江苏省教育科学“十四五”重点课题 （课题编号B-b/2024/03/138）

 

促进思维进阶的初中物理微项目学习的实践研究

开题报告

太仓市高新区中学  陆挺

一、课题研究的背景、所要解决的主要问题

（一）研究背景

1.为培养物理学科核心素养中科学思维能力

物理学科核心素养包括“物理观念”“科学思维”“实验探究”和“科学态度与责任”四个要素，其中科学思维是物理学科的驱动内核，也是《义务教育物理课程标准( 2022 年版) 》课程目标的重要组成部分。科学思维能力是一般思维能力与科学学科的有机结合，是科学能力的核心，物理学科科学思维能力的培养是物理能力素养培养的关键所在。

2.为给学生多样化的学习方式创造条件

新课标强调以物理知识和技能为载体，让学生经历科学探究过程，学习科学探究的方法，培养学生的科学探究精神，实践能力，创新意识，为了给学生的自主学习和多样化的学习方式创造条件。微项目学习中涉及到跨学科整合、STEM教育、实践操作、自主学习、合作学习等方式，为满足不同学生的学习需求，提供一个丰富、灵活和个性化的学习环境。

3.为本区域初中物理教学范式提供多样化的实践参考

经过近几年《思维可视化在概念课中的应用研究》和《基于学生自主创新实验项目化学习的实践与研究》的课题研究，针对本区域对拔尖人才的培养的需要，为创新教学方式，拓宽学生的知识视野，培养他们的综合素质和创新能力。将帮助一线教师厘清微项目学习的内涵、实施路径、教学策略及思维达成度评价的相关内容，并通过实践案例的梳理，为本区域内有效实施微项目化学习提供策略支撑。

2.所要解决的问题

本课题的研究是要从本校初中物理课堂教学存在的不足入手，旨在探索微项目学习在初中物理教学中的应用，以及其对学生思维发展的影响，帮助本校及区域内初中物理教师改进和补充丰富教学方式。具体划分为以下几个问题：

（1）学生的低阶思维表现为机械记忆、表面理解、缺乏联系，在解决问题时，学生能够在标准的情境下应用已知公式和定律，进行简单的计算，但缺乏灵活性，面对稍微变化的问题时，往往无法找到合适的方法。能够观察实验现象，并进行简单的描述，但对于现象背后的原因和机制分析较为薄弱，常常停留在表面现象的描述上。

（2）学生思维升级出现困难，大多数学生表现出抽象思维能力不足，难以将抽象的理论与实际现象联系起来，导致对物理原理的理解不够深入。逻辑推理能力较弱，在解决物理问题时，无法有效运用逻辑推理来分析问题，导致解题过程中的思路混乱。

（3）微项目学习设计中存在选题不合理、教师引导不到位、教学模式不完善、缺乏多元评价方式等不足。

（4）在微项目学习中，虽然强调了从微项目内容设计、实验探究过程设计和评价设计三个维度进行融合，但具体的设计理念和实践可能还不够成熟，特别是在评价学生科学思维能力方面。

（5）微项目学习中思维能力培养的实证性研究较少，关于教学策略是否真的有利于培养学生的科学思维，以及如何在具体教学中更好地评价学生科学思维的发展水平的相关研究较少。

二、概念的界定

1.思维进阶

思维进阶是指学生在认知过程中从记忆、理解、应用的低阶思维逐步向分析、评价、创造的高阶思维发展，从而不断提升思维的深度、广度、灵活性、批判性等思维品质。物理学科的科学思维是从物理学视角对客观事物的本质属性，内在规律及相互关系的认识方式。学业质量要求是：在熟悉的情境中,会用所学模型分析常见的实际问题；能对实验或实践活动中的信息进行归纳推理，能运用所学的物理概念、规律进行简单的演绎推理；具有利用证据进行论证的思辨的思维方式；能从物理学的视角判断信息可靠性和合理性、质疑并提出见解，逐步培养出批判性思维的意识。

本课题是指在物理微项目学习过程中，学生逐步形成物理观念，掌握科学探究方法，发展逻辑推理、批判性思维、创新解决实际问题能力的过程。

2.初中物理微项目学习

微项目学习相较于项目式学习，具有活动范围小（多在学校内）、任务量较少（只涉及 1-3 个物理知识点）、历时较短（一般在0.5-3 课时内完成）、评价主体少（只有本班教师和学生）等特点。这种教学模式既保留了项目式学习的优势，同时也克服了项目式学习在实际教学中存在费时低效、操作性难等困难。

初中物理微项目学习是指通过结合物理学的教学内容，以新课标理念为指导，针对学生的生活实际开展的小型项目学习。这种学习方式注重学生的主动参与和实践能力的培养，发展学生的科学素养和综合思维。本课题具体从新授课中概念建构项目（与课时关联的内容），复习课中对某一知识点的深入研究项目（与综合思维能力关联的内容），实验课中拓展应用项目（与跨学科关联的内）三方面开展研究。

3.促进思维进阶的初中物理微项目学习的实践研究

以学生思维进阶为导向，以物理课程核心素养培育为目标，以学生深度学习的发生为追求，紧密结合初中物理教学内容和学生实际，开展微项目学习的适切选择、系统设计、全面实施、效果评价等，引导学生动手实验、观察、分析与创造，从而更好地理解物理原理，生成学科大概念，形成面向未来发展的综合素养，通过研究实现教与学的方式转型，育人目标的达成。

三、国内外同一研究领域现状

1.关于思维培养的研究

世界各国都非常注重对高阶思维能力的培养，美国、英国等国家在教育系统中推进了相关课程和项目，以应对时代挑战，并特别注重培养学生的高阶思维能力。美国从20世纪30年代就开始着手进行创造性思维的培养，到了60年代推广了新的教学模式以培养学生的创造性思维，在2002年启动的“21世纪技能研究项目”中特别强调了创造力、批判性思维与问题解决能力的培养，并且在《普及科学——美国2061计划》中提出了培养具有创造性思维的国民的目标。

目前，国内关于思维培养的研究呈现出多样化和跨学科化的趋势。林崇德提出的“认知启发式教学”和“元认知技能培养”等概念在思维培养研究中具有重要意义，他主张通过思维教学来实现核心素养的落实。胡卫平教授进行了基于思维型教学理论的科学概念问题式教学策略研究，提出了通过设置具有启发性和挑战性的问题，引导学生深入思考、探索科学概念，促进他们的思维发展和学习效果等建议。赵国庆等在《思维发展型课堂的概念、要素与设计》中指出，思维发展型课堂是以促进高级思维能力发展的新型课堂形态。郭玉英团队在层级复杂度和知识整合等认知理论的基础上，提出了科学概念理解的发展层级模型，这个模型基于学习进阶和教育支架理念，将科学概念理解分为五个发展水平：经验、映射、关联、系统、整合，各个层级之间相互关联，它们反映了学生思维发展过程的普遍阶段，底层向高层之间的跨域是有一定的思维要求的，教师可以通过追踪学生在各个阶层中的表现来了解学生的学习进程。蒋炜波开发了一个全面的科学思维建模框架和有效的评估工具，给一线教师判断学生不同阶段的思维水平提供了参考依据，但对思维发展中存在的不足和问题，教师何时、何处介入干预指导没有提供具体操作范式，需要在这方面进行补充和研究。

我国关于科学思维的研究起步较晚，在中国知网中查询关键词“科学思维”的文献结果，在2016 年以前科学思维的发文量较少，在新课标明确提出“科学思维”这一核心素养要素后，科学思维的发文量出现明显激增，国内对科学思维的研究热度呈逐年上升趋势，目前对于科学思维的研究已经从起步阶段转为发展阶段。

中国知网检索的“物理科学思维能力+教学策略+物理教学”的文献结果，在2004年已经有学者进行研究，从2017年起有所上升，但截止到目前总文献量不足60篇。

现有文献的数量及内容反映出国内针对培养物理科学思维能力研究的教学策略并不多，而且很多文献中的教学策略都是与案例结合来介绍的，虽然可以给教师一定的教学参考价值，但是教学模式及策略的可迁移性较弱，如何发展学生的科学思维能力仍是当前研究的热点之一。

2.关于微项目学习的研究

项目化学习是从美国教育家杜威“教育即生活”中演变出来的。项目化学习融合了建构主义、杜威的实用主义教育理论、STSE教育理论和人本主义理论。

国外对项目式学习的研究不仅关注理论探讨，还包括教学实践、案例分析、效果评估等多个层面。研究者们通过实证研究来验证项目式学习的有效性，并探索其在不同教育阶段和学科领域的应用。国外的项目式学习研究和实践正朝着深入化、多元化和技术化的方向发展，不断探索更有效的教学策略和评价机制，以促进学生的全面发展。

美国High Tech High（HTH）学校是一所以项目式学习闻名的学校，其教育模式强调学生中心，学生通过深度的项目研究进行个性化学习，在学校里获得支持和自由去不断试错、尝新，而且能够在解决实际问题中学习知识，掌握知识运用的技能。英国的P21学校建构了以项目为核心的课程体系，其教育模式强调创造性和艺术性的活动项目以及科学、人文的学术项目，学校按照学习进阶方式，在纵向上不断深化大概念的内涵，在横向上强调与知识内容之间横向的多元联系。新加坡政府鼓励学校制定“应用学习计划”（Applied Learning Programs，简称ALP），目的是帮助学生将学习应用到现实世界，发现学习背后的意义并培养对学习的热爱。

根据文献计量学的方法分析，2007年至2022年间，国内项目式学习的研究文献数量呈现稳步增长态势。特别是2017年之后，发文量显著增加，反映出该领域的研究越来越受到关注。

国内项目式学习的研究热点经历了几个阶段的演进，从早期聚焦于教学本身，到后来与信息化技术如云平台、人工智能等的融合，再到近期关注劳动教育和跨学科教育等方面。中国知网检索的“微项目学习”的文献结果，共找到795篇研究文献，其中2020年后占692篇，说明最近4年在“微项目学习”研究方面引起广泛重视。

在初中物理方面，吴锡理提出的“LH型”的项目化学习既具备项目化学习的特征，又具有较高的学习效率，整个项目的学习过程经历多次学生低结构探索和教师高结构指导。夏雪梅认为项目式学习指向知识观的变革与人的心智的自由迁移，提出在进行项目式学习设计时，要指向核心知识的深度理解，用高阶带动低阶，将素养转化为学习实践等相关策略。

杨勇诚的研究主要集中在微项目学习的设计、实施和评估方面，聚焦课堂教学流程重组、资源整合，促进教与学方式转变。他关注如何设计一个有效的微项目任务，如何引导学生在项目中发挥创造力和创新思维，以及如何评估学生在项目中的表现和学习效果。他指出教师在整个教学过程中的作用是调动学生的主动性、挖掘学生的潜能，促进自主学习、合作学习。通过教师创造性地劳动，优化课程结构，提高课程实施水平。学生为完成项目任务, 能充分发挥自身的主体作 用和强势智能, 并在互助合作中独立地、创造性地解决实际问题，从而有利于学生多种智能的开发。他认为在初中物理教学中引入项目学习不是对现有教材简单的补充和拓展，而是对现有教材进行全方位的整合，嵌入项目学习的物理教学过程不拘泥于教材设置的教学流程，项目学习实质上就是将物理学科教学与综合实践活动相融合。

综上，尽管微项目学习的研究逐渐增多，但国内尚未形成系统性研究，表明该领域还有较大的发展空间。本研究旨在探索微项目学习在初中物理教学中的应用，以及其对学生思维发展的影响。通过新授课、复习课、实验课的微项目的实施，提炼出微项目学习实施原则、路径、策略、典型案例。特别是如何依托微项目学习的载体来带动思维的进阶，在微项目学习中如何评价学生的思维发展，都还值得我们进行探讨和研究。

四、研究的目标、内容（或子课题设计）

1.研究目标

（1）形成对思维进阶和微项目学习的概念厘清、内涵认识和学生物理学习的现状把握。

（2）形成初中物理微项目学习的设计原则、基本结构、实施内容、具体路径和操作方式，总结出实施策略和评价方法，积累典型性案例。

（3）基于微项目学习提高学生物理学科学习的兴趣，促进学生科学观念的形成、科学思维的发展、思维品质和解决问题能力的提升，实现学科核心素养的真正落地。

（4）深化教师对新课改理念的理解，促进教学观念更新，教学方式转型，实现专业素养的提升。

2.研究内容

（1）促进思维进阶的初中物理微项目学习的文献研究

通过检索和学习思维培养、项目化学习、物理教学等方面的文献，深化对思维进阶、微项目学习、初中物理教学的认识，厘清三者的内涵、特征和之间的关系，深入探讨理论对教学实践的指导作用，研究促进思维进阶的初中物理微项目学习的科学性和可操作性。准备撰写6篇文献报告，具体包括总结国内外在初中物理微项目学习领域的研究现状，识别已有研究的不足之处，为后续研究提供方向；微项目学习的理论基础，分析理论如何促进学生思维进阶；初中物理课程的特点及其对学生思维发展的影响；思维能力的维度，讨论如何通过微项目学习促进这些能力的发展；在实际教学中，微项目学习的实施策略和实践案例，总结成功的案例和反思；评估与反馈机制，研究如何评估学生在微项目学习中的表现，以及如何通过反馈来促进其思维能力的提升。

（2）促进思维进阶的初中物理微项目学习的现状研究

从新课改理念的理解、物理教学的方式、项目化学习的实施、学生核心素养的培育等方面，调查教师教育教学的现状，了解教师在学生学习方式的改进、培育学生的核心素养（特别是科学思维方面）的现状，以及存在的一些教学困难。从学生的学习兴趣和需求、学习状态、学习方式、思维发展状况等方面开展问卷调查，了解初中生物理学习的思维发展现状、教师课堂教学的方式、学生学习困难、微项目学习学生已具备的条件等，为后续研究找到起点。

在项目实施过程中定期进行课堂观察，记录教学过程、学生参与情况以及思维表现、阶段性反馈、在项目的不同阶段向学生和教师收集反馈，通过小组讨论或个别访谈的方式获取深入意见。对问卷和观察数据进行统计分析，找出学生思维能力变化的趋势。对整个调查过程进行反思，总结经验教训，为后续研究提供参考。

（3）促进思维进阶的初中物理微项目学习的设计研究

根据新课标的理念，结合教学内容、学生的生活实际，系统设计新授课中概念建构项目，复习课中对某一知识点的深入研究项目，实验课中拓展应用项目等，考虑项目选择、设计、实施和评估等环节，提出可行的实施方案和操作设想（见图1）。总结提炼微项目学习的基本特征、基本要求、设计原则、设计要素、任务设计和支架搭建策略、评价方式等。

图1促进思维进阶的初中物理微项目学习的设计框架

（4）促进思维进阶的初中物理微项目学习的实施策略与案例研究

通过新授课、复习课、实验课的微项目的实施，提炼出微项目学习实施原则、路径、策略、典型案例。设想实施步骤如下：a.设定明确目标：确定学生思维进阶的具体目标和期望效果；b.选择项目主题：选择一个能够引发学生兴趣、涉及多个物理概念和能够激发思考的项目主题；c.设计项目任务：将项目分解为一系列既挑战性又适应学生水平的具体任务，要求学生动手实践、探索和思考；d.提供资源支持：为学生提供必要的学习资源，包括教材、实验器材、网络资源等。e.组织学习活动：安排学生在小组中合作完成项目任务，引导彼此讨论、交流和分享想法，展示成果和微项目实施过程；f.促进思维深化：通过提问、讨论、辅导等方式引导学生深入思考、探索问题背后的原理和机制，培养他们的批判性思维和创造性思维。g.评估与反馈：及时对学生的表现进行评估，不仅关注项目结果，更关注学生在思维过程中的表现和发展。（实施路径如图2）

图2促进思维进阶的初中物理微项目学习的实施路径框架

（5）促进思维进阶的初中物理微项目学习的评价研究

针对不同的项目，基于思维进阶的导向，设计不同的评价量规。包括认知水平评估：通过测验、问卷等方式，评估学生在项目学习前后的认知水平变化，比如基础物理知识的掌握情况、概念理解能力等。问题解决能力评价：设计一些开放性问题或者案例，考察学生在项目学习中是否能够运用所学知识进行问题解决，评估其问题解决能力的提高程度。实验设计与分析评价：考察学生在项目学习中的实验设计能力和数据分析能力，在实验过程中是否能够独立思考、提出假设并进行验证。创新能力评价：鼓励学生在项目学习中尝试创新思维，设计评价方式来检验学生的创造性思维及解决问题的独特方式。团队合作评价：对于需要团队合作的项目，评估学生在团队中的角色扮演、沟通协作能力等，以便综合评价学生的团队合作技能。表达能力评价：通过口头展示、撰写报告等方式，评估学生在项目学习中的表达能力，包括逻辑性、条理性、表达清晰度等方面的提高情况。思维深度评估：通过设计一些深度思考题目，考察学生的思维层次是否得以提升，能否进行多角度思考和批判性思考。

五、研究的思路、过程与方法

1.研究思路

（1）奠定基础。明确研究的理论框架和基本假设，包括思维进阶和微项目学习的概念界定、教育现状分析以及支撑性理论的探讨。通过文献综述和理论分析，建立起对促进思维进阶的初中物理微项目学习的理论基础，为后续的研究提供理论指导。

（2）实践建构。通过多轮“设计—实践—评估—修订”研究循环，建构促进思维进阶的微项目学习的实施路径。

（3）整合检验。对思维进阶、微项目学习进行整合，基于思维进阶改进现有的教学设计模型，并在教学实验中进行初步检验，同时在优秀的青年教师培训中应用，基于应用反馈对模型进行调整和完善。

             图3促进思维进阶的初中物理微项目学习的实践研究思路

2.研究过程

（1）准备阶段

2024.5—2024.7：阶段达成目标：确立研究框架和理论基础，完成文献综述。

阶段研究内容：此阶段主要进行文献收集和分析，包括国内外关于思维培养、微项目学习的理论研究和实践案例的综合评述。同时，确定研究假设和研究问题，梳理研究框架。

阶段成果形式：形成文献综述报告，明确研究目的、研究问题和研究方法论框架。

（2）启动阶段

2024.7—2024.10：阶段达成目标：邀请专家进行课题开题论证，召开课题组专题工作会议，各子课题申报，明确各子课题职责。

阶段研究内容：深入理性思考课题核心概念和内涵，实施问卷调查、深度访谈和实践观察等多种数据收集方法，对收集到的数据进行整理和初步分析，识别关键问题和模式。

阶段成果形式：开题论证书，子课题申报书。

（3）实施阶段

2024.11—2026.3：阶段达成目标：邀请专家指导，各子课题深入研究，进行课题相关评比及展示活动；累积课题材料，进行相关理论研究。

阶段研究内容：基于收集的数据，根据分析结果，提出微项目学习实施的具体策略和建议。

阶段成果形式：论文，教学设计，教案、案例，课件、优课、研究过程资料等。

（4）总结阶段

2026.3—2026.6：阶段达成目标：子课题结题，评选优秀子课题；收集、整理、分析、提炼成果，邀请专家进行课题结题论证。

阶段研究内容：研究成果、方法总结，问题探讨、结果展望。

阶段成果形式：各子课题结题材料，研究终期报告，研究成果专集，课题研究附件材料等。

3.研究方法

   ①文献法：学习、借助相关文献资料，进行归纳、整理、领悟，明确指导思想，了解国内外研究的成果，作为本课题的观点依据和借鉴内容。

②调查法：通过问卷、座谈等多种形式，收集关于课题研究的素材，提出、改进课题的研究思路。

③行动研究法。根据课题方案实施研究，在研究中步步落实，在教学实践基础上验证、根据实际情况随机相应调整、修改及补充，对已有的经验进行筛选，提出新的策略，以求研究的实效性。

④经验总结法：定期进行课题阶段小结。对在实践中搜集的材料进行分析，确定具有普遍意义和推广价值的方法与策略等。

六、研究内容的分工与落实

姓名	工作单位	技术职称	研究专长	课题组中的分工
刘玲	江苏省太仓市实验中学	中学一级教师	初中物理教学研究、微项目化学习研究	方案指导、调查研究、子课题研究
黄晓明	江苏省太仓市良辅中学	中学高级教师	初中物理创新实验研究、微项目学习研究	机制策划、子课题研究
洪芳	江苏省太仓市高新区中学	中学高级教师	初中物理教学理论研究	过程管理、子课题研究
周武林	江苏省太仓市明德初级中学	中学高级教师	初中物理项目化学习研究	过程管理、子课题研究
王嵇春	太仓市培远实验学校	中学高级教师	初中物理教学研究	理论研究、微项目化学习设计、思维进阶的评价
尹波	江苏省太仓市明德初级中学	中学二级教师	初中物理教学研究	理论研究、文献研究
孙亦磊	江苏省太仓市浮桥中学	中学二级教师	初中物理教学研究	子课题研究、调查研究
时天阳	江苏省太仓市浏家港中学	中学二级教师	初中物理教学研究	子课题研究、调查研究、文献研究
刘瑞鹏	江苏省太仓市双凤中学	中学二级教师	初中物理教学研究	子课题研究、课题总结
刘伟	常州市武进区东安实验学校	中学一级教师	初中物理教学研究	理论研究、课题总结、文献研究

八、预期研究成果

阶段成果

成果名称	成果形式	完成时间
促进思维进阶的初中物理微项目学习文献综述	文献报告	2024-07-30
促进思维进阶的初中物理微项目的现状调查	调查报告	2024-10-18
促进思维进阶的初中物理微项目学习研究论文（项目设计、实施策略）	论文	2025-06-30
促进思维进阶的初中物理微项目学习的学生作品集	作品集	2025-10-31
促进思维进阶的初中物理微项目学习的教学案例集	案例集	2025-12-30

 

 

 

最终成果

成果名称	成果形式	完成时间
促进思维进阶的初中物理微项目学习的案例汇编	案例集	2026-03-18
促进思维进阶的初中物理微项目学习的研究论文汇编	论文集	2026-04-28
促进思维进阶的初中物理微项目学习的实践研究报告	研究报告	2026-06-30