S-3PBL科创教育模式下线上与线下混合式教学初探

【摘要】以互联网新融合为特征的第四次工业革命正在深度地影响我们的文化、生产和生活，全球性新冠肺炎疫情也加速了第四次工业革命的历史进程，线上教学日益走向常态化。本文以“测量平均速度”教学为例，探讨了基于S-3PBL科创教育模式的初中物理线上与线下混合式教学方法。初步尝试表明，这种基于网络的教学方法有利于减小线上教学与线下教学的效果差距，培养学生的创新意识和学以致用能力。【关键词】网络教学；线下教学；S-3PBL科创教育模式背景与问题以互联网新融合为特征的第四次工业革命正在深度地影响文化、生产和生活的各个方面，新冠肺炎疫情在全球的蔓延，加剧了这一影响的速度和深度，近两年来的线上教学已经使得师生们逐渐适应了网络授课现实。如何发挥网络授课优势，保证网络授课质量与线下授课质量相当，已经成为目前教育工作者探索和实践的目标。由于在网络教学中缺乏监督，学生自控力比较差，以及某些学科可能带有实验内容而难以实施等问题，导致了网络教学效率降低。如何解决网络教学效率低、实验难的问题呢？其中一种方法是采取混合式教学，将传统教学模式的优势与线上学习的优势结合起来[1]。它不是线上教学和线下教学的简单相加，而是将两者融合，实现“1+1>2”。线上教学具有独特的教学优势。学生在云平台上组成讨论小组，可以提高讨论效率；在家学习，有利于在生活中学习与运用学科知识，让学生探究生活中的学科问题；还可以借助常见的电子设备进行观察与测量等。这些都是传统课堂教学难以实现的。在混合运用线上教学与线下教学的时候，要想发挥线上教学优势，首先需要贯彻S-3PBL科创教育模式理念，从生活问题出发，鼓励学生大胆利用身边的工具解决问题，同时借助网络进行交流与分享。这样做有助于提升学生的学习投入度，解决实验难的问题。笔者在初中物理线上与线下混合式教学实践中，形成了如下教学方法（图1）。“測量平均速度”是人教版物理第一章的内容，是学生开始学习物理时遇到的第一个需要测量与计算的物理量。下面以初中“测量平均速度”线上教学为例，探讨如何基于S-3PBL-1科创教育模式和线上与线下混合式教学方法，培养学生创新意识和解决复杂真实问题的能力。案例设计与实践1.驱动问题的提出基于生活场景，提出项目的驱动问题：同学们每天去同一地点做核酸，路上要走的路程是多远？需要的时间有多长？路上的平均速度如何测量？2.问题解决方案的设计首先，利用网络平台（钉钉的家校本功能）发布学习任务：如何测量做核酸路上的平均速度呢？其次，利用云课堂讨论实验方案并建立云讨论小组：利用网络平台建立云讨论小组（微信群、腾讯课堂讨论群），给出一些可行的测量工具供大家参考。最后，确定问题解决方案：各小组进行资料搜集和讨论，确定方案。学生的方案包括以下几种。方案一：利用计步器进行距离测量，利用累积法减小距离测量误差；利用手表直接进行时间测量；通过机械类工具进行速度测量。方法二：利用电话手表直接进行步数的计量，再通过刻度尺工具进行每一步长度的测量；通过时钟进行时间测量，利用手表计算器功能进行速度计算。方案三：利用Keep、悦动圈、咕咚等运动软件直接进行速度的测量。利用电脑Excel软件录入每分钟的路程，利用插入图表制作出“路程-时间”图像。方案四：利用手机地图软件的出发地和目的地确定路程，利用手机计时器进行时间的测量，利用纸笔进行速度的计算。方案五：利用手机导航功能，直接进行实时导航，记录实时速度，再利用手机时钟记录每段路所用时间。最后，通过电脑Excel软件录入每分钟时间和速度，绘制“速度-时间”图像。3.实际测量与分析数据每个小组确定方案后进行实施，用同一方法或者不同方法测量，绘制s-t图像和v-t图像。学有余力的小组可以测量核酸检测排队速度，绘制图像并提交。学生在网络上利用腾讯课堂进行数据和测量过程的分享。部分方案及成果结果如下。小组一：利用手机运动软件记录路程和时间，软件直接出配速。具体数据如下：时间00：03：33、路程0.23km、配速14′49″，学生发现软件数据与物理学习中常用单位不同，进行单位换算，时间t=3min33s=213s、路程s=230m。学生通过网络搜索学习到配速的概念为1km所用时间，根据配速14′49″，可以计算出速度约为1.12m/s，虽然从手机软件中得到的配速比自己计算的速度要略大一些，通过查询教材，一般步行速度1.1m/s，可以初步判断自己的测量结果应该在可接受范围之内。小组二：利用手机软件每两分钟截图一次，记录路程和时间，得到如表1所示路程时间表格，进一步利用电脑Excel软件绘制出路程时间图像，如图2所示。学生分析本次核酸的图像，将这个过程分为三个阶段，并对三个阶段平均速度大小进行对比，分析观察图像，对s-t图像有了初步的认识。学生依据图像和测量过程分析，发现三个阶段中第一个阶段平均速度最快，是赶去做核酸的路上，第二阶段是正在排队做核酸，速度较慢，第三阶段是做核酸结束立即返回家中，正常步行速度。通过对比速度大小和图像，发现s-t图像中，图像越陡表示速度越大，图像越缓表示速度越小。总结与反思初中物理线上与线下混合式教学总体可以概括为提出问题、方案制定、实际测量、分析数据、成果分享、联系生活几个环节。以问题驱动教学，鼓励学生选用生活中的数字化工具，体验探究过程，体现学科教学的跨学科性。通过这样的方式，学生不仅仅只是“听课”，而且充分参与到驱动问题的探究过程之中，可以保证线上学科教学的基本质量。该方法不仅仅可以