基于三層進階路徑的初中物理數(shù)字資源開發(fā)與創(chuàng)新素養(yǎng)培育實踐

當今，知識的創(chuàng)造、獲取與傳播方式正經(jīng)歷深刻變革。在基礎教育階段，如何有效培育學生的創(chuàng)新素養(yǎng)已成為核心議題。《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱“課標”）明確指出，物理教學應注重學生創(chuàng)新意識與實踐能力的培養(yǎng)[11。然而，當前數(shù)字資源建設存在諸多挑戰(zhàn)：資源多為單向輸出，學生主動創(chuàng)作機會匱乏；創(chuàng)新素養(yǎng)培育缺乏系統(tǒng)路徑；評價體系單一，難以全面反映學生的學習過程與創(chuàng)新成果。為應對這些挑戰(zhàn)，筆者提出“基礎夯實 能力拓展 創(chuàng)新輸出”的三層進階模式，基于三年教學實踐，開發(fā)配套流程與評價工具，實現(xiàn)數(shù)字資源建設與創(chuàng)新素養(yǎng)培育的深度融合，為初中物理教師提供實證案例與教學支持[2]

一、痛點與出路：創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)的邏輯起點

當前數(shù)字資源建設存在三方面痛點：資源單向輸出、素養(yǎng)培育斷層、評價維度單一。筆者基于三年教學實踐，形成三層進階模式，配套開發(fā)流程與評價工具，實現(xiàn)深度融合。

（一）對創(chuàng)新素養(yǎng)的理解

創(chuàng)新素養(yǎng)涵蓋創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力三個要素。創(chuàng)新意識表現(xiàn)為提問意識和問題表征能力；創(chuàng)新思維通過“五動”形成，即動眼觀察與建模、動耳傾聽協(xié)助、動口思維外顯、動手實踐創(chuàng)生、動腦概念遷移；創(chuàng)新能力包括實驗能力和優(yōu)化方案能力。這一過程從創(chuàng)新意識的萌芽開始，通過“五動”形成創(chuàng)新思維，最終以完成作品呈現(xiàn)創(chuàng)新能力（如圖1）。

（二）學校開展創(chuàng)新教育的意義

在基礎教育階段，創(chuàng)新體現(xiàn)為學生個體的深刻理解和領悟。學校創(chuàng)新教育的目標是培育學生的創(chuàng)新素養(yǎng)，而非將每個學生都塑造成革新者和發(fā)明家。創(chuàng)新教育遵循具身認知發(fā)展規(guī)律，符合初中學生身心發(fā)展規(guī)律。正如陶行知先生所言“創(chuàng)造力人皆有之”，創(chuàng)新教育不等同于發(fā)明創(chuàng)造，而是要播下創(chuàng)新的種子，培育學生的創(chuàng)新素養(yǎng)。

二、三層進階路徑的課堂實施策略

初中學生具身認知發(fā)展的特點是“身體即認知載體，感知運動系統(tǒng)支撐發(fā)展，環(huán)境作為認知延伸”。在課標指導下，設計“課標實驗 拓展實驗 創(chuàng)新實驗”進階路徑，引導學生開展“書中學與做中學”實踐，從“知識輸入、方法內(nèi)化、技能輸出”三個維度，在日常學習中培養(yǎng)創(chuàng)新素養(yǎng)（如圖2）。

（一）分層目標設計

在課標實驗階段，學生完成規(guī)定的實驗，將知識轉(zhuǎn)化為直觀體驗，理解概念，掌握物理實驗方法和解題方法。例如，借助八桂教學通平臺仿真實驗，規(guī)范測量型實驗操作，制作《基本儀器操作微課集》，包含12個AR交互視頻，為學生提供直觀的學習資源。

進人拓展實驗階段，學生將課后習題開發(fā)成可操作的實驗，鼓勵學生驗證解題思路，從而深化對概念的理解。例如，將“密度測量”習題改編為“鑒別校史館金屬勛章材質(zhì)”項目，引導學生創(chuàng)作了“液體密度階梯法”等18個創(chuàng)新方案，顯著提升了學生的實踐能力和創(chuàng)新思維。

在創(chuàng)新實驗階段，學生依據(jù)實驗的關鍵要素，運用生活物品完成效果相同甚至更優(yōu)的實驗。例如，“視深測量儀”項目不僅獲得了省級獎項，還配套開發(fā)了3D原理演示動畫和誤差分析H5程序，實現(xiàn)了創(chuàng)新成果的數(shù)字化轉(zhuǎn)化。

（二）教學組織創(chuàng)新

為實現(xiàn)三層進階，構建了“雙師雙空間”教學模式。物理教師主導線下實驗空間，聚焦方案可行性論證；信息教師入駐線上創(chuàng)作空間，指導視頻剪輯、數(shù)據(jù)可視化。這種模式充分發(fā)揮了兩位教師的專業(yè)優(yōu)勢，為學生提供了全面的學習支持。

（三）三層實驗階段的實施

課標實驗階段，學生完成規(guī)定的實驗，理解概念，掌握物理實驗方法和解題方法，形成標準化操作能力。此階段以夯實基礎知識為目標，注重實驗操作的規(guī)范性和準確性。

拓展實驗階段，學生將課后習題轉(zhuǎn)化為可操作的實驗，結(jié)合實踐驗證解題思路，從而深化對概念的理解并熟練掌握實驗方法。此階段旨在幫助學生從多維度理解概念，同時注重實驗設計的可行性和實用性。

創(chuàng)新實驗階段，學生自主提出問題、設計解決策略并完成實驗，實現(xiàn)知識和能力的遷移與應用。此階段以自主探究和創(chuàng)新實踐為目標，注重實驗內(nèi)容的探索性和原創(chuàng)性。例如，學生利用生活中常見物品設計實驗，不僅驗證了物理概念，還培養(yǎng)了創(chuàng)新能力和實踐技能。

三、數(shù)字資源開發(fā)的課堂實踐案例

（一）問題導向的資源開發(fā)流程

以“紙橋承重”為例，學生從平臺現(xiàn)有資源出發(fā)，對比現(xiàn)有橋梁模型，提出“普通A4紙能否承受 5 0 k g 物品”的問題。學生進行三次方案迭代，從圓柱體到三棱柱，再到復合結(jié)構，最終成功設計出承重能力達標的紙橋。使用Tracker軟件分析形變數(shù)據(jù)，制作受力可視化課件，將實驗過程和結(jié)果數(shù)字化，形成了數(shù)字資源（如圖3）。

（二）創(chuàng)作工具的應用圖譜

在數(shù)字資源開發(fā)過程中，根據(jù)學生的能力層級推薦不同的創(chuàng)作工具。基礎層學生可使用剪映、Canva等工具制作實驗過程vlog；進階層學生可利用Arduino、Tracker等工具開發(fā)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)；創(chuàng)新層學生則可運用3DOne、Unity等工具創(chuàng)建虛擬仿真實驗環(huán)境。這些工具的應用，不僅提升了資源開發(fā)的效率，而且培養(yǎng)了學生的數(shù)字素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

（三）數(shù)字資源開發(fā)流程

依托學生自主創(chuàng)新實驗，以數(shù)字教材平臺內(nèi)嵌資源為開發(fā)基地，引導學生在形成物理概念或發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的過程中學會應用知識。學生從研究平臺內(nèi)嵌資源開始，根據(jù)教學目標分析需求，梳理出有實用價值且平臺上沒有的問題。確定問題后，學生先明確原理、重點和難點，進而尋找策略和解決方案。若實驗失敗，則反思解決策略，重新實驗；若實驗成功，則制成微課或教學素材，獲得實驗成果（如圖4）。這一過程不僅提升了學生的創(chuàng)新能力，也為教學提供了豐富的數(shù)字資源。

四、三維評價體系的構建與應用

（一）過程性評價工具

為全面記錄學生的學習過程，開發(fā)了實驗報告單和創(chuàng)作日志。實驗報告單設置“誤差溯源”專欄，要求學生標注測量數(shù)據(jù)的不確定度，培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。創(chuàng)作日志則記錄每周資源開發(fā)進展，形成個性化成長檔案，為學生的學習過程提供翔實記錄。

（二）表現(xiàn)性評價量表

構建了“三維九項”評價矩陣，從創(chuàng)新意識、數(shù)字素養(yǎng)和學術規(guī)范三個維度對學生進行評價。創(chuàng)新意識關注問題敏感性和方案獨特性，基于平臺點贊量進行評價；數(shù)字素養(yǎng)考察工具適切性和可視化水平，采用師生協(xié)同評分；學術規(guī)范則利用查重系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)完整性和引用規(guī)范性。這種多維度的評價方式，全面反映了學生的學習過程和創(chuàng)新成果（見表1）。

（三）成果應用追蹤

建立資源使用反饋機制，校內(nèi)借助教學平臺采集資源使用頻次、互動數(shù)據(jù)，校外跟蹤作品在智慧中小學平臺的下載量、改編量。以“視深和實深”為例，學生從生活中發(fā)現(xiàn)問題，經(jīng)歷設計、實施、反思、改進、再實施的過程，最終成功解決問題。這一過程不僅培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新素養(yǎng)，也為教學資源庫增添了優(yōu)質(zhì)內(nèi)容。

（四）撰寫實驗報告

學生填寫“學生自主開發(fā)物理實驗報告單”，重現(xiàn)從提出問題到設計方案、完成實驗、反思實驗的過程。在“交流評估”環(huán)節(jié)，學生提出具體的反思和建議，如制作紙筒時保證圈數(shù)和連接部分長度相同，裁紙張時邊緣要平整等。這些反思和建議成為不斷累積“創(chuàng)新基礎”的過程。

（五）填寫評價量表

學生填寫“學生自主開發(fā)數(shù)字資源評價量表”，從確定問題和解決問題兩個環(huán)節(jié)，以及創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力三個維度進行自我評價。評價內(nèi)容包括提出問題、猜想因素、設計方案、選擇器材、進行實驗、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論和錄制視頻。教師對照評價指標，量化學生的創(chuàng)新素養(yǎng)水平，為教學改進提供數(shù)據(jù)支持（見表2）。

（六）發(fā)布平臺，共享實驗成果

利用八桂教學通數(shù)字教材平臺、智慧中小學平臺、微信公眾號，實現(xiàn)數(shù)字資源共享。這些平臺不僅拓寬了師生教學備授課資源的選擇范圍，還接受全國師生的檢視和評價，促進了優(yōu)質(zhì)資源的廣泛傳播。

五、實踐反思與未來展望

經(jīng)過三年的教學實踐，當前模式已形成三大特色：資源生成機制使每個學生成為數(shù)字資源的建設者；素養(yǎng)發(fā)展路徑可視化呈現(xiàn)創(chuàng)新素養(yǎng)進階軌跡；評價改革樣本實現(xiàn)“創(chuàng)作過程即評價過程”。未來，將開發(fā)AI輔助評價系統(tǒng)，實現(xiàn)創(chuàng)新思維發(fā)展的智能診斷；構建區(qū)域聯(lián)創(chuàng)平臺，形成“校際命題一協(xié)同開發(fā)一共享應用”生態(tài)；探索數(shù)字資源版權確權機制，培養(yǎng)學生學術誠信意識。

在2024世界數(shù)字教育大會上，教育部部長懷進鵬強調(diào)，教育部將縱深推進數(shù)字教育事業(yè)，引導課堂教學深化應用。培育創(chuàng)新素養(yǎng)的三層進階路徑模式，以“平臺 + 素材”的數(shù)字資源應用模式開展教學實踐，利用多樣化的信息技術開發(fā)數(shù)字資源，構建全新的數(shù)字化學習模式，為培育初中物理學科創(chuàng)新素養(yǎng)提供了技術保證。

總之，在探索培育初中學生物理學科創(chuàng)新素養(yǎng)的實踐中，開展“書中學與做中學”相結(jié)合的教學，要創(chuàng)設情境，幫助學生成為優(yōu)秀的問題提出者、解決者。學校應開發(fā)必要資源創(chuàng)作作品，構建課程數(shù)字資源庫，在落實培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的基礎上，更好地促進學生創(chuàng)新素養(yǎng)發(fā)展。

注：本文系廣西教育科學“十四五”規(guī)劃2025年度課題“三層進階路徑培育創(chuàng)新素養(yǎng)的初中物理學生自主實驗的開發(fā)與評價”（課題編號：2025C701）研究成果。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準：2022年版[S].北京：北京師范大學出版社，2022：33.

[2]李園，黎旭誠，覃翠華，數(shù)字資源與初中物理教學深度融合的DDP模式：以“浮力”為例[J].中小學數(shù)字化教學，2024（2）：61-65.

（作者李園、倪華系廣西南寧市第三中學教師；黎旭誠系廣西數(shù)智出版?zhèn)髅接邢薰炯夹g服務部主任）

責任編輯：祝元志