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【课题研究】山东省教育科学“十四五”规划课题:基于核心素养的初中物理课内外创新实验研究(中期报告)

 潘书朋5n2xo3hm 2024-01-23 发布于山东

   对于教师来说,课题研究是提升专业能力的一个重要途径。如何写好科研课题申报书中评审专家最为关注的课题设计论证部分,以确保项目顺利申请?如何开展课题研究,撰写中期报告、研究总报告,笔者结合多年主持或参与承担省市课题研究的经验,整理了一些课题申请书的撰写方法以及注意事项,希望能够给教师提供一些帮助。

为此,微信公众号特推出“课题研究”系列文章,仅供一线教师学习分享之用。如果涉及内容版权问题,请及时和我们联系,我们将更正或及时删除,感谢大家。
——编者按

基于核心素养的初中物理课内外

创新实验研究(中期报告)

研究工作主要进展

本课题自从立项后,紧紧围绕家庭实验、自制教具、课本实验改进等方面进行实践研究,以学生的课堂学习、课后实践、创新作业等形式内化实践,并逐步探索、完善、构建出《基于核心素养的初中物理课内外创新实验研究》总体框架。

首先,根据相关政策指导意见、课本实验在实际教学中存在的问题、“双减”政策下对于家庭实验的探索、基于已有的创新实验研究经验确定课题研究,通过查阅和收集国内外相关研究文献,以全面了解目前在物理创新实验方面的研究现状。在此基础上,我们将分析总结出相关概念及理论基础,以便进一步探索它们之间的契合点,为研究提供理论证据。

其次,我们将结合己有的理论证据,提出一种适用于初中物理课内外创新实验研究的设计框架,以实现理论与实践的有机结合。在实施过程中,我们将持续关注实验教学效果,并通过反思和总结,进一步完善我们的研究框架,以便为未来的研究和实践提供更多有价值的启示。 

(二)阶段性成果

1.阶段性成果一:真实情境活动体验

1)设计学生能亲身体验的实验活动内化物理核心概念。完成学生可亲身体验的实验活动设计,在活动过程中,教师们自发的认真研究课程标准、教材、教师用书,通过共同会商,设计出符合学生的能亲身体验的学习活动,激发了学生的学习兴趣,实现了抽象核心概念本质的内化。

2)打破室内学习的限制,创设室外的实验学习活动,加大实验开出率,把需要室外体验的活动全部整理成册,助力物理核心素养落地。

3)自制教具,激发学生的好奇心,拉近科学与生活的距离。完成20项自制教具,并在课堂中投入使用,效果突出。每个自制教具编制了说明书,分别从实验目的、实验器材、实验操作、实验优点四个方面对自制教具做了介绍,并全部录制了使用视频。这些研究成果为学生的自主学习提供了帮助,为线上授课解决了难题,为教师课程提升实现了价值。

2.阶段性成果二:优化课本实验装置

实验是物理学习活动的核心,创新实验,让实验有趣、易观、易懂、易操作,激发学生探究欲望。教材中提供的实验,有的很难操作,影响了实验的效果,不能在实验的基础上实现真实的探究。根据实验及学生的特点,教师与学生共同对课本实验进行优化改进,提高了学生对物理的兴趣,同时让实验可操作,更好地帮助学生内化核心概念。

在课题研究期间,结合学生的认知规律及实际教学情况,我们对课本中很难操作,影响了实验的效果的实验进行改进,在课堂实施中效果显著,共形成25项案例。对改装后的实验装置使用录制了实验视频,并附上了使用说明书,确保其他教师可直接借鉴,可复制,可操作。

3.创新实验成果三:创新课后作业形式

在双减政策下,我们对物理作业做出了巨大的改变:家庭实验、创作物理小论文及物理实践活动等。

1)家庭实验:学生根据主题,自主设计,自主操作,并把操作过程,录制视频,最后根据评价单进行自我评价,选出优秀的作品上传微信公众号,形成闭环。从本课题研究开始,在公众号上我们共发布了45期优秀作品,供大家借鉴,好评不断。我们把优秀作品归类整理,为其他教师教学提供参考。

2)物理科技小论文、物理实践活动作为作业的一种形式,让物理作业灵活多样,助力核心概念落地。本课题研究期间我们多次设计了编写科技小论文的作业,每次的作业都会涌现出一批优秀小论文,在潍坊市科技论文、科技小制作比赛中多次获一等奖。

(三)主要创新点

1.对家庭实验来源、分类、评价进行详细划分

1)家庭小实验主题来源及分类

①家庭小实验的开展需要选择好的实验主题,才能调动学生动手实验的兴趣,实验主题选取主要来源以下方面。

教材实验。教材是专家依据课程标准编写,实验是经过千挑万选,同时考虑到部分演示实验学生无法亲自动手操作,因此将部分教材实验进行选取,设计成家庭小实验。

课后习题。课后习题取自生活中很多情境,让学生利用家庭小实验再现情境,将抽象问题变得具体形象,也得以验证相关结论,扫清认知障碍。例如通过镜面反射、漫反射知识,对雨后如何借助月光来避免踩水问题,学生使用镜子、白纸、手电筒等工具,通过家庭小实验进行理论与实践的结合,理解情境信息,解决相关问题。

书籍、网络等资源。书籍、网络、微信公众号等都有丰富多彩的有趣实验,教师对相关资源进行选取,在满足学生家庭小实验的同时,也促进教师实验专业素养提升。

学生自创。我们鼓励学生通过学习、观察,在理解相关原理基础上,自己设计一些有趣的家庭小实验,这也是我们最理想目标追求。

②物理家庭实验的内容是丰富多彩的,按照实验目的不同,将其分为验证性实验、探究类实验和兴趣类实验。

验证性实验。通过家庭小实验对相关实验现象结论进一步验证,从而拓宽和加深学生对教材内容和教材知识的理解。

探究类实验。教师对自然界的物理现象、学生困惑点等让学生进行实验观察探究,围绕问题、证据、解释、交流四个层次的素养要素,培养学生的科学探究的物理核心素养。

兴趣类实验。以物理学在科学技术的应用作为内容,以兴趣培养为主,鼓励学生进行一些简易装置的制作,锻炼学生的动手能力。

2)评价标准

学习评价是家庭小实验在落实中实现闭环重要组成部分,学习评价分为表现性评价和终结性评价两部分。

表现性评价采用实验PK、实验汇报展示、撰写科技小论文等多种形式对学生家庭小实验表现情况进行评价反馈。

实验PK。实验PK是同学间或小组间进行对相同家庭小实验的评比,对优秀实验在峡实物理家庭实验公众号发布,借助心理学上的同伴效应,进一步激发学生对实验的精益求精。

实验汇报展示。学生对实验中的原理、步骤等进行细致展示,对学生的口头表达能力、逻辑思维能力等有积极的作用。

撰写科技小论文。科技小论文不同于实验报告,实验报告需要学生每次家庭小实验后都要填写完成,而对于家庭物理小实验的科技小论文,则是当学生科学素养提升到一定水平后,对实验本身的现象分析及应用的说明类写作,或者以考察调研为主的科学考察写作。使用小论文对学生的实验情况进行评价可以对学生的语言表达能力有明显的促进作用。

终结性评价

终结性评价采取家长评价、自我评价、组内成员评价、教师评价的多主体评价,每个主体后分设多个维度,例如实验完成情况、实验报告撰写、实验创新等。

2.完善知识结构,优化教学。在学习物理过程中,学生面对抽象的物理规律,会束手无策,而在课内外创新实验的体验中,教师可能通过精心设计的课内创新实验,让学生对现实已有经验进行优化,便于知识结构的重塑;而拓展性课外创新实验可让得出的物理规律的过程还原再现,学生身临其境,感同身受,在鲜活的视觉感知的冲击。

3.形成的课内外创新实验的案例有借鉴和学习意义。通过优化课内实验设计,自制学具,开展家庭实验等实践探索,形成具体案例,真正助力物理概念和规律的构建,助力学生知识理解和内化。形成案例作用是为教师以后课外实验设计提供借鉴,使课内外创新实验真正成为物理教学的有效组成部分,为物理教学的长足发展发挥其积极的作用。

(四)存在的问题

1.课题组教师之间实验的创新存在一定差距,个别实验创新性不强,启发性偏弱。

2.课本实验改进、自制教具普遍是教师录制视频,缺乏学生主动参与。

(五)下一步的计划

1.坚持课题组成员学习培训,持续学习提升,通过实验书目共读共研等方式提升课题组教师的实验素养。

2.进一步强化学生主体地位,课本实验改进、自制教具等吸纳学生参与实验制作、录制解说,给学生展示舞台。

(六)预期成果

序号

完成时间

          

成果形式

1

2022年9月

实验开出率清单

纸质材料

2

2022年12月

论文集

纸质材料

3

2023年2月

课本实验改进案例集

纸质案例集和视频电子材料

4

2023年3月

自制教具案例集

纸质案例集和视频电子材料

5

2023年4月

家庭实验案例集

纸质案例集和视频电子材料

6

2023年4月

创新实验实施效果问卷及检测分析报告

纸质材料

7

2023年5月

结题报告

纸质材料

(七)专家意见

通过课内外创新实验开发与应用可以在实验形式和内容上对传统实验教学框架的创新突破,对于培养学生实践能力和创新能力有很好的促进作用,课题前期研究按照计划按部就班,实施效果显著,成果丰硕,具有很强的可持续研究性,专家组经过研讨,给予如下建议:

1.进一步挖掘学生思维。将实验制作、视频录制等放手给学生,真正让每位学生从自己的内心世界出发,完全主动的思考、感悟、创新。在课内外创新实验的探究过程中,学生从单一的语言、文字信号的传授学习,转变为切身体验、感受信息后的自主感悟,每位学生都是独立的个体,会有不同的思考模式,每位学生的独特思维过程是不可替代的,他们会优先最适合自己的方法去发现去思维。

2.注重单元整体设计课堂实施。课堂研究过程中,从单元主题、单元目标、单元任务、单元评价等角度规划单元整体设计的思路及流程,通过单元整体设计让创新实验的学习活动有机的联系在一起,进一步实现创新实验学习活动的有效落地,发展学生的核心素养。

3.加大创新实验校本开设。借助新学期校本课程开设机会,建议每位课题组成员都积极开设实验校本课程,对物理学科学习活动进一步延伸,为学生提供充分探究的机会,为学生实验创新提供舞台,也是对课题研究效果的检验和提升。

4.增加学具制作。教具是以教师为主体进行实验器具的创新制作,学具是以学生为主体动手进行实验器具的制作,前期自制教具部分研究基本都是教师完成,学生参与程度不足,增加学生的学具制作,有助于学生打开思维和进行思维的碰撞,从而发展创新的品质。


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