谈“YPT”理念下的中学物理教育教学活动课程的建设

潘志民

(南京外国语学校,江苏 南京 210008)

谈“YPT”理念下的中学物理教育教学活动课程的建设

潘志民

(南京外国语学校,江苏 南京 210008)

“YPT”教育理念的核心就是提高青年学生的创新意识、科研素质、综合实践和表达能力以及团队合作精神等方面的综合素质.“YPT”类的活动课程在中学里的推广为这些素质的培养提供了有效的途径,必将有利于我国培养创新型的国际化优秀科技人才.本文就“YPT”理念下中学物理教育教学的实践活动做了梳理与总结思考．

“YPT”理念； 创新精神； 科学素养； 综合素质； “YPT”活动课程

《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》近日正式颁布,其中教育篇章对今后五年教育改革发展方向作了新定位,提出了新要求,厚植新理念,开展了新计划,绘制了一张顺应民意、促进发展、实现强盛的教育发展蓝图．其最突出的亮点之一就是:增强教育改革发展活力,培养学生创新兴趣和科学素养,增强学生社会责任感、创新精神和实践能力．近年来,国内、外的中学科学课程教学都在积极探索“互动”、“合作”等“探究性学习”的具体实施途径,以及培养口头与书面交流表达能力和团队协作精神等等．同时高校自然科学基础课程人才培养计划中,学术研究与创新能力的培养也是一个重要目标．如何在中学通过各种形式的教学实践活动,促进学生科学课程核心素养养成,使得青年学生达成初步具有学术研究与创新能力这个目标,探索一套行之有效的培养机制具有非常重要的意义．

在课外活动方面,近年来国内、外兴起了形式多样的学术创新竞赛．例如，1979年莫斯科国立大学(Moscow State University)专门为国内中学生,首先创设物理辩论竞赛,在1988年改名为International Young Physicists’ Tournament,即“国际青年物理学家竞赛”简称 “IYPT”,又称之为“物理世界杯”;在美国有“美国青年物理学家锦标赛”,即“USYPT”．国内在2013年南开大学首次举办了“中国高中生物理学术创新竞赛”(China Youth Physicists’ Tournament),简称CYPT;同年江苏省举办了“江苏省中学生物理学术创新竞赛”,即“JSYPT”．这些以实验研究、团队辩论为形式的学术竞赛,根据给定的问题寻求理论与实验方案,并就解决问题的基本知识、理论分析、实验方案、结果讨论等进行辩论．在国际上2013年还出现了针对16岁以下学生的“国际青少年自然科学锦标赛”(International Young Naturalists’ Tournament),即“IYNT”,号称作“IYPT”的“弟弟”,赛题涉及物理、化学、生物、医学和信息等诸门学科,更是体现出学科研究的综合性．

我国当下主流的中学物理课程侧重于书本知识的学习,教师教学方法“灌输式”较多,学生为了应对各种考试做了大量机械重复的训练,能力培养不够全面且欠缺层次感．这些都不利于培养学生创新兴趣、科学素养和实践能力．而“YPT”类活动、比赛恰恰对日常教学形成了有效的补充、激励和检阅．“YPT”教育理念的核心就是为提高青年学生的创新意识、科研素质、综合实践和表达能力以及团队合作精神等方面的综合素养的培养提供有效的途径.

“YPT”类的活动课程在中学里的推广建设必将有利于我国培养创新型的国际化科技人才.

1 “YPT”理念下的中学物理教育教学活动课程建设的主体框架及目标

我们的教育教学实践的主体对象主要为我校高中学生,以他们为中心构建以课程、课外社团活动、“YPT”类学术竞赛、课题研究为一体的平台,建立跨越学科、年级、课程的教学机制,全方位提升学生的科学创新精神、实践能力和综合素质．经过实践研究构建为拔尖创新人才科技研究能力奠定基础的培养机制,包含系统性的若干做法,促成激励措施的形成等．

在实践活动中依托学校已有的课程体制,借助大学的实验室和科研院所的资源,建设校本课程和活动基地,包括面向高一新生开设“YPT类研究指导选修课”,指导学生“YPT”社团开展高质量活动;在高二物理选修模块教学中针对优秀学生群体采用“YPT”理念下的“小组合作课题研究教学模式”教学,重视实践,把考察、观察与定量实验引入理论课程的教学中,开展课程报告,达到拓宽视野,激发兴趣的教学效果．

推广“南外高中生物理学术创新竞赛”(NFLSYPT)为代表的各种形式的学术竞赛,让更多学生参与到“YPT”类的活动中来．组织优秀学生参加“JSYPT”、“CYPT”、“USYPT”、“IYPT”和“IYNT”等各种“YPT”类学术创新比赛活动．同时着手建设“YPT学术创新基地(实验室),帮助尖子学生进入大学实验室进行研究学习．

实践研究的重点在于让更多的教师和学生能够理解“YPT”理念,支持并热情参与“YPT”理念下的课程和活动．难点在于“YPT”类研究活动与知识教学为主、重在应试的教学实际的冲突如何解决以及“YPT”类研究所需要的各种软硬条件的建设等等．

2 “YPT”理念下活动课程建设的基本思路、方法与计划

2.1 基本思路

以学校物理必修课程和学科竞赛课程教学相结合体系为基础,以高一新生“YPT”选修课和学科研究性课程为龙头,以“NFLSYPT”社团等课外活动为载体,以各级别“YPT”学术竞赛为推动,以课题研究为引领,全面提升学生的科学精神和创新研究能力．

2.2 方法和计划

(1) 通过高一新生“YPT选修课程”实现两个目标.

一个是在高一学生中实践并推广研究性学习的教育模式;二是与“YPT”社团的课外活动相呼应,组织、选拔并培训USYPT、CYPT、IYNT等学术创新竞赛的参赛选手．

在教研组内选派优秀的教师组成教学团队,可以在秋季和春季学期分别开设两学期的课程．秋季学期的主要任务是普及,入选学生来自全校不同班级,名单可由学生在学校网上课程申报产生．而春季学期的任务是学术创新竞赛培训,报名学生经过面试选拔方可参赛．两个学期的任务各有侧重,但是教学模式基本相似,大约有以下一些过程.

a. 研究性学习与方法概述,课题介绍.

b. 合作完成课题研究.

学生分组,每一组选定题目,分头寻求解决方案,一部分时间用于小组研究;调研文献,设计实验方案,搭建器材,测试,测量;建立理论模型,数据分析整理、模拟计算等等.

c. 小组的研究过程汇报,在交流讨论中完善课题.

d. 写作、交流与辩论(以及学术创新竞赛培训);规则讲解、视频观摩等.

e. 正方、反方及评论方攻略学习.

f. 竞赛模拟与汇报交流.

g. 英文表达训练,礼仪等.

以上e,f,g 3项是对参加USYPT、CYPT以及IYNT等竞赛学生的要求．

(2) 以“NFLSYPT”社团等课外活动为载体.

每年十月对高一新生及各国际部新生进行社团招新,第二学期初进行换届,设社长、副社长、宣传和财务等职位;社团学生自治,受学校“社团联盟”管理;社团自行制订计划、组织研究、交流、比赛等活动;教师给与必要的支持,例如协调活动场所、争取研究器材经费等等．

(3) 在高二物理选修模块教学中,针对优秀学生群体采用“YPT”理念下的“小组合作课题研究教学模式”进行理论课程教学.

本教学模式教学采用的方法以行动研究为主,同时运用材料分析、调查研讨和交流展示等方法．每个学生课题小组按照制定计划→调查研究→小组研讨→师生交流→课堂呈现→答辩讨论→总结材料的流程进行课题研究学习．

该教学模式重视实践,把考察、观察与定量实验引入高中物理课程选修模块的教学中,开展课程报告,达到拓宽视野,激发兴趣的教学效果．教师在“课题研究”中的角色是“创造者、引导者、参与者和解惑者,是学生的合作伙伴”．教师在课题研究中对学生进行指导,其中认真选题、加强过程指导是搞好“课题研究”的关键．教师要帮助学生制定研究方案,但要在指导学生时避免给出具体的研究步骤和方法,鼓励学生采用不同的方法,提出不同的见解．过程中,教师要对学生的研究计划的落实情况进行审核,及时提出相应的修改意见，帮助学生解决研究中遇到的困难,例如给学生提供有关的实验器材和研究的场所等．课题研究应该以课内、课外结合的形式进行,教师要注意学生的安全管理和组织协调,要指导学生合理安排课堂学习和课题研究的时间关系与精力分配关系．

(4) 组织或参加当年度省内、外学术创新竞赛.

项目实施过程包括选拔、赛前培训和比赛．在过程中锻炼和提高学生的交流表达以及团队协作能力．计划将已有的在学校科技周期间的“NFLSYPT”校赛以邀请赛的方式加以推广,加强与市内各学校优秀学生的交流．计划参加的“YPT”竞赛还有: 江苏省中学生物理学术创新竞赛(JSYPT,每年),包括团体辩论赛和个人论文赛; 中国高中生学术创新比赛(CYPT,每年),该比赛产生国家集训队,进一步培养后产生国家队参加国际青年物理学家锦标赛(IYPT,每年)．

通过参与各种不同层次的学术研讨和辩论赛,学会用理性的态度和科学的方法,客观而公正地与同道展开交流与互动,学会在不同的场合用合适的态度和方法介绍自己的研究成果,学会倾听他人意见、欣赏他人的研究．提高语言交流能力,可以增进国内及海内外中学生之间的友谊,为未来学者间的合作建立友谊桥梁．

(5) 整理每年学术竞赛或者课题研究的成果.

整理每年学术竞赛或者课题研究的成果,以论文或著作(专辑)形式发表,培养学生的写作能力．针对学生研究性实验的完成情况,不定期举办水平不同的学术论文写作讲座,由教师指导、帮助学生,最终在国内、国际学术期刊上发表学术论文等等．论文的发表也可以给学生以及教师带来成就感,进一步激发其参加科学研究活动的兴趣,提升其学术研究的能力．

(6) 改善实验条件,建设“YPT”学术创新基地(实验室)以及动态的课程资源.

根据学生参与“YPT”学术创新竞赛课题研究的需要,建设“YPT”学术创新基地(实验室)以及动态的课程资源．借助大学的实验室和科研院所的资源,充实学校课程和建设活动基地．由于研究课题往往是灵活多样,不断更新的,实验装置通常是临时性的．计划添置一些常用器材补充基础配置,并不断改善实验条件,建立动态实验研究的保障机制．另外,做好每一年课题论文等等资料收集整理工作,建设软资源,形成动态的资源环境．

3 “YPT”理念下的中学物理教育教学活动课程建设的创新之处

3.1 在学术思想上将“YPT”的教育理念与“十三·五规划纲要”指示的教育改革发展方向有机结合

“十三·五规划纲要”要求增强教育改革发展活力,培养学生创新兴趣和科学素养,增强学生社会责任感、创新精神、实践能力．而“YPT”理念的核心就是要提高青年学生的创新意识、团队合作、综合实践、科研素质和表达能力．前者为后者指明了方向,而后者为前者的实现提供了一种有效载体．“YPT”类的活动课程在中学里的推广必将有利于我国培养创新型的国际化科技人才.

3.2 充分联系实际的综合实践创新活动

活动课程的许多选题来自每年IYPT国际组织委员会(IOC)制定的17个新的开放性课题．针对每一个课题,都需要查找参考书籍和文献．许多课题都是与日常生活密切相关的开放性问题．题目涉及的知识领域极为宽广甚至是跨学科的综合研究,没有确切的答案和既定的方向．开放性的课题研究与常规的课堂教学以及实验教学都不同,涉及的实验都经历从无到有,自主设计,尝试失败等过程．通过“YPT”研究实践活动,让学生意识到,复杂的自然现象及事物是可以被“理解”的,是可以被科学规律所描述的．在课本学习过程中体现不出一个公式或推论有多么神奇,因为还未曾用过它去预测自然,而在“YPT”或是类似的科研活动中,看到自己的理论模型和实验结果十分吻合,实际上是相当震撼的一件事．

3.3 建立了跨越年级、跨学科课程的教学机制

来自不同校区(本部与国际部),不同年级之间的学生通过课外活动渠道,深入互动．实现自我教育与伙伴教育．此外,同学之间的交流合作,学长的带领和指导也非常重要．“YPT”比赛基本上是由高年级带领低年级学生参加,高一学生在知识和比赛经验不足的情况下,学长的积极奉献,使得参赛的水平得以保持和提高．同时由于高中生的“CYPT”和大学生的“CUPT”是同样的17道题,中学生和大学生按照不同的认知水平可以给出深度、角度完全不同的解答．我校学生在南京大学实验室和大学生学生一起研究,相互促进的同时也得到了极大的收获．

3.4 有效培养诚实,批判性思维，创造力和团队合作等科学精神．

诚实是学术尊严的基础,在2013年的“JSYPT”比赛中就有诚信宣誓环节，对学生从对待实验数据,论文汇报等方面严格要求，同时加强学术规范的教育,介绍正确使用文献的方法,禁止抄袭,造假．批判性思维能力是创造力的基础,可以在教材和文献阅读中培养，培养学生不迷信书本、文献,敢于突破文献．经过这样的训练,学生的创造性的想象层出不穷．“YPT”的比赛大多是团体赛,学生在研究、交流以及比赛时刻感受对团队合作的重要性,这也让学生意识到当今科学研究工作必需团队合作才能取得成就．

3.5 充分体现“YPT”理念的教育实践研究

无论从“YPT”校本选修课程的教学、高中物理选修模块的“小组合作课题研究教学模式”的建设,还是从社团活动的指导、校(市)级“YPT”比赛的组织、承办“JSYPT”以及“IYNT”,以及组织学生参加各类各级“YPT”类的比赛过程中的培训指导,无一例外,都是以用行动踏踏实实地进行着实践，在实践的过程中体现着“YPT”的理念,通过研究形成教程、研究专辑、论文和报告,还要在实践的过程中建设学生创新实验基地．

“YPT选修课程”在我校开设已有4年,已经到了可以整理教学资料撰写教程的时候.在高二物理选修模块教学针对优秀学生群体采用“小组合作课题研究教学模式”教学也已有几轮教学经验且有相关课题研究的成果,在今后的研究中只需要更深入体会“YPT”理念即可.“NFLSYPT”社团成立也已有五年,组织了大量各类学术性课外研究活动，我校配合江苏省教育厅、江苏省物理学会承办过2013年首届“JSYPT”,学生参加各级各类学术竞赛也有非常好的基础,学生研究成果已经非常丰富．另外,我们在学生学术能力,交流表达能力,写作能力,团队协作能力培养方面有多年的积累和经验,我校即将承办2017年的“国际青少年自然科学锦标赛(IYNT)”,有条件实施完成该项目的目标任务．因受学校场地等原因限制,建设“YPT”学术创新基地(实验室)曾遇到一些困难,工作相对滞后,但是通过各方面共同努力,困难已初步解决．考虑到每年研究课题的灵活多样,不断更新,希望经过未来几年的滚动建设,逐渐具备完备的创新实验研究条件,为培养学生创新兴趣和科学素养提供保障．

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2016-10-26)