苏州市教育科学“十四五”规划2021年度立项课题（中小学教师发展研究专项）2021/JS/02/008/09

以学科核心素养为导向的初中物理微实验情境教学的实践研究

实施方案

苏州工业园区星海实验中学 --徐海浮 胡波

前言

     基于张月兰老师的课题《“互联网+”背景下初中物理情境体验式教学的实践研究》、薛钰康老师的课题《以思维图为支架的初中物理共同体学与教的实践研究》、陈海涛老师的课题《中学物理实验反思教学的研究与实践》等相关课题研究，有物理组团队协作、主动研讨的氛围，我们于2021年9月开始研究并撰写课题申请，于11月提交申请书，并通过苏州市教育科学“十四五”规划2021年度立项课题（中小学教师发展研究专项）审批。

正文

一．课题提出背景

       “科学探究”既是学习方法也是课程目标，在初中物理教学中已有较丰富的研究，能很好地适应初中生的认知发展特点，也能较好地体现物理学科特点，在学科实验教学过程中能顺利进行。但“科学探究”的过程由于受到时间、空间、器材等因素的影响，其实效性、创造性、多元性受到一定的限制，学生思维发展的连贯性、问题解决的意识和能力等方面仍需进一步提高。本课题将在传统科学探究的基础上，着重细化探究活动的方案设计、操作过程，利用“项目化”学习使学生清晰识别科学探究过程中的“关键帧”，旨在通过本课题的深入实践研究来完善教育理念、丰富教学手段、优化教学策略等。

二．概念的界定

（一）课题的核心概念及其界定

学科核心素养：学科核心素养=学科＋核心素养。是核心素养在特定学科（或学习领域）的具体化，是学生学习一门学科（或特定学习领域）之后所形成的、具有学科特点的成就（包括必备品格和关键能力），是学科育人价值的集中体现。

微实验：“微”，形声字，最早见于商代甲骨文。本义是隐蔽、隐匿。引申有秘密地、侦察、精妙深奥、昏暗不明、细小等意思。  

“微实验”是基于《物理课程标准》（2011年版）所列出的初中物理教学中的演示实验和学生实验大纲，本课题旨在研究如何打破常规物理实验壁垒，寻找实验原理、设计、操作等过程中的“关键帧”，

其一：创造目标指向适恰的有效物理情境，帮助学生获得有效物理学习的“元认知”；

其二：“以小见大”、“以点推面及体”、“融合创新”探寻物理实验现象背后的本质和规律。

情境教学：是以情境体验为基本特征，以学生为主体的教学价值观，也是教师通过创造情境让学生在体验中建构知识的教学方法论。教师的作用不再是一味单方面地传授知识，更重要的是利用那些可视、可听、可感的教学媒体为学生深入体验做好准备工作。

（二）国内外同一研究领域现状与研究的价值

情境教学起源早，在各个国家发展情况不同：该教学源于教育家苏格拉底主张教师的任务是做新知识的“产婆术”；法国著名教育学家卢梭认为，学生从周围的事物中学习，最能引起兴趣，切合学生的接受水平；美国提倡“在做中学”的学校教育模式，要求学生要注重亲身实践体验和自主探究的学习方式；在许多西方国家,情境教学被普遍应用到各个层次的教学活动中，并形成了相当成熟的教育教学体系。

目前国内物理实验教学对学生实验探究素养的培养没有系统性，只是片段性、碎片化的推进。在实验教学中教师包办，用“讲实验”来替代“做实验”，不重视学生实验探究素养的培养。进行物理实验教学时也存在教师不关注“问题”、“证据”、“解释”、“交流”等要素。

国外微实验多采用“翻转课堂”、“微课”等方式，很多国家和地区也在进行微实验领域的实践。国内微实验实践的现状更多的是立足于“实验创新”、“实验改进”、“器材优化”，本课题的微实验研究则更关注初中阶段学生实验的设计环节、操作环节或实验证据收集和辨析过程中的关键切入点，探寻其中的共性，形成物理方法提升学科关键能力，目前这个角度的微实验研究较少。

本课题研究的价值是研究如何打破常规物理实验壁垒，寻找实验原理、设计、操作等过程中的“关键帧”，改变资源、时间和空间的局限性等现状，“以小见大”、“以点推面及体”、“融合创新”探寻物理实验现象背后的本质和规律，从而增加学生的体验和深度学习，以提高课堂教学的实效、提升学生的核心素养。

三．课题研究的理论依据

发现教学法指出：教师在学生学习概念和原理时，不是将学习的内容直接提供给学生，而是向学生提供一种问题情境，只是给学生一些事实（例）和问题，让学生积极思考，独立探究，自行发现并掌握相应的原理和结论的一种方法。

建构主义学习理论指出：学习不是由教师把知识简单地传递给学生，而是由学生自己建构知识的过程。学生不是简单被动地接收信息，而是主动地建构知识的意义，是无法由他人来代替的。

情境认知学习观指出：知识不是一件事情或一组表征，也不是事实和规则的集合，知识是一种动态的建构与组织。知识是个体与环境交互作用过程中建构的一种交互状态，是人类协调一系列行为，去适应动态变化发展的环境的一种能力。

《中国学生发展核心素养》提出以培养“全面发展的人”为核心，在其细化要点中，“理性思维”提到尊重事实和证据，有实证意识和严谨的求知态度，“勇于探究”提到能大胆尝试，积极寻求有效的问题解决方法；“问题解决”提出善于发现和提出问题，有解决问题的兴趣和热情；能依据特定情境和具体条件，选择制订合理的解决方案；具有在复杂环境中行动的能力。

《国家中长期教育改革和发展规划纲要》指出：坚持以人为本、全面实施素质教育是教育改革发展的战略主题，其核心是解决好培养什么人、怎样培养人的重大问题，重点是面向全体学生、促进学生全面发展，着力提高学生服务国家服务人民的社会责任感、勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力。

《义务教育初中物理课程标准（2022年版）》指出：物理学通过科学观察、实验探究、推理计算等方式，形成系统的研究方法和理论体系。义务教育物理课程旨在落实立德树人根本任务，培养学生的物理课程核心素养，为学生终身发展奠定基础，促进人类科学事业的传承与社会的发展。物理课程核心素养主要包括“物理观念”、“科学思维”、“科学探究”和“科学态度与责任”四个方面。其中“科学探究”相关的学业要求中指出：能通过物理实验建构物理概念并深化对物理规律的认识，领悟其内涵及相互联系；有将物理知识和真实情境建立关联的意识，会用物理知识分析和解决现实中的简单问题。“科学探究”相关的教学策略建议①引导学生发现问题、提出问题，启发学生对问题的解决方案提出假设。尽量利用身边的情境引导学生去发现问题，并提出问题。②关注对学生设计实验方案、收集证据能力的培养。③培养学生分析论证的能力，引导学生得出结论并解释结论。④注重对学生交流合作能力的培养，评估反思，不断改进。

这些理论和思想对本课题的提出和进一步研究提出了理论支持和研究指导。

四．课题研究目标和内容

1．研究目标

（1）通过本课题研究，以学科核心素养为导向，创造目标指向适恰的有效物理情境，帮助学生获得有效物理学习的“元认知”，促进认知活动的正确有效运行和高水平展开，对外揭示知识背后所蕴含的逻辑、根据、标准与价值，从而实现对学科的深度学习。

（2）通过本课题研究，创造微实验情境，“以小见大”、“以点推面及体”、“融合创新”，探寻物理实验现象背后的本质和规律。提升学生的自主学习能力和创新实践精神，发展学生的关键能力和必备品格。

（3）通过本课题研究，促进教师专业成长，主动适应教育新常态，进而推动学校初中物理教师团队的建设。

（4）通过本课题研究，构建学科核心素养为导向的初中物理微实验情境教学策略，在教学实践中修正和完善，并努力推广以促进区域教学的发展。

2．研究内容

本课题下设五子课题，主要研究内容和方向如下所示：

（1）收集已有研究成果，学习并整理、筛选，为本课题研究提出有效的研究理论。

（2）以学科核心素养为导向的初中物理微实验情境教学的教学设计研究。

（3）以学科核心素养为导向的初中物理微实验情境教学的行为转变的研究。

（4）以学科核心素养为导向的初中物理微实验情境教学的策略研究。

（5）案例汇编，为教学实践和深入研究积累资料。

（1）子课题一：文献研究，通过学习、整理、筛选，为本课题深入研究进行理论分析。

主要成员：夏星伟，张月兰，万新月

（2）子课题二：以学科核心素养为导向的初中物理微实验情境教学的行为转变的研究。

主要成员：张  凯，张东华，方经纶

（3）子课题三：以学科核心素养为导向的初中物理微实验情境教学的教学设计研究。

主要成员：许瀚尹，徐海浮，张莹，朱伊妮

（4）子课题四：以学科核心素养为导向的初中物理微实验情境教学的策略研究。

主要成员：陆  峰，胡  波，窦培增₌

（5）子课题五：研究该教学对发展学生核心素养的作用。

主要成员：岳敏瑜，崔有霞，周璇

五．研究思路与方法

1. 研究的思路

研究的思路基于《中国学生发展核心素养》和《物理课程标准》(2011年版),依托学校优秀的课题研究团队，结合初中物理学科情境教学特色，以丰富学生微实验情境教学方式为方向，寻找实验原理、设计、操作等过程中的“关键帧”，进行初中物理微实验情境教学的教学设计、行为转变及教学策略的研究，通过教学实践进行有效性分析。通过行动研究法，及时研究总结、修正提升，逐步达成研究目标。

2. 研究的重点

（1）通过对已有研究成果的整理和分析，寻找实验原理、设计、操作等过程中的“关键帧”，创造目标指向适恰的有效物理情境，帮助学生获得有效物理学习的“元认知”，并就实际教学行为有益转变展开研究。

（2）通过开展实践研究，积累微实验情境案例，构建以学科核心素养为导向的初中物理微实验情境教学的实践研究的策略研究。

3．研究的过程

第一阶段（2021年8月~2021年9月）：主要通过文献、调查法等形式对研究现状的了解与分析，确定研究课题，并认真填写申报评审书。

第二阶段（2021年9月~2022年9月）：启动课题研究。收集已有的微实验物理情境教学方面的研究成果，进行教学设计研究，找寻初中物理实验情境教学的行为转变点，实施“行动-分析-反思-修正-行动-案例”的循环过程研究，初步探索初中物理微实验情境教学的教学策略。同时，启动延伸微实验课堂情境教学方式的研究。

第三阶段：（2022年9月~2022年12月）课题中期汇报和深入研究。整理、比较前期研究资料与案例，形成以核心素养为导向的实践案例、研究论文，通过深入教学研究，对原有教学策略进行完善，整理反思材料，初步完成本课题实践研究部分，递交中期汇报。

第四阶段：（2022年12月~2023年6月）提高完善及课题结题，结题拟定于2023年6月。在中期汇报的基础上，对取得的研究成果进行进一步优化、提炼、完善和充实，结合实践研究和分析，整理汇总案例，形成论文汇编或论著、展示相应课例，做好结题汇报，迎接专家审核评估。

4.研究的方法

以行动研究为主，结合文献研究、案例研究等方法，采用目标管理、课堂观察等手段，以跟踪记录、整体评价方式展开研究。

主要运用文献研究法，展开课题理论研究（子课题一）的研究；

主要运用案例研究、课堂观察等手段，展开教学设计研究（子课题二）的研究；

主要运用行动研究法、个案跟踪记录的方法，展开教学行为转变（子课题三）的研究；

主要运用行动研究法、案例研究的方法，展开教学策略研究（子课题四）的研究；

运用访谈法、问卷调查法、整体评价等方法，展开该教学对发展学生核心素养的作用（课题五）的研究。

5.课题立项以来的工作

深入理论研究，下载论文、借阅书籍，整理初中物理情境教学的已有经验和不足方面；着手准备自媒体资源的整理和发布（微信公众号、云笔记等）；课题研究内容细化和分工。

六．成果形式

1.可能的创新之处

创新点1：聚焦初中物理微实验情境教学的教学设计研究。以学科核心素养为导向，创造目标指向适恰的有效物理情境，帮助学生获得有效物理学习的“元认知”，呈现“以人为本”的物理课程新常态。需要革新理念、更新技术、打开渠道、反复研究，从教学设计研究开始。

创新点2：聚焦物理微实验情境教学的策略研究。以行动研究为主要方法，基于活动情境、实验情境等真实场景和真实器材的体验，利用虚拟场景、外景实验、模拟实验、网络资源、大数据处理等体验，拓宽物理情境教学的体验方式和渠道，来找寻教学策略的更优化。

创新点3：“以小见大”、“以点推面及体”、“融合创新”探寻物理实验现象背后的本质和规律。积累资源，指导学生课外体验，增加实践创新的途径，提升知识建构的能力和创新实践能力。

2.阶段成果

（1）以学科核心素养为导向的初中物理微实验情境教学的实践研究的案例、论文  2022年12月

（2）以学科核心素养为导向的初中物理微实验情境教学的实践研究的课例实录、光盘  2022年12月

（3）微实验延伸课堂情境教学方式的研究案例     2022年12月

3.最终成果

（1）以学科核心素养为导向的初中物理微实验情境教学的实践研究的案例汇编 2023年6月

（2）微实验延伸课堂情境教学方式的研究案例                 2023年6月

（3）以学科核心素养为导向的初中物理微实验情境教学的实践研究的结题报告与课例、报告与光盘                                                    2023年6月

结束语

课题组依托苏州工业园区星海实验中学，其拥有一流的教育资源，已形成良好的学风与教风，学校校际合作多、国际化程度高；课题聘请苏州大学陶洪教授、桑芝芳教授、苏州工业园区教研员特级教师曹宏老师、正高级教师薛钰康老师为指导老师，有省十三五立项课题主持人张月兰老师的加入，为理论和实践研究提供了极好地指导和保障；课题组成员经历对多个课题研究，奠定了信息技术与课程整合方面的研究基础和丰富的资源，采用情境教学法设计各级的评优课、示范课。有了这些有利条件，课题定将按步骤、按计划展开全面、深入的研究。