传统教材的单元通常按照知识体系独立成章,单元内的每节内容都是由单个知识点组合而成,各个碎片化的知识点构成单元我们所研究的“大单元教学是指在STEM-PBL教学理念指导下,以学科核心素养为目标,通过“系列任务和核心知识形成的大问题、大项目”的名义组织或结构化要学的知识、技能、问题、情境、活动、评价等,使之成为一个完整的学习故事或事件系列任务是指基于真实情境的由一个个彼此相关,又呈现某种内在逻辑关联的多个任务组成的“任务群”。
为了探索STEM-PBL在初中物理教学中的应用,笔者在大单元视角下以STEM和“做中学"为理论指导,借助于PBL教学法,设计‘室内电路的设计与制作:双控开关电路的教学案例,进行实践研究,实现学生“做中学”,教师做中教”,从而促进学生构建物理观念发展科学思维、形成科学态度,最终达到发展物理核心素养的目的。
一、单元教学策略
项目式学习策略:以学生为主体,以学生的经验和活动为中心,基于真实的生活情境，学生之间主动协作,进行开放式的探究。
发现式学习策略:通过对比、实验探究、建模实现教学目标。
问题驱动式学习策略:以问题为导向,通过解决实际问题完成知识的构建和学习,在做中学,在做中悟。
循环递进式探究法:以问题解决为目标,以任务为主线,以学生活动为载体,循环探究,逐步深入,完成知识建构。
二、STEM-PBL课时教学实践一设计与制作双控开关电路
1.STEM-PBL课时教学流程图(如图1所示)
2.创设真实情境,设置驱动问题
王同学家准备装修新房,原客厅灯由单控开关控制,每次外出或入室休息时,开关灯十分不便,因而他想在新房装修时,将客厅灯设计双控开关控制,即在卧室和客厅门口处都可以控制客厅灯。为了实现双控的效果,需要哪些元件?如何设计双控电路?如何判定设计的电路符合要求?同学们围绕这些问题展开讨论。设计意图:课例源于真实的生活情境,围绕设计‘室内双控开关电路实际问题进行大单元设计,突破传统课堂教学的时空限制,采用合作探究的方式,以问题为中心,将问题贯穿于教学全过程,对原有教材进行重组,在解决真实问题的过程中完成相关知识的学习,让学习在真实情境中发生,课堂学习内容紧紧围绕学习需求进行设计,将学科核心素养落实到课堂教学之中,培养学生的创新精神和实践能力。
3.明确课时任务,设计项目计划
任务一 识别双控开关电路
活动1:看一看——展示双控开关电路。
展示生活中的双控开关,介绍其作用:双控开关电路是家庭电路中常见的一种电路,其作用是通过两个独立的开关实现异地控制同一盏灯思考如下问题。
问题1:双控开关电路中至少需要几只开关?
问题2:双控开关与所控制的用电器是哪种连接方式?
活动2:试一试——解剖双控开关电路。
拆解一只双控开关(如图2所示)，可以看到双控开关内部具有常开、常闭两个触点,将两只双控开关按照一定的方式接入电路,能独立地控制同一盏灯,如楼道中的照明灯可以用楼下和楼上开关独立控制。思考如下问题。
任务二 制作双控开关电路
器材(如图3所示):双控开关(两只)、LED灯、电池盒(电源)、KT板(室内模型)、导线若干。
活动1:制作电路模型。
连一连: 各小组先检验电路双控的可行性,检验成功的小组按照设计电路进行实物连接;未检验成功的小组重新设计,选择好电路的连接方式,完成电路设计,再进行实物连接。
理一理:各小组按照设计好的电路进行连接,连接电路前,注意区分接线柱,严格按照设计电路进行连接,避免连错接线柱而达不到预期的效果。
做一做:连接完成后,将各个模块组装起来,完成室内模型的搭建, 形成家庭电路中双控开关电路的模型的最终成果。
设计意图:借助于“做中学”的教育思想,向学生提供独立思考的时空,在小组合作探究的过程,引导学生理论联系实际，发展学生的核心素养,培养学生的关键能力和必备品格。
任务三 展示项目成果,开展项目评价
活动1:评一评——自评与互评。
可行性评价:可行性是电路设计的重要指标之一, 各小组设计的电路是否符合要求,关键在于: (1)是否能实现双控目的; (2)在实际操作中是否可行因此,在完成模型的制作后,需要进行可行性评价。
过程性评价:学生在项目的实施过程中, 学生在小组中的表现不尽相同,因此需要针对每位组员进行过程性评价,包括五个方面:参与程度、合作情况、创新情况、学习态度和自主探究。
结果性评价:小组间互评的方式进行量化评价,包括三个方面,分别是实现双控、电路安全和电路复杂程度。
设计意图:通过“设计与制作双控开关电路”将知识的学习与方法的运用贯穿在整个活动过程,在实践活动中,学生对知识的理解更加深刻,深切体会到“物理即生活,生活即物理”同时,学生在设计和制作过程中,加深知识学习与应用的深度,学习不是仅为。解题服务,而是寻求解决实际问题的方法,促进深度学习的发生。
结语
大单元视角下的STEM-PBL教学案例研究是落实立德树人、发展核心素养、深化课程改革的必然要求，也是落实学科核心素养的关键途径。本节课将STEM-PBL学习模式有机融入物理教学,既是-次有益尝试,更是教学方式和学习方式的一次变革,强烈地激发学生的内在驱动力,促进深度学习的发生大单元视角下的STEM-PBL教学真正实现将核心知识问题化,关键问题情境化,真实情境体验化,深度体验系列化通过项目任务的开展,完成项目产品,发展学生核心素养,培养学生创新精神和实践能力。
参考文献
· [1]吴春芳.初中物理实验教学中的小组合作学习研究——以欧姆定律为例[J].文理导航(中旬),2020(09):47.
