張一馳,陸建隆
(南京師范大學(xué) 教師教育學(xué)院,江蘇 南京 210097)
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基于IYPT的YPT評價模式以及培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的認(rèn)識與探索
張一馳,陸建隆
(南京師范大學(xué) 教師教育學(xué)院,江蘇 南京210097)
創(chuàng)新思維的培養(yǎng)歷來是教育的重點和難點.本文從近年引入中國的IYPT的賽制出發(fā),結(jié)合作者參加CUPT以及JSYPT相關(guān)工作經(jīng)歷,在梳理YPT評價模式、探討其特點基礎(chǔ)上對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的實施進行了探索.并以2014年JSYPT決賽“磁制動”比賽分析為例探討了YPT評價模式用于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的實踐策略.
IYPT;YPT評價模式;創(chuàng)新思維;實踐策略
1.1YPT評價模式的來源與內(nèi)涵
IYPT(International Young Physicists’Tournament)即國際青年物理學(xué)家錦標(biāo)賽,它與國際物理奧林匹克競賽、國際青年學(xué)生科學(xué)論文競賽并稱三大頂級國際中學(xué)生物理競賽.IYPT是一項由中學(xué)生參與、以團隊對抗為形式的物理競賽.它以培養(yǎng)參賽者的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力、協(xié)作精神和實踐能力為理念,自20世紀(jì)90年代以來,它被廣大媒體譽為“物理世界杯”.我們認(rèn)為把IYPT翻譯為國際青年學(xué)子物理學(xué)術(shù)辯論賽更好些.IYPT由前蘇聯(lián)于1988年發(fā)起,并從1994年開始逐步在世界范圍內(nèi)推廣舉行,至今已經(jīng)成功舉辦了了28屆.我國于2007年引進IYPT項目,由南開大學(xué)每年組隊參加國際比賽,去年和今年均取得了國際一等獎的優(yōu)異成績,同時,在國內(nèi)各省份開始了中學(xué)生層次的和大學(xué)生層次的比賽活動,在培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)方面起到了很好的引導(dǎo)作用.目前國內(nèi)全國性比賽有CYPT(中國青年物理學(xué)家錦標(biāo)賽)、CUPT(中國大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽),地區(qū)性比賽有JSYPT(江蘇省青年物理學(xué)家錦標(biāo)賽)、NUYPT(南京大學(xué)青年物理學(xué)家辯論賽)、NNUYPT(南京師范大學(xué)學(xué)子物理學(xué)術(shù)辯論賽)等等.鑒于從IYPT發(fā)展起來的各類賽事流程上的一致性,我們統(tǒng)一將其稱作YPT(Young Physicists’ Tournament),意指年青人的物理學(xué)術(shù)辯論賽.
從YPT的來源可知,YPT泛指一類由中學(xué)生(大學(xué)生)參與、以團隊對抗辯論為比賽形式的基于IYPT的競賽.利用YPT資源,開展的不同于傳統(tǒng)探究內(nèi)容、探究過程和評價方式的一類獨特的物理教學(xué)活動可稱為YPT教育,而其核心在于YPT評價模式.即借鑒IYPT賽事評價機制的一種新型的、評價物理教學(xué)活動質(zhì)量的方法和操作形式.
在IYPT特殊的活動流程下,催生的特殊的YPT評價模式具有評價內(nèi)容的獨特性、評價標(biāo)準(zhǔn)的多元性、評價過程的生成性、評價功能的立體性以及評價主體的多重性等特點.
1.2創(chuàng)新思維及其內(nèi)涵
創(chuàng)新思維普遍被認(rèn)為是創(chuàng)新的核心,創(chuàng)新是一種實踐行為,而創(chuàng)新思維是一種思維活動.思維是人腦對客觀事物本質(zhì)屬性和內(nèi)在聯(lián)系的概括和間接反映.作用于創(chuàng)新之上的思維就是創(chuàng)新思維,即以新穎獨特的思維活動揭示客觀事物本質(zhì)及內(nèi)在聯(lián)系并指引人們?nèi)カ@得對問題的新的解釋,從而產(chǎn)生前所未有的思維成果.
創(chuàng)新思維是相對于習(xí)常性思維而言的.它是一種產(chǎn)生新穎的、獨到的、有社會意義的思維成果,這就決定了創(chuàng)新思維是需要開創(chuàng)新的認(rèn)識成果的思維.總結(jié)而言:創(chuàng)新思維就是必須產(chǎn)生新東西,必須出新的思維.因此創(chuàng)新思維的本質(zhì)在于:“超越”[1].
在實現(xiàn)形式上,超越可以分為精神性超越和物質(zhì)性超越.例如知識、學(xué)說、理論的創(chuàng)新,往往被認(rèn)為是精神性的超越,而發(fā)明、技術(shù)、設(shè)備上的創(chuàng)新,往往被認(rèn)為是物質(zhì)性的超越.創(chuàng)新思維所謂的超越,本質(zhì)上是對現(xiàn)有認(rèn)知和現(xiàn)存事物的超越過程中內(nèi)化的對現(xiàn)有思維方式的超越.
1.3YPT評價模式對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的重要性
2000年以來的物理課程教育教學(xué)改革中,通過開展例如探究式教學(xué)、研究性學(xué)習(xí)、物理探究活動等等來培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)以及創(chuàng)新思維已經(jīng)成為大家的共識.而YPT評價模式為這類活動提供了一個新穎的、成熟可行的評價模式.這項以開放性實驗和項目研究為基礎(chǔ)的活動對培養(yǎng)學(xué)生實踐能力、協(xié)作精神、尤其是創(chuàng)新能力具有極強的科學(xué)教育價值,既是對教育教學(xué)方式方法變革的有益探索和實踐,也是對當(dāng)前高中物理教育的很好補充.南開大學(xué)李川勇等教授也指出,IYPT在中國的推廣將有利于我國培養(yǎng)創(chuàng)新型的國際化人才[2].
2.1引導(dǎo)學(xué)生探究實際物理問題,激發(fā)創(chuàng)新意識
激發(fā)創(chuàng)新意識是培養(yǎng)創(chuàng)新思維的前提,是進行創(chuàng)造性活動的出發(fā)點和內(nèi)驅(qū)力,激發(fā)創(chuàng)新意識需要設(shè)計有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識的切入點.YPT評價的內(nèi)容是被精選的物理原始問題,其源于生產(chǎn)實際,突出自主探究,開放度大、研究性強[3].這些物理問題無疑是用來激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識的最好的材料.舉例而言,2013年IYPT第13題“Honey coils”為:纖細(xì)、向下流動的黏性液體,如蜂蜜,經(jīng)常會形成圓形線圈,研究并解釋這一現(xiàn)象.(A thin,downward flow of viscous liquid,such as honey,often turns itself into circular coils.Study and explain this phenomenon.)這題給出了流體下落形成線圈的奇妙生活現(xiàn)象,緊貼生活實際,其趣味性和生活性可以很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)和探究興趣,也有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識.
2.2強調(diào)解決過程,啟迪學(xué)生發(fā)散思維等多種創(chuàng)新思維
有研究認(rèn)為,培養(yǎng)創(chuàng)新思維在解決實際問題的過程中,體現(xiàn)為對學(xué)生進行發(fā)散思維及收斂思維的訓(xùn)練[4,5].YPT評價模式對學(xué)生解決問題的過程十分強調(diào)一題多思、一題多變、一題多解.YPT評價的一個關(guān)鍵點在于是否切題,是否符合基本物理概念,這就是讓學(xué)生始終具有收斂思維看本質(zhì)的一個重要評價.而發(fā)散思維指思維的多樣性,要求我們解決問題時,善于在思路上進行改變,以求得問題的解決.2014年筆者之一作為南京師范大學(xué)代表隊領(lǐng)隊參與的幾場CUPT比賽中,以第16題“磁制動器”為例,有高校學(xué)生使用磁偶極子的基本模型來進行建模,而我校學(xué)生使用了磁荷的基本模型來進行建模,雖然方式不同,但最終都得到了理論與實驗較好符合的結(jié)論,這也可見YPT評價對物理模型的寬容度很大,提供了培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維等多種思維的引導(dǎo)基礎(chǔ).
2.3注重學(xué)生自主實驗,實現(xiàn)其自主創(chuàng)新
在YPT評價標(biāo)準(zhǔn)中,對實驗部分十分重視,并在評價的要求中直接列出“物理方法的合理準(zhǔn)確、實驗操作的合理準(zhǔn)確”兩條基本評價標(biāo)準(zhǔn).而當(dāng)前實驗課的整個實驗過程都已經(jīng)有了系統(tǒng)化的操作流程,減少了一部分學(xué)生自主探究的欲望和興趣.
但在YPT評價模式下,在實際操作過程中,由于YPT評價內(nèi)容的開放性,導(dǎo)致自主實驗的環(huán)節(jié)十分重要,它最大化地讓學(xué)生突破已有的經(jīng)驗和方法,尋找合理的實驗方式,實現(xiàn)其自主創(chuàng)新.例如在2013第一屆JSYPT第12題亥姆霍茲旋轉(zhuǎn)木馬這道題中,揚州中學(xué)的學(xué)生利用磁鐵創(chuàng)造低摩擦旋轉(zhuǎn)裝置的創(chuàng)新就十分令人贊嘆.如圖1.
圖1
上方是一根鐵釘,通過磁性較強的磁體(如鐵硼)有效吸住一個圓盤.圓盤的下方用一個中性筆筆芯緊貼,利用強磁體的吸引力可以有效克服重力,這樣當(dāng)下面的竹簽因為動力學(xué)因素轉(zhuǎn)動的時候,摩擦力即為中性筆筆芯尖端圓珠與小圓盤的相互作用,這樣的裝置可使得摩擦力降到最小.就這一簡單的模型,卻很大程度上反映了中學(xué)生對于創(chuàng)新發(fā)明的獨特思考,自主探究的實驗成了學(xué)生發(fā)揮自己想象力和創(chuàng)造力的舞臺.
2.4考察學(xué)生團隊合作,分享探究經(jīng)驗,超越自身思維
傳統(tǒng)競賽的評價模式往往以閉卷的形式考核,重點考查掌握物理的基礎(chǔ)知識,整體而言競賽的內(nèi)容和形式還是比較局限.YPT評價模式的一大特點就是考察學(xué)生的團隊合作[6].比賽要求參賽各隊分別扮演正方、反方與評論方,就解決給定開放性物理問題的基本知識、理論分析、實驗方案、結(jié)果討論等進行討論和辯論.正式比賽的過程中,每支隊伍只能有一個人做主控報告,其他人不允許發(fā)言但可以與主控交流.這要求主控和自己的隊友充分交流溝通,通過團隊協(xié)作更好地展現(xiàn)自己的匯報內(nèi)容.在筆者作為第二屆JSYPT比賽第三輪裁判時,看到了江蘇省前黃高級中學(xué)隊比賽的時候,主控在發(fā)言的同時,主控以外的所有隊員相互之間都能積極交流,把建議寫在紙條上,在討論環(huán)節(jié)傳遞給主控,銜接十分自然,體現(xiàn)了非常良好的團隊協(xié)作性.合作研究作為現(xiàn)代非常重要的科研模式,讓學(xué)生之間能夠取長補短、共同提高,能夠讓每個參與者分享探究經(jīng)驗,超越自身思維,為突破原有思維奠定了很好的基礎(chǔ).
2.5多方評價,突破思維定勢
YPT比賽與傳統(tǒng)競賽大相徑庭,其采用類似辯論賽的答辯模式進行“物理對抗”.將參與活動的人員分成3個組,各組分別承擔(dān)正方(陳述方)、反方(反駁方)、評論方的角色.每輪比賽由反方向正方挑戰(zhàn)題目,正方選擇是否接受.若接受,則正方開始準(zhǔn)備并擁有12 min的時間來闡述其對該物理問題全面的理解與解決.之后反方有時間向正方提問且辯論的雙方可做進一步的討論、交流并總結(jié)成果.之后評論方站在全新的立場上向正方和反方提問,并發(fā)表全方位的點評和小結(jié).最后由評委老師提問點評并打分.完成一輪后,正反評三方位置互換,直到每個隊伍完成所有角色的扮演.流程框架如表1
表1 IYPT比賽流程
在YPT評價模式中,評價的主體是多重性的,具體可以見表2.
表2 YPT評價模式的多方評價形式
從上表可知,YPT評價的多元性特點十分顯著,由學(xué)生自己進行的評價活動尤其突出,即學(xué)生自我評價和學(xué)生相互評價.正如英國物理教育評價專家布萊克和威廉所指出的“學(xué)生需要自我評價的訓(xùn)練,這樣他們才能理解學(xué)習(xí)的主要目的,進而知道需要掌握哪些知識”.學(xué)生參與對他們自己的思考和活動進行評價,可以讓他們更加自覺地在學(xué)習(xí)過程中從事計劃、實踐、監(jiān)控、糾正等工作,最重要的是,思維層面上,他們能夠自我反思,突破思維定勢,這是培養(yǎng)創(chuàng)新思維的最主要方式之一.
3.1參賽隊及賽題簡述
JSYPT即江蘇省高中青年物理學(xué)家錦標(biāo)賽,該項目由江蘇省教育廳主辦.2014年第二屆JSYPT在南京師范大學(xué)附屬中學(xué)舉辦,南京師范大學(xué)附屬中學(xué)等19所省內(nèi)高中的20支省內(nèi)知名高中和北京潞河中學(xué)1支代表隊共計21支隊伍參加.在決賽上,南京外國語學(xué)校做正方時,匯報了“磁制動”這個課題.Magnetic brakes來源于同年IYPT公布的17個物理問題之一,是當(dāng)年IYPT賽題的第16題,該題所描述的現(xiàn)象是一個在物理教學(xué)中常用的經(jīng)典趣味實驗.原題如下:When a strong magnet falls down a non-ferromagn-etic metal tube,it will experience a retarding force.Investigate the phenomenon.(當(dāng)強磁鐵從非鐵磁性金屬管下落時,它會受到一個減速力,探究此現(xiàn)象.)
3.2“磁制動”比賽過程統(tǒng)計及分析
為了進一步有效研究YPT評價模式下物理活動在實踐過程中的具體表現(xiàn),我們采集相關(guān)數(shù)據(jù),對2014年JSYPT決賽中南京外國語學(xué)校做“磁制動”匯報的全場比賽進行有關(guān)統(tǒng)計.統(tǒng)計結(jié)果如表3.(數(shù)據(jù)采集自鳳凰傳媒JSYPT決賽視頻,有刪減少量銜接時間)
表3 第二屆JSYPT決賽 “磁制動”視頻比賽
從用時量來看,整場比賽用時約25~30 min,相比YPT評價規(guī)則要求的55 min僅占了一半左右.顯然決賽環(huán)節(jié)較預(yù)賽時準(zhǔn)備充分和緊湊.
針對以上的比賽再一次做多方評價的量表,見表4
表4 JSYPT決賽“磁制動”的多方評價量表
由上表可知,在實際比賽過程中,學(xué)生間評價和學(xué)生總結(jié)的比例相比YPT評價的標(biāo)準(zhǔn)模式有所改變,前者減少了一些而后者不減反增.這說明當(dāng)前中學(xué)生在討論問題的過程中,習(xí)慣自我點評勝過相互點評,這也是當(dāng)前教育環(huán)境決定的.評價形式在主題多元性的前提下,并不追求一定要達(dá)到某個比例,可以讓學(xué)生自我調(diào)整.但在學(xué)生互評和學(xué)生自評的環(huán)節(jié)應(yīng)該教師評價更為突出,時間比重上也不應(yīng)該過少.
3.3“磁制動”比賽評價對創(chuàng)新思維培養(yǎng)的體現(xiàn)
總結(jié)并分析“磁制動”評價標(biāo)準(zhǔn)和比賽過程,我們可以得到如下幾點創(chuàng)新思維培養(yǎng)的體現(xiàn).
1) 基本符合YPT評價模式下培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維原則探討的過程,包括擁有趣味、開放的物理問題;強調(diào)解決過程;注重學(xué)生自主實驗;考察學(xué)生團隊合作以及多方評價5條途徑.比賽正方運用了高中講述但不過多介紹的微元法:將金屬管看作多金屬圓環(huán)疊加在一起.在此基礎(chǔ)上,正方給出了一些理論近似參數(shù)和忽略因素,明確問題的核心.在實驗探究中,正方使用電子磁性探測器探測磁性、并用雙臂電橋測電阻,都是為了測量一些物理量自主尋找的儀器.特別值得稱贊的是,正方使用回形針示蹤的巧妙構(gòu)思,輔助使用tracker軟件跟蹤分析繪制有關(guān)圖標(biāo),來確定在金屬管中磁體的位置.為了避免初始放入磁體時的抖動,正方設(shè)計了一個滑輪裝置進行固定.這些自主構(gòu)思并設(shè)計的實驗裝置,無疑是學(xué)生創(chuàng)新思維的直接成果.
在后續(xù)反方和評論方加入的環(huán)節(jié)里,在合理的辯論下,創(chuàng)新的火花被頻繁擦出,有關(guān)于裝置的疑問和改進的交流,更有關(guān)于問題的邊界條件和多因素分析的討論,也讓作為評委出席的各大高校的教授們頻頻贊嘆.
2) JSYPT的評價標(biāo)準(zhǔn)存在適應(yīng)我國中學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的微調(diào).盡管IYPT的比賽也是針對國際上的中學(xué)生,但考慮到中國學(xué)生特殊的教育情況和升學(xué)壓力,有必要將原有的YPT評價模式進行微調(diào),以取得更好的應(yīng)用效果.
首先,微調(diào)后評價的基準(zhǔn)分為5分左右.各方只要達(dá)成自己工作的基本要素即可拿到基準(zhǔn)分,這體現(xiàn)了評價制度對中學(xué)生的鼓勵,也讓活動的主旨變得更加積極向上.
其次,加分項不求對問題解剖完美,但力求抓住關(guān)鍵、邏輯清晰,并且對創(chuàng)新點以及團隊合作尤其重視.這體現(xiàn)了對中學(xué)生物理探究的評價尺度,不在于能夠完美的解決問題,而是更加注重學(xué)生能夠自主、合作研究問題.這樣的過程性評價也為學(xué)生能夠自由發(fā)揮創(chuàng)造了條件,無疑能夠更有效地激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維.
最后,加分項中有一項反方和評論方在討論時不涉及本方研究工作,這是為了避免反方和評論方用自己的理論和實驗去否定對方的成果.體現(xiàn)了YPT評價模式對每個題目解決者私人成果的重視和保護,事實上每一種物理建模和實驗制作都有其自己的特點和不足,我們需要認(rèn)真學(xué)習(xí)別人優(yōu)點,做到揚長避短,最終讓自己已有的思維得到超越.
3.4YPT評價模式應(yīng)用于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的策略初探
根據(jù)上述的理性探討和案例分析,我們提出YPT評價模式應(yīng)用于培養(yǎng)和提高學(xué)生創(chuàng)新思維的3點策略.
策略1開發(fā)物理原始問題,建立豐富的探究問題庫
YPT評價模式更適合一類開放的、原始的、探究性強且綜合性廣的物理問題.趙凱華教授曾指出:“教學(xué)過程中,同一問題既可以把原始的物理問題給學(xué)生,也可以把原始的物理問題分解或抽象成一定的數(shù)學(xué)模型后再提供給學(xué)生.習(xí)慣于解決后一類問題的學(xué)生,在遇到前一類問題時,往往會不知所措.”現(xiàn)階段物理教學(xué)中大量的理想物理模型的解題,很大程度阻礙了學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng).因此,應(yīng)用YPT評價模式的首要策略是開發(fā)物理原始問題,建立豐富的探究問題庫.
首先,教師可以采用IYPT賽題放入探究問題庫,IYPT的賽題本就是IYPT委員會每年向世界各方征集的有趣的生活化問題,本身就是可直接使用的素材.同時,教師可以查閱相關(guān)的趣味物理實驗和科技生活雜志,將一些前人已經(jīng)開發(fā)的實驗題總結(jié),形成物理原始問題.在有了足夠的經(jīng)驗后,教師也擁有了對物理原始問題特征的深入理解,教師能夠從日常生活出發(fā),自主尋找生活物理問題的本質(zhì),重現(xiàn)原始問題.
策略2嘗試將YPT評價模式融入教學(xué)活動的持續(xù)過程
目前將YPT評價模式應(yīng)用較好的有YPT類的競賽,如IYPT、CUPT、CYPT以及JSYPT等.然而,一個科學(xué)探究評價,應(yīng)該與教學(xué)相一致,是融入教學(xué)中的持續(xù)過程.評價與教學(xué)的相互性,評價對學(xué)生學(xué)習(xí)的持續(xù)監(jiān)控和反思,是現(xiàn)代教學(xué)評價的典型特征.如果說YPT競賽只是為了比賽而進行的活動,那我們可以把這種類型的活動發(fā)展到物理學(xué)習(xí)的方方面面,使其更具持續(xù)性.例如,可以將YPT評價引入科技節(jié)或物理辯論賽,發(fā)展為學(xué)校的特色活動定期舉辦.再如,可以開辦以YPT評價模式為導(dǎo)向的YPT社團,開發(fā)YPT校本課程,使YPT評價模式融入物理活動的方方面面.
策略3分割YPT評價各要素,根據(jù)實際情況修正YPT評價模式
在前面的案例分析中我們已經(jīng)看到,JSYPT的評價模式已經(jīng)將原有的IYPT評價模式進行了微調(diào)以取得更好的實踐效果.事實上,完整的YPT評價模式是針對YPT類競賽活動而用的,對大多數(shù)學(xué)校、對更多的常態(tài)物理教學(xué)而言,既沒有足夠多人力、物力來進行這樣大規(guī)模的比賽,也沒有足夠有經(jīng)驗的老師來指導(dǎo)學(xué)生順利開展這樣的活動.
這里,我們提出分割YPT評價的各個要素的方法,使得YPT評價模式具有更大范圍的適應(yīng)性.例如,將YPT評價模式引入物理辯論賽,為了節(jié)省資源,可以僅僅分成正方和反方.辯論的流程和時間上對應(yīng)調(diào)整.再比如,在物理實驗中滲透YPT評價時,應(yīng)該看重同學(xué)們的團隊配合、實驗過程所使用的實驗技能和物理方法的準(zhǔn)確性以及自主探究的創(chuàng)新點,相應(yīng)地也可以弱化辯論的環(huán)節(jié),可用小組匯報和全班評論的形式來進行滲透[7].當(dāng)然改進的具體措施還有待進一步研究,但無疑這些改進有利于YPT評價的使用更加大眾化,令其更加符合我們的教學(xué)實際.
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Research on YPT evaluation model and cultivating students’ creative thinking based on IYPT
ZHANG Yi-chi,LU Jian-long
(Nanjing Normal University,Nanjing,Jiangsu 210097,China)
The cultivation of innovative thinking has always been the focus and difficulty of education.The article starts from introduction about the format of IYPT.On the basis of the analysis of the YPT evaluation model and its characteristics,we investigate on the practice of cultivating students’ innovative thinking combined with the author’s work experience in CUPT and JSYPT.Taking the analysis of “magnetic braking” competition in the JSYPT finals in 2014 as an example,the practical strategies of YPT evaluation model for cultivating students’ innovative thinking are discussed.
IYPT; YPT evaluation mode; innovative thinking; practice strategy
2015-10-07;
2015-12-02
張一馳(1992—),男,江蘇常州人,南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院2015級研究生,研究方向:物理課程與教學(xué).
陸建隆,E-mail:06086@njnu.edu.cn.
O 4;G 642
A
1000- 0712(2016)08- 0055- 06