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_第1頁
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_第2頁
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當今,知識的創(chuàng)造、獲取與傳播方式正經歷深刻變革。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?!读x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)。圖1創(chuàng)新素養(yǎng)三要素結構模型(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。圖2三層進階路徑培育創(chuàng)新素養(yǎng)的模式進人拓展實驗階段,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”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,學生將課后習題轉化為可操作的實驗,結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50kg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,將實驗過程和結果數(shù)字化,形成了數(shù)字資源(如圖3)。圖3初中物理數(shù)字資源開發(fā)流程(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?;A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)。表1三維九項評價矩陣(三)成果應用追蹤建立資源使用反饋機制,校內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)質內容。圖4解決問題思路(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)質資源的廣泛傳播。五、實踐反思與未來展望經過三年的教學實踐,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。表2學生自主開發(fā)數(shù)字資源評價量表評價人:自評分數(shù):師評分數(shù):建議:在2024世界數(shù)字教育大會上,教育部部長懷進鵬強調,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

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