佛山梅沙雙語：走進(jìn)牛頓課堂——打破知識邊界，重構(gòu)教學(xué)組織

來源：好上學(xué) ??時間：2024-03-13

梅沙教育牛頓課程，專注科學(xué)教育，以前沿理念、藤校師資、完整課程體系，支持佛山梅沙雙語學(xué)校理科拓潛課程。

上期我們介紹了“牛頓式認(rèn)知”與“科學(xué)思維”，屏幕前的你一定對這個神秘的組織充滿了期待。今天就讓我們來看看，真實(shí)的牛頓課程，到底長什么樣>>>

牛頓理科課題的構(gòu)建

如何打破各個學(xué)科的界限，構(gòu)建貼近現(xiàn)實(shí)、發(fā)展思維的學(xué)習(xí)項(xiàng)目?是牛頓一直在探索的問題。

優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)課題，能夠從實(shí)踐應(yīng)用出發(fā)，反向構(gòu)建知識體系，讓學(xué)生身處問題中心，主動地搜索知識、強(qiáng)化記憶，激發(fā)其對開放問題的應(yīng)對能力。

課題設(shè)定

設(shè)想有一家電飯煲工廠，學(xué)生們合作擔(dān)當(dāng)產(chǎn)品部門經(jīng)理的角色，負(fù)責(zé)開發(fā)今年的新產(chǎn)品。

學(xué)生將按小組設(shè)立電飯煲股份有限公司，小組成員各司其職，例如電飯煲設(shè)計(jì)師將運(yùn)用物理知識，對電路電阻進(jìn)行設(shè)計(jì);市場人員則會對電飯煲銷售市場進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)研......

課題的終極目標(biāo)為：實(shí)現(xiàn)新電飯煲產(chǎn)品的銷售利潤最大化。

知識點(diǎn)涵蓋

物理：電阻、電功率、電路圖;

數(shù)學(xué)：一次函數(shù)與極值、方程設(shè)立與求解、excel函數(shù)運(yùn)用、數(shù)學(xué)建模;

經(jīng)濟(jì)學(xué)：成本利潤計(jì)算、供需關(guān)系;

統(tǒng)計(jì)學(xué)：調(diào)查問卷設(shè)計(jì)、樣本數(shù)據(jù)的篩選與分析，概率學(xué)入門。

任務(wù)分解

基于課題終極目標(biāo)，學(xué)生需綜合計(jì)算與考量“影響電飯煲產(chǎn)品銷售利潤”的關(guān)鍵因素(如下)，使自己開發(fā)的產(chǎn)品利潤最大化。

a. 加熱元器件的電路設(shè)計(jì)

從產(chǎn)品性能考慮，選擇合適的元器件，設(shè)計(jì)出高效的多功能電飯煲電路圖，實(shí)現(xiàn)煮飯用時最短，有用功占比最大，則產(chǎn)品性能越好。從產(chǎn)品功能出發(fā)，需在線路中設(shè)置開關(guān)，形成不同回路，為使用者提供不同煲飯檔位，則產(chǎn)品功能越強(qiáng)大。

b. 加熱元器件的選擇

在課題中，加熱電阻是電飯煲的核心元器件。學(xué)生將拿到40種不同的加熱電阻，每種加熱電阻擁有五項(xiàng)參數(shù)：電阻值、壽命、額定熱效率、售價(jià)與供應(yīng)商。不同的加熱電阻組合，將決定電飯煲的性能與成本。學(xué)生需要挑選出三種加熱電阻，并合理設(shè)計(jì)電路圖，使得電飯煲獲得最佳性價(jià)比。

c. 電飯煲的售價(jià)策略制定

客戶將從四個角度對該電飯煲產(chǎn)品進(jìn)行評價(jià)：產(chǎn)品壽命、煮飯時間、能效等級與售價(jià)。產(chǎn)品壽命、煮飯時間與能效等級由電飯煲設(shè)計(jì)決定，其售價(jià)由學(xué)生根據(jù)市場反饋分析后設(shè)定。

學(xué)生將設(shè)計(jì)問卷，就消費(fèi)者對電飯煲的四項(xiàng)參數(shù)的重視程度進(jìn)行調(diào)查，并基于調(diào)研數(shù)據(jù)進(jìn)行客群分類與產(chǎn)品定位，進(jìn)而設(shè)計(jì)電飯煲并設(shè)定售價(jià)。

d. 預(yù)估今年電飯煲的銷售利潤

設(shè)定售價(jià)后，學(xué)生將通過產(chǎn)品定位及市場需求基數(shù)，預(yù)估今年電飯煲的市場銷售量。同時考慮其他因變量的聯(lián)動，如采購量將進(jìn)一步影響公司與各原材料供貨商的談判能力。采購量越大，與供貨商的談判能力越強(qiáng)。最終通過成本利潤計(jì)算方法，預(yù)估出新產(chǎn)品的年度銷售利潤。

牛頓課程「電飯煲工廠」課題，通過模擬一個現(xiàn)實(shí)世界的復(fù)雜問題，讓學(xué)生們有機(jī)會在應(yīng)用層面鞏固課內(nèi)的物理、數(shù)學(xué)知識，同時拓展學(xué)習(xí)了一些大學(xué)課程中統(tǒng)計(jì)分析的工具，真正意義上領(lǐng)會科學(xué)知識在現(xiàn)實(shí)場景中的巨大價(jià)值，從而培養(yǎng)學(xué)生們解決問題的科學(xué)思維。

牛頓式教學(xué)組織的構(gòu)建

除了知識體系上的重構(gòu)，牛頓也在積極變革教學(xué)組織，減少灌輸式教學(xué)，探索多元模式，營造“以學(xué)生為中心”的課堂，引導(dǎo)孩子有計(jì)劃的自主學(xué)習(xí)和互動分享。

課題設(shè)定

該課題出自牛頓「科學(xué)探究」系列，學(xué)生們針對科學(xué)現(xiàn)象，自選研究的問題(如：氣流交錯導(dǎo)致的火焰高度變化)。通過導(dǎo)師輔導(dǎo)，逐步深入理解問題，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)過程，通過多輪實(shí)驗(yàn)得到真實(shí)數(shù)據(jù)，并依據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行最終的分析總結(jié)。

傳統(tǒng)教學(xué)組織

教師根據(jù)教材要求，講授實(shí)驗(yàn)原理，演示實(shí)驗(yàn)操作的過程，學(xué)生分組操作實(shí)驗(yàn)，形成一份簡單的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

牛頓式教學(xué)組織

學(xué)生自定主題，分組研討、查閱資料，通過導(dǎo)師的輔助，一步步完成實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)(包括費(fèi)用預(yù)算、器材采購、實(shí)驗(yàn)安全性評估等)，經(jīng)過不斷的試錯和修正，逐步理解和推測現(xiàn)象背后的原理，并最終“讓數(shù)據(jù)說話”，形成自己的科研小報(bào)告，并以小組為單位進(jìn)行公開的演講和答辯。

在「神奇的火焰」實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生利用坐標(biāo)系，研究兩塊半圓弧形玻璃的相對距離對火焰高度的影響。