第十二章立足學(xué)生核心素養(yǎng)

踐行學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的研究——面向核心素養(yǎng)的物理教學(xué)新模式一種基于物理現(xiàn)象或規(guī)律，由學(xué)生自主提出問題、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、探究實(shí)踐的綜合性學(xué)習(xí)活動。課程概述01學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)概述理論基礎(chǔ)與歷史意蘊(yùn)02課堂教學(xué)范例實(shí)際教學(xué)案例分析03評價(jià)量化體系SOLO分類評價(jià)方法04中考命題應(yīng)用開源素材與命題思路第一節(jié)：學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)概述學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的概念學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是基于物理現(xiàn)象或規(guī)律，由學(xué)生自主提出問題，通過合理猜想假設(shè)、自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)、全面細(xì)致觀察、主動合作探究、科學(xué)分析論證得出科學(xué)結(jié)論的一項(xiàng)具有綜合性、高品質(zhì)學(xué)習(xí)的探究性活動。核心特征學(xué)生主導(dǎo)學(xué)生用自己的智慧去創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)自己分析實(shí)驗(yàn)原理自己選擇實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)操作步驟教師角色教師在其中起到指導(dǎo)者作用幫助者作用促進(jìn)者作用面向未來核心素養(yǎng)時(shí)代的教學(xué)探索知識建構(gòu)為核心素質(zhì)教育導(dǎo)向課程改革需求物理學(xué)史中的自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)意蘊(yùn)真正有效的物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)一定是學(xué)生自主建構(gòu)起來的，真正的物理學(xué)科能力一定是學(xué)生通過自身的努力逐漸完善起來的。物理學(xué)史上的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)伽利略比薩斜塔上釋放的兩球，顛覆了人們對落體運(yùn)動規(guī)律的認(rèn)知卡文迪什和庫侖兩臺精巧的扭秤，讓萬有引力常數(shù)和靜電力常數(shù)的測量成為可能托里拆利放棄"自然界害怕真空"的觀念，用1m長的玻璃管測量大氣壓強(qiáng)馬德堡半球用八匹馬加兩個(gè)大銅半球，當(dāng)著國王和市民演示大氣壓的存在居里夫人的教育實(shí)踐居里夫人本著"讓孩子自己通過實(shí)驗(yàn)來學(xué)習(xí)科學(xué)"的初衷，在1907~1908兩年的教學(xué)中：讓孩子們區(qū)別空氣與真空學(xué)習(xí)測量固體、液體、不規(guī)則物體的密度再現(xiàn)阿基米德原理在水中將燈口朝下的燈泡燈口打碎，然后看到水一下子充滿燈泡——證實(shí)白熾燈泡里沒有空氣從學(xué)習(xí)心理學(xué)角度的分析注意力的三個(gè)維度注意廣度注意的范圍越大，注意的廣度越大。對象的規(guī)律性、聯(lián)系性越強(qiáng)，越容易被注意注意穩(wěn)定性注意在某一對象上保持的時(shí)間越長，穩(wěn)定性越好注意分配性同一時(shí)間內(nèi)，注意指向不同對象越多，分配性越好傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)vs自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的局限實(shí)驗(yàn)無法真正吸引學(xué)生注意學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的"興趣"實(shí)際上是對比較自由的興趣而非實(shí)驗(yàn)本身自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢學(xué)生參與程度遠(yuǎn)超想象在長時(shí)間內(nèi)保持關(guān)注（穩(wěn)定性）考慮問題比教師要多（廣度）動腦思考、動手操作、動嘴表達(dá)（分配性）實(shí)踐案例：滑動摩擦力測量的創(chuàng)新傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)問題：彈簧測力計(jì)拉著物體必須在水平方向做勻速直線運(yùn)動，但人的手很難控制。學(xué)生的創(chuàng)新解決方案：重垂線方案細(xì)線懸掛小球掛在木塊上的架子上，通過小球位置判斷運(yùn)動狀態(tài)激光筆改進(jìn)用激光筆替代小球，更利于觀察平面鏡應(yīng)用在物體一側(cè)安裝平面鏡，觀察重垂線與鏡中像是否重合認(rèn)知表征理論布盧姆的三種認(rèn)知表征方式01動作表征通過動作反應(yīng)表征理解——"做"02圖像表征通過表象（物理圖景）反應(yīng)表征理解——"想"或"畫"03符號表征通過語言、符號反應(yīng)表征理解——"說"或"寫"智慧發(fā)展：從動作表征經(jīng)圖像表征而達(dá)到符號表征浮力實(shí)驗(yàn)的三重表征以"浮力大小與哪些因素有關(guān)"為例動作表征學(xué)生"做"實(shí)驗(yàn)，看到V排變大時(shí)，彈簧測力計(jì)示數(shù)減小風(fēng)險(xiǎn)：可能是"指令式"的做，變成機(jī)械記憶圖像表征大腦構(gòu)思實(shí)驗(yàn)過程，形成動態(tài)表象（如"播放電影"）要求：引導(dǎo)學(xué)生畫出F彈-h、F浮-h圖像符號表征用物理專業(yè)語言描述實(shí)驗(yàn)過程、結(jié)果和結(jié)論體現(xiàn)：能夠"意會"且能夠"言傳"學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢突破"指令式"的做學(xué)生不斷地"做實(shí)驗(yàn)"，形成清晰的實(shí)驗(yàn)表象讓學(xué)生主動地"想"在做的過程中不斷總結(jié)和思考讓學(xué)生去"說"邊做邊說，說實(shí)驗(yàn)過程，說創(chuàng)新思路和創(chuàng)新之處三者并非線性關(guān)系，在交替中學(xué)生能力螺旋上升，提升實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。案例：冰的熔化實(shí)驗(yàn)改進(jìn)問題：傳統(tǒng)水浴法誤差大（2℃以上）學(xué)生的創(chuàng)新思路用水浴法來使得冰受熱均勻，那么多次運(yùn)用水浴法是否可以減小誤差呢？二次水浴法方案利用金屬(鋁)良好的導(dǎo)熱性，在透明玻璃容器和易拉罐之間加入鐵絲球，整體放入鍋中的開水中效果：誤差減小到0.2℃以內(nèi)第二節(jié)：課堂教學(xué)范例基于學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的教學(xué)流程1第一階段讓學(xué)生了解什么是物理2第二階段讓學(xué)生明白為什么要學(xué)物理3第三階段讓學(xué)生知道怎樣學(xué)物理4第四階段展示學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)成果教學(xué)案例：物理第一課第一階段：什么是物理物理學(xué)是一門研究大至宇宙，小至基本粒子，即一切物質(zhì)最基本的運(yùn)動形式和規(guī)律的學(xué)科。教學(xué)策略：播放《粒子與宇宙》視頻，展示五位"最牛"物理學(xué)家圖片伽利略、牛頓、愛因斯坦、霍金、楊振寧調(diào)動學(xué)生已有認(rèn)知，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣第二階段：為什么要學(xué)物理物理改變生活的例子航空技術(shù)飛機(jī)的起飛、飛行、降落都離不開物理知識電磁技術(shù)發(fā)動機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理制成的測溫技術(shù)紅外溫度計(jì)在疫情中的應(yīng)用實(shí)踐活動：學(xué)生課前制作簡易溫度計(jì)，課堂對比分析第三階段：怎樣學(xué)物理蠟燭實(shí)驗(yàn)探究探究問題：燭焰分內(nèi)焰和外焰，內(nèi)焰、外焰哪里溫度高？學(xué)生方案一用竹簽測試，停留2-3秒效果較好學(xué)生方案二用紙條測試，停留1秒左右效果較好定量測量用高溫溫度傳感器測量：內(nèi)焰580℃，外焰750℃，相差170℃蠟燭實(shí)驗(yàn)的延伸探究現(xiàn)象觀察剛熄滅的蠟燭可以被重新點(diǎn)燃蠟燭燃燒時(shí)會流"眼淚"用吸管可以點(diǎn)燃其他蠟燭原理分析燭芯上方有石蠟蒸氣液態(tài)蠟熔化速度大于燃燒速度流速與壓強(qiáng)的關(guān)系創(chuàng)新挑戰(zhàn)：如何最快點(diǎn)燃第三支蠟燭？第三節(jié)：評價(jià)量化體系SOLO分類評價(jià)法StructureoftheObservedLearningOutcome（可觀察到的學(xué)習(xí)結(jié)果的結(jié)構(gòu)）01前結(jié)構(gòu)水平(P)了解02單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平(U)知道03多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平(M)理解04關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平(R)應(yīng)用05抽象拓展結(jié)構(gòu)水平(E)創(chuàng)造學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ψ旨壍燃?級2級3級4級評價(jià)級別無中生有有中取優(yōu)優(yōu)中求全全中能聯(lián)教學(xué)流程布置展示糾錯改進(jìn)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)仿展疑釋思維層次前結(jié)構(gòu)單點(diǎn)結(jié)構(gòu)多點(diǎn)結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)進(jìn)階教學(xué)流程（以摩擦力實(shí)驗(yàn)為例）01實(shí)驗(yàn)任務(wù)布置周末發(fā)布開放性問題，給學(xué)生足夠時(shí)間做實(shí)驗(yàn)02收集整理展示作業(yè)按照評價(jià)體系初定等級，找到問題和亮點(diǎn)03組織學(xué)生糾錯挑選典型作品，針對性設(shè)計(jì)問題串04頭腦風(fēng)暴改進(jìn)組織學(xué)生討論和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案05指向深度學(xué)習(xí)引導(dǎo)創(chuàng)新，走向抽象拓展結(jié)構(gòu)層級SOLO分類的三個(gè)階段"集"前結(jié)構(gòu)層次學(xué)生"與世界、自然或生活對話"，認(rèn)識雖然彌漫、點(diǎn)狀，但是學(xué)習(xí)發(fā)生的基礎(chǔ)"聚"中間三種思維層級串成線、編成面、疊成體的思維操作，學(xué)生與教師、同學(xué)、家人等他人充分對話"化"抽象拓展結(jié)構(gòu)水平真正的質(zhì)的飛越，學(xué)生與自己對話才能到達(dá)的層級第四節(jié)：中考命題素材開源以學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)為命題素材的意義素材特征實(shí)驗(yàn)器材主要取自學(xué)生生活立足于學(xué)生自主設(shè)計(jì)探究關(guān)注新器具、新技術(shù)應(yīng)用面向真實(shí)探究問題解決考試改革需求契合新考試?yán)砟钌顚?shí)踐問題情境學(xué)習(xí)探索問題情境科學(xué)探究問題情境命題思路：四個(gè)考查維度動態(tài)遷移的必備知識考查基于素材考知識，而非圍繞知識考點(diǎn)找素材1整合分層的關(guān)鍵能力考查信息獲取、思維認(rèn)知、實(shí)踐操作三個(gè)能力群2作為品格的學(xué)科素養(yǎng)考查面向問題解決，體現(xiàn)學(xué)科精神的品格3作為內(nèi)涵的核心價(jià)值考查培養(yǎng)使命感，拓展科學(xué)視野，提高科學(xué)興趣4命題案例一：蒸汽船實(shí)驗(yàn)佳琦同學(xué)利用紙杯、蠟燭和小藥瓶制作了一個(gè)小船知識整合特點(diǎn)：熱學(xué)：內(nèi)能、熱機(jī)、物態(tài)變化力學(xué)：相互作用力、壓強(qiáng)光學(xué)：光的反射、平面鏡成像、凹面鏡評價(jià)優(yōu)勢：打破知識考點(diǎn)孤立，動態(tài)考查知識遷移能力，考查學(xué)生對知識理解的深度和掌握的靈活度命題案例二：自制密度計(jì)小楊同學(xué)利用帶容積刻度的試管和礦泉水瓶設(shè)計(jì)密度計(jì)能力考查層次：01信息獲取能力從圖表、文字中獲取有效解題信息02思維認(rèn)知能力建模計(jì)算、推理判斷、分析綜合能力03實(shí)踐操作能力實(shí)驗(yàn)探究能力和創(chuàng)新能力命題案例三：伏安法測人體電阻小光想用伏安法測量人體電阻的探究過程素養(yǎng)考查特色：真實(shí)問題情境不受限于教師和命題者思維，以學(xué)生視角展開完整探究過程從提出問題到成功得出結(jié)論的全過程科學(xué)態(tài)度體現(xiàn)嚴(yán)謹(jǐn)與實(shí)證的科學(xué)精神，科學(xué)服務(wù)社會的價(jià)值導(dǎo)向?qū)嵺`建議教師角色轉(zhuǎn)變從知識傳授者轉(zhuǎn)為學(xué)習(xí)引導(dǎo)者、幫助者、促進(jìn)者評價(jià)體系建構(gòu)建立基于SOLO分類法的量化評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)資源開發(fā)利用將學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)作為教學(xué)和命題的重要素材來源學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式為物理教育改革提供了新的思路和實(shí)踐路徑?？偨Y(jié)：學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的價(jià)值促進(jìn)自主發(fā)展培養(yǎng)主體精神，鼓勵創(chuàng)新創(chuàng)造接軌高考改革強(qiáng)調(diào)可遷移知識和綜合化技能引導(dǎo)教學(xué)回歸回歸學(xué)生生活，鼓勵自主探究轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式從被動到主動，再到創(chuàng)造提升核心素養(yǎng)物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究你是否認(rèn)同“