項目式學習之“STEM教育+DIY制作”物理實驗 論文

項目式學習之“STEM教育+DIY制作”物理實驗摘要：淺談物理教學中設計項目學習方式的常規(guī)實驗和“非常規(guī)實驗”教學課程，在實驗基礎(chǔ)上通過跨“DIY制作過程體養(yǎng)學生綜合科學素養(yǎng)。關(guān)鍵詞：項目式學習，實驗，整合制作，STEM教育，物理實驗，科學素養(yǎng)引言：本文嘗試物理教學中基于項目式學習，把物理實驗相關(guān)聯(lián)的部分，在教師演示實驗、學生科學探究實驗基礎(chǔ)上，把物理學習過程化成一系列的”DIY小產(chǎn)品"實物制作的過程，并對制作的小樣評價分析。通過知識-構(gòu)建-設計-應用-總結(jié)的過程提高學生的綜合科學素養(yǎng)?！癉IY小產(chǎn)品”的制作過程涉及不同學科的特點，包含除物理之外的和計算，體現(xiàn)工程制作流程，設計外形美觀，數(shù)碼編程等等，這就需要跨學科整合。學生經(jīng)歷主動參與，把物理”完成項目過程。一.項目式學習在物理實驗課程和實驗教學中的設計，“從三維目標走向核心素養(yǎng)”基于項目的學習模式是一種互動形式的新模式，是學生圍繞來自真實情境的主題，在精心設計任務、活動的基礎(chǔ)上，進行開放性、合作性探究，最終構(gòu)建起知識的重要意義和提高自身能力的一用到教學中，進行跨學科或跨知識點的整合，在項目式、活動式教學中，實現(xiàn)知識的融會貫通，教學中主題上強調(diào)探究注重能力提升，有效地改變了教師的教和學生的學，體會學習的樂趣。體現(xiàn)知識傳授到能力培養(yǎng)的教學轉(zhuǎn)變，我國學者崔允部認為，從“雙基”到三維目標，再到核心素養(yǎng)，這是從教書走向育人這一過程的不同階段。[2]基于核心素養(yǎng)的學校課程體系建設，是核心素養(yǎng)育人目標的必然要求。由于核心素養(yǎng)是具有系統(tǒng)性、整合性的素養(yǎng)體系，因此學校要建立與核心素養(yǎng)體系結(jié)構(gòu)相適應的課程結(jié)構(gòu)體系，實現(xiàn)育人過程與育人目標的契合，真正使核心素養(yǎng)在學校課程中得到落實。因此，教師在教學設計時體現(xiàn)學生核心素養(yǎng)的發(fā)展尤為關(guān)鍵，每一位教師都應該素養(yǎng)教育的課程建設中來，開發(fā)適合個性特色的素樣課程。在物理實驗教學環(huán)節(jié)的設計靈活多樣，不再拘泥于數(shù)據(jù)的測實驗教學的基礎(chǔ)上有所提高，圍繞一個主題采用不同的形式，加以論證，進行實施?；静捎玫牟襟E為：項目主題，論證完成方案，進行實驗的設計，實驗的方法和步驟，數(shù)據(jù)的測量和收集，結(jié)分析論證，項目總結(jié)，項目匯報等等。大致項目式學習設計部分如下：1、確定項目任務這是項目教學法的導向階段，即立項。通常由教師提出一個或幾個項目任務然后同學生一起討論，最終確定項目的目標和任務。2、制定項目計劃一般此階段包括四步：學生分組，以小組合作的形式進行學習；學生自主學習，項目開發(fā)；學生根據(jù)分析結(jié)果制訂小組完成成品制作。3、組織項目實施此階段中，學生明確自己在小組中的分工以及合作的形式，然后按照已確定的工作步驟和程序工作。對項目實施步驟要出。教師除了要告訴學生需要完成的項目是什么，還應該適當?shù)靥嵝褜W生先做什么，后做什么。4、檢查評估、總結(jié)在項目完成后要及時進行總結(jié)評價，以促進學生的進一步發(fā)展。先由學生對自己的工作結(jié)果進行自我評估，然后小組內(nèi)互評，再由教師進行檢查評分。師生共同討論，評判項目工作中出現(xiàn)的問題，學生解決問題的方法以及學生/行動的特征。通過對比師生評價結(jié)果，找出造成結(jié)果差異的原因。5、成果展示項目實施工作結(jié)束后，對形成的優(yōu)秀成果進行展示，鼓勵優(yōu)勝者，同時也使資源共享。二．物理實驗與“STEM”教育整合“實驗可以推翻理論，而理論永遠無法推翻實驗”——丁肇中，物理學家。物理學是以實驗為基礎(chǔ)的自然科學。初中物理教學也應以實驗為基石的教學來展開，這樣也符合認識事物的規(guī)律。性的環(huán)節(jié)，有利于激發(fā)學生的好奇探究愿望，有利知識性的學習和素養(yǎng)的提高。物理現(xiàn)象和原理學習和科學探究過程的結(jié)合，促進學生科學素質(zhì)的發(fā)展實際教學中把學科和學生結(jié)合是教學的更本，隨著科學文化和經(jīng)濟生活的發(fā)展，孤立的進行單一化的教學存在一定的局限性?？鐚W科知識融合的STEM教育，即科學(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)和數(shù)學(Mathematics)多學科的交叉融合，不拘泥于物理教學的中的現(xiàn)象和原理學習，體驗演示實驗和進行探究實驗等。可以打好扎實的科學、技術(shù)、工程和數(shù)學知識的基礎(chǔ)之上，提高學生綜合性科學素養(yǎng)，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神與實踐能力。三，以基于項目式學習為載體“STE教育”，托寬課程資源，“DIY”制作小產(chǎn)品過程，生的綜合科學素養(yǎng)。1.綜合性優(yōu)化設計實驗環(huán)節(jié)，合理編排實驗腳本，精心設計實驗程序。做足常規(guī)實驗，善于制作教具學具，開發(fā)利用“非常規(guī)物理實驗”。引導學生自制學具、教具，參與小發(fā)明與課外相結(jié)合，實驗教學系統(tǒng)功能通過它們之間的特殊聯(lián)系綜合地表現(xiàn)出來，實現(xiàn)物理實驗教“非常規(guī)物理實驗的自創(chuàng)易性、生活化等特點為學生在最大限度內(nèi)自己動手、自主實踐提供可能，實踐的目標是將客體（生活材料或物品）生’或揭示現(xiàn)象的內(nèi)在本質(zhì)，該過程是學生通過自己獨特的認知方式或生活經(jīng)驗對客體交互活動、對外在信息獨特理解、感悟、體驗和特定情境下的心里加工、構(gòu)建知識意義和價值理念的過程”。[4]2.項目式學習“DIY”制作與“STEM教育”這里所指的項目式學習“DIY”制作，并非簡單意義上的學生生動手制作一個物件，學生通過構(gòu)建內(nèi)化，設計制作體驗題），通過科學原理說明，制作方法，建模計算，設計美化等方面，要求學生完成相關(guān)的制作說明”。體現(xiàn)項目任務-項目計-項目實施-項目評估、總結(jié)-項目成果展示幾個過程，體現(xiàn)“STEM教育”多學科整合特點。例如學浮力時可以DIY制作“浮”，“浮力”“密度”；電學候可以DIY制作聲控-光控直流“智能電路”等，學習電磁之后可以利用計算機編程一系列的控制電路和工作電路的場發(fā)和探究。四、實驗項目式學習“DIY制作”與“STEM”教育整合教學案例在學習《科學探究：杠桿的平衡條件》時，我們可以把本節(jié)課設計成基于項目式學習實驗學習為主的課程，具體設計主要流程如下：1．項目任務（主題）：學習《科學探究：杠桿的2．項目計劃：自主學習-原理和設計-材料準備-學習與制作（1）自主學習滬科版八年級物理第十章第一節(jié)《科學探究：杠桿的平衡條件（2）文字，視頻，物理原理，工作原理，制作流程（3）備料，收集學習材料，制作物品相關(guān)工具和材料（4）組織教學，學生學習知識，師生動手實驗，學生DIY制作，學生展示3．項目實施：（1）教師實驗教學過程實驗導入新課：器材：釘有釘子的木板若干，一個把手較長的羊角錘，一個把手較短的羊角錘一把長扁口起子，一把端扁口起子，一個小木塊。讓學生把釘子拔出。學生會選擇把手較長的羊角錘，也有同學選擇長扁口起子和木塊把釘子翹起。都體現(xiàn)使用杠桿的優(yōu)臂”概念奠定基礎(chǔ)。課中教師演示實驗：使用核桃鉗夾碎硬核桃，用開瓶器打開一瓶汽水，核桃分給學生吃，汽水獎勵給學生；用鑷子取小瓶中的棉球等等。（2）學生實驗活動過程探究桿桿平衡條件：學生分組探究.上述實驗組織完成之后本節(jié)課也就比較完整了，在知識與技能，過程與方法都有所體現(xiàn)，而在情感態(tài)度與價值觀培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和動手實踐能力以及綜合理教學不能僅僅滿足于一些原理教授和實驗的過程。教師可以組織一節(jié)課或課后讓學生動手制作相關(guān)聯(lián)的一些模具或產(chǎn)品。（3）學生DIY制作：自制桿秤。材料：一次性筷子，紙杯或號筆，直尺，小刀，電子秤等。根據(jù)設計制作實物4．項目評估：教師參與小組評估討論，指導。原理正確，制作合理，可以使用，要求美觀等維度進行交流和評估。5．項目展示：（1）課程內(nèi)容總結(jié)展示，杠桿的平衡條件FL=F2L2（2）DIY實物展示（3）原理簡述，實際測量，讓學生展示“小產(chǎn)品”，說明桿秤的量程，使用說明，如何測量?？傊?，通過項目式學習教學生設計，在整合，學生DIY制作一系列實物，學生應用科學原測量，制作，反復試驗，美化，成品展示，僅是單一物理實驗所能達到的效果，需要多種技能整合在一起。體現(xiàn)STEM教育理念。不僅學習科學知識，更強調(diào)動手、各方面的知識應對現(xiàn)實問題，設計、建構(gòu)、合作并解決問題。不僅獲得結(jié)果性知識，經(jīng)歷探究過程，體驗工程式的制作過程中的過程性知識，“這種在參與、體驗過程中習得知識的方式對學生今后的工作和生活的長遠發(fā)展會產(chǎn)生深”。[5]參考文獻：[1]余文森。從三維目標走向核心素養(yǎng)[.華東師范大學學報(教育科學版)，2016(