“中学物理数字化实验与STEM活动”课程开发的实践与思考.docx

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1、“中学物理数字化实验与STEM活动”课程开发的实践与思考 思想的课程，是充分考虑到中学阶段学生的学习爱好与思维特点的一门选修课，旨在让学生经验背景与目标、科学与诠释、器材与要求、技术与探究、 工程与制作、思索与探讨、传感器介绍等七个栏目的学习过程，引发学生探讨爱好.符合STEAM类课程突破学科中心束缚、改善学习方式、供应课程的广袤空间、促进学生发展等特点.本选修课，采纳开放式教学手段引导学生进行探讨，探讨的过程中尽量保证明验条件的公允，用数学的手段进行测量、记录和统计分析，用工程和技术的学问去建立模型和创建.集探究性、趣味性、学问性、创新性于一体，有利于调动学生学习的主动性，变更学生对物理乏味

2、无用的看法. 可见，课程目标的确定，要从本校学生的实际状况动身，明确本课程对学生具有什么样的教化教学价值和意义，突出学生哪些方面实力的培育，同时充分考虑学生的爱好和须要，再结合老师自身的优势、特长，才能开发出具有较高立意、深受学生欢迎的STEAM类选修课程. 2关于课程内容 课程内容是整个选修课程的中心部分或基本部分.选修课总课时较少，只有紧紧围绕课程目标，细心选择那些人类文化遗产中的精华，才能充分发展学生的各方面实力，以适应将来社会发展的须要. 经过十多年的探究，笔者总结出“中学物理数字化试验与STEM活动”选修课的开发从以下幾个方面寻求突破. 2.1拓展学生学问 中学物理必修课程是为全体学

3、生设计的，主要从力与运动、功和能两个角度阐述了质点在重力场、电磁场中的运动等内容.以人教版教材为例，教材中大量设置了诸如“科学闲逛”“做一做”“STS”等栏目，很好地拓展了学生的学问视野，引导学生将物理学问与生活实际相联系，关注物理学史和科技前沿问题，令课程充溢了时代性、实践性和生活情趣. 但实际教学中，大多数老师感到必修课程时间紧、任务重，许多有助于提升科学素养但高考不要求的学问往往被弱化或回避，使得必修课程完全被考试绑架.学生的物理学科素养得不到全面保证，长期的“偏食”导致思维的畸形和爱好的丢失. 基于以上分析，利用选修课程对学生进行肯定程度的养分补偿式教学，不仅能打开学生的思维禁锢，更能

4、活化头脑中的必修学问内容，消退必修课堂内容过于单一造成的副作用.通过全景式还原物理学科学问，最终达到更深化理解必修课程内容的目的，从而提升教学质量. 因此，笔者所在的物理教研组对必修课程中值得深化挖掘、拓展的学问点进行了整理，开发了一门针对一般中学一年级优等生或一般中学二年级及以上学生学习的STEM类选修课程“中学物理数字化试验与STEM活动”. 案例2“中学物理数字化试验与STEM活动”选修课书目 从选修课书目表1可以看出本课程以朗威DISlab数字化传感器应用为主线（基本涵盖数字化试验系统标配传感器），引导学生初步驾驭物理试验相关理论学问和基本操作技能，对必修课程重要学问点进行拓展，指导学

5、生进行简洁的试验设计，帮助学生相识物理的学问性和趣味性.当然，除了围绕必修课程进行学问拓展，物理学史、科技前沿、高校课程入门等也是很好的选材方向. 2.2提升学生实力 心理学对“实力”的定义为：实力是人顺当完成某种活动所必需具备的心理特征2-3.全国高考物理学科委员会依据物理学科的特点和须要，将物理实力分为五个方面： 理解实力、推理实力、分析综合实力、应用数学处理物理问题的实力以及實验实力. 从物理学的学科特点看，物理学是一门以试验为基础的科学.视察和试验是物理学探讨的基本方法，是获得感性材料、探究物理规律、相识物理世界的基本手段，也是检验物理理论真理性的唯一标准.而在教学实践过程中，物理必修

6、课程的教学大多以学问为主要载体，以理论探讨为主要形式，对学生物理实力中的试验实力，特殊是视察实力、动手实力和解决实际问题实力的培育往往不够. 依据以上分析，笔者所开发的“中学物理数字化试验与STEM活动”选修课，编写了5个来源于课本的STEM活动案例，具有较强的可操作性.利用学生的自我实践过程剥去纯粹物理模型和物理试验的神奇面纱，缩小了课本与实践的差距，增加了学生应用物理和实践物理的自信.同时，科学与诠释的创新环节可以有力地培育学生的创新精神和创新实力，大幅地提升学生的科学素养. 案例3选修课“中学物理数字化试验与STEM活动”的设计思路 如图1所示，每个STEM活动案例，首先介绍相关的学问背

7、景及活动目标，然后通过物理建模、设计试验方案、分工、实践等学生活动，体验项目式学习的过程;通过不断改进试验提升学生的实践实力;通过总结、问题探究升华对探究学问的现实意义的认知. “中学物理数字化试验与STEM活动”选修课充分发挥课本“科学闲逛”“做一做”“STS”“课题探讨”等栏目的外延价值，通过学生拓展操作一批课本试验，运用试验室的各种试验器材，同时通过老师对课本学问和试验的引导和协助，将物理拓展性试验整合开发为特色STEM类选修课程，实现了学校科技资源运用价值的最大化.除了进一步挖掘课本试验外，也可将中学物理探讨性学习、学生小课题、小论文等资源整合、改造成STEM类选修课，有力提升学生的综

8、合实力. 2.3培育学生情感 从广义上理解，“情感”是指包括心情体验在内的一切看法体验.它是反映客观事物与人自身须要之间关系的一种心理过程.个体通过一系列的看法体验，形成看法、价值观、意志品质等各种性格特征2-3. 教化部的一般中学物理课程标准明确提出，要通过中学物理课程，充分发展学生科学探究的爱好，发展新奇心与求知欲，培育坚持真理、勇于创新、实事求是的科学看法与科学精神4-5. 因此，物理课程的学习，不仅是为了拓宽学生的学问面，假如老师在传授物理学问的同时，让学生亲身经验获得学问的整个过程，细心体会物理与生活实际的紧密联系，不断感受物理学发展史上科学巨人们的精神激励，那么学生必定会对物理学问

9、产生更深层次的领悟. 笔者试图通过“中学物理数字化试验与STEM活动”选修课的设计，弥补被考试“阉割”了的必修课程在情感方面的缺失，最大程度上激发学生学习物理的爱好，让学生感受到物理学蕴含的真善美，培育学生主动的思维品质，从而变更物理课学习效率不高的现状. 案例4选修课“中学物理数字化试验与STEM活动”之“广济古桥结构探寻”教材节选 【背景与目标】 每天放学，我们都要经过运输河边的公路，家乡塘栖古镇的水乡风貌，是那样的引人神往，然而最让家乡父老引以骄傲的，就是横跨在运输河上的广济长桥，这座据传始建于唐代的千里京杭运输河上唯一的七孔石拱桥，有着古朴宏伟的桥身，造型美丽的桥孔，无论远近还是角度改

10、变视察，古桥都给人们以建筑美的艺术享受，它反映了古代劳动人民超群的造桥技术，那么，桥的高度、长度、桥孔的数量与大小以及桥墩的形态，古人是依据什么来设计的呢？古桥为什么矗立千年不倒，良好的防台风、防洪以及抗压性能又是怎么做到的，原委蕴含着怎样的物理原理？同学们认为“对广济古桥结构探寻”这个题目可以作为STEM活动的课题. 【器材与要求】（略） 【科学与诠释】6（略） 【工程与制作】 制作尽量符合实际的广济古桥模型（如图2所示）. 【技术与探究】6 （1）广济古桥的抗压功能探究（略） （2）广济古桥的防洪功能探究（略） （3）广济古桥的防台风功能探究（略） 【思索与探讨】 敬爱的挚友们，我们生活在

11、漂亮的家乡塘栖，喝着古镇运输河的水，不妨约上好挚友一起看一看坐落在古镇运输河上的其它桥梁吧！然后查阅更多资料，告知大家我们古镇运输河上共有几座大桥？它们叫什么名字、建在哪些位置？分别是什么类型的桥梁？比较各种桥梁的优缺点，查阅结果填入表2. “中学物理数字化试验与STEM活动”选修课程以生活中的物理实例为情景，充分体现物理源于生活、用于生活、高于生活的理念，引领学生关注生活，从生活走向物理，用物理变更生活.通过试验、制作、展示、征文等活动，能进一步增加学生的团队合作意识和物理应用意识，养成良好的科学看法和科学精神. 除此之外，在选修课程资源建设中，充分开发学校周边的人文、社会资源，能极大调动学

12、生的学习主动性. 综上所述，我们努力的方向，就是要通过“物理学问拓展”延长学生视野的广度，通过“物理实力提升”增加学生创新的高度，通过“物理情感培育”挖掘学生理解的深度. 3关于课程实施和评价 相对于必修课，选修课少了考试指挥棒的束缚，但不代表选修课程的实施与评价具有随意性.因选修课程的开发总体上还处在探究阶段，在课程实施与评价方面能够借鉴的阅历并不多.笔者结合自身状况，简要阐述在校本教材编写等方面所做的工作. 3.1关于校本教材的开发 教科书是最基本、最重要的课程资源之一.在深化课程改革理念和目标的实施过程中，选修课程教科书的編写具有重要的作用.笔者的体会是，教科书的编写对老师的专业素养和学

13、科认知要求极高，必需经验一个逐步积累的过程.因此，对于初步尝试选修课程开发的老师来说，笔者的建议是从学案、教案起步，做好各类教学资源的收集和整理工作，才能厚积薄发，最终编写出多样化的、富有特色的、符合学生需求的校本教材. 以下是“中学物理数字化试验与STEM活动”选修课教材编写思路的展示. 案例5选修课“中学物理数字化试验与STEM活动”教材编写思路. 3.1.1指导思想 贴切课本，对课本中不便利绽开的内容进行补充; 设计试验必需是大部分学校和老师可以完成的; 书写方式生动、活泼、好玩. 3.1.2编写要点 背景与目标：创设情境，提出STEM活动主题; 器材与要求：呈现材料、提出STEM活动要

14、求; 科学与诠释：物理建模、架构STEM活动原理; 工程与制作：动手操作、制作STEM活动模型; 技术与探究：科学探究、体验STEM活动过程; 思索与探讨：拓宽广度、拓展STEM活动过程; 传感器介绍：科技学问，加深深度，扩大学问面. 3.2选编内容 人教版全套物理，来源于课本的 “科学闲逛”“做一做”“STS”“课题探讨”等栏目. （1）细心设计5个STEM活动案例，覆盖力、热、声、电、磁等领域; （2）试验设计原则及建议. 原创性原则：试验必需自己做过，自己拍照片，自己测得数据; 资源共享原则：引用网络或其他来源的内容，需征求作者看法，并注明出处，网上的资料若找不到作者，必需说明. 4关于

15、课程评价 在课程评价方面，该课程特殊注意学生评价过程性和结果性相结合，既重视学生学习过程中的实力发展，又注意学生动手制作的实力培育，让学生的科学素养和科学爱好同步发展.依据物理学科的特点，本课程对学生的评价，体现了从课堂的学习延长到课外的活动，从物理学问的理解到物理学问的应用，从理论学问的驾驭到操作技能的提高，全面考察学生学习的成果和实力. 参考文献： 1管光海.浙江STEAM教化的现在与将来N.浙江教化报，2022-5-9. 2赵卿敏.课程论基础M.武汉：华中科技高校出版社，2004. 3张华. 课程与教学论M.上海：上海教化出版社，2000. 4中国人民共和国教化部.一般中学物理课程标准：试验M.北京：人民教化出版社，2003. 5中国人民共和国教化部.一般中学物理课程标准M.北京：人民教化出版社，2022. 6叶军.广济古桥结构探寻例析J.中学物理，2022，31（1）：5-7. （收稿日期：2022-08-26） 第10页 共10页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页