架

支架的搭建是后續項目能夠順利進行的必要條件。在項目式學習中，為確保項目高效開展，教師需分析學生情況及教學內容，針對學生在項目過程中可能遇到的困難提供必要的支持，搭建學習支架。結合前面設計的驅動性問題，在“電磁驅動甩膜儀的設計與制作”項目式學習中，必要的學習支架包括：①涉及渦流、電磁阻尼和電磁驅動的原理，以及它們在實際生活中的應用；②實踐型支架：包括CAD繪圖軟件的使用方法、內部結構設計與電路焊接，以及金屬圓盤打孔技術等。

2.3.4" " 學生分組及成果預期

給學生分組應該遵循組間同質、組內異質的原則［9］。通過對班上學生的分析，將全班學生依據學習成績、性格特點和能力強弱合理分組，要求小組成員自行推舉一名組長進行管理。分組過程中需注意公平原則，確保每一位成員都有平等的機會參與項目。

在活動前，教師應對項目成果有一定的預期，并為學生設定合理的彈性范圍，避免設定難度過大，讓學生感到無法實現。對“電磁驅動甩膜儀的設計與制作”項目的預期如下：能夠解釋電磁驅動甩膜儀的原理，加深對電磁感應現象的理解，并成功設計與制作電磁驅動甩膜儀。

2.4" " 項目實施及成果展示

項目成果展示沒有固定模式，可以通過匯報、圖表、文字材料和制作產品等多種形式進行。在小組展示時，其他小組會對該小組進行評價和評分，同時補充有疏漏的地方，對于有疑問的部分可在展示結束后提出，由展示組進行解答。本項目的具體實施過程如表3所示，學生在教師的幫助下設計完成的電磁驅動甩膜儀結構原理圖如圖2所示，制作的電磁驅動甩膜儀實物圖如圖3所示。

2.5" " 項目評價

項目評價在整個項目開展過程中具有不可替代的重要性，能夠提升教學質量。項目式學習評價量表的制作應遵循評價指標多樣化和評價主體多元化的基本原則，包括學生組間評價、組內評價和教師評價［10］。組間評價側重項目成果的評估，組內評價側重于小組成員在項目進行過程中的科學探究態度及主動性，而教師評價則關注學習目標的達成情況。“電磁驅動甩膜儀的設計與制作”項目評價量表由25%的組間評價、25%的組內評價和50%的教師評價組成。

在小組進行成果展示后，教師應結合項目實施過程中各小組的積極性、結構圖及實物完成情況、薄膜制備效果，圍繞物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任展開評價。最后，可以根據評價結果選出該項目的最佳小組，上臺分享經驗，鼓勵小組之間互相學習與進步，從而在班級中形成良性競爭的環境。

3" " 項目式學習反思

不同于傳統教學模式，STSE教育理念下的項目式學習注重創設真實情境，讓每個學生都能積極參與。在項目式學習過程中，學生需要設計實驗、處理數據，從而培養科學思維能力、實驗設計能力和數據分析能力。項目式學習還要求學生動手實踐，在實踐中發現和解決問題，并通過小組合作完成項目，增強合作能力和溝通能力。此外，項目式學習能夠引導學生思考科學與社會的關系，促進對科學社會問題的討論與思考。以“電磁驅動甩膜儀的設計與制作”為例，該項目涉及電磁驅動技術的應用，貼近科技前沿。在項目過程中以小組為單位，有利于培養學生的團隊精神，提高學習興趣。基于STSE教育理念，項目完成過程中涉及電動機和繪圖軟件的使用，同時融入對學生科學態度與環境保護意識的培養，提升物理學科素養。

然而，項目式學習在實際教學中仍存在一些問題：

（1）學生之間在學術能力、實踐能力和團隊合作能力方面差異較大，如何滿足不同學生的需求是一個挑戰。

（2）項目式學習需要較長的時間周期，與高中物理課程緊湊的教學進度存在沖突，時間安排過短難以讓全體學生融入，無法達到預期效果，而時間安排過長則可能導致教學進度緩慢。這些矛盾需要教師妥善調和。

4" " 總" 結

盡管項目式學習在實施過程中可能會遇到一些困難與問題，但通過教師的引導和學生的積極參與，基于STSE教育理念的項目式學習的實施可以有效提高學生的科學素養和實踐能力。因此，這種學習方式在高中物理教學中具有重要的應用價值。在未來的研究中，可以進一步深入探討如何解決項目式學習中的難題，以促進其在高中物理教學中的進一步推廣和應用。

參考文獻：

［1］劉震.基于項目式學習的高中物理活動的設計與實施——以“手機無線充電裝置的設計與制作”為例［J］.中學物理，2023，41（17）：34-36.

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［7］王慧，馮霞.融合STSE教育理念的教學設計——以“宇宙航行”為例［J］.中學物理教學參考，2022，51（11）：40-42.

［8］李文卓，邵明輝，朱堯.大概念背景下的物理項目式學習——以“橋的設計”為例［J］.物理教學探討，2023，41（7）：65-69.

［9］程健.基于微項目式學習的教學設計——以“單擺”為例［J］.湖南中學物理，2023，38（4）：59-61，90.

［10］吳瀟.用學習評價促核心素養落地——高中物理教學評價的策略探析［J］.中學物理教學參考，2020，49（1）：83-85.

（欄目編輯" " 賈偉堯）