在“項(xiàng)目”的海洋中遨游

許耀平 張曉雪

(北京師范大學(xué)第二附屬中學(xué)，北京 100088)

在“項(xiàng)目”的海洋中遨游

許耀平 張曉雪

(北京師范大學(xué)第二附屬中學(xué)，北京 100088)

作為一種重要的學(xué)習(xí)理念和學(xué)習(xí)方式，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)受到了學(xué)生的喜愛，有效發(fā)掘和培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力.本文就我?！绊?xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)班”學(xué)生開展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)的過程和本人近兩年的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)班的授課情況，談自己的體會(huì)和一些做法.

項(xiàng)目式學(xué)習(xí);項(xiàng)目實(shí)例;評(píng)價(jià)

近年來，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)作為一種重要的學(xué)習(xí)理念和學(xué)習(xí)方式，受到了越來越多學(xué)者的關(guān)注和學(xué)生的喜愛.在我們學(xué)校，有這樣一批學(xué)生，在高一、二兩年中每周有兩個(gè)半天，遨游在項(xiàng)目海洋中，在他們自己的實(shí)驗(yàn)室中動(dòng)手實(shí)踐，每個(gè)學(xué)期選擇自己喜歡的項(xiàng)目，“格物致知，學(xué)以致用”.他們就是我?！绊?xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)班”的學(xué)生，而我很幸運(yùn)成為他們“工程與技術(shù)”方向的老師.

1.項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的意義

所謂項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，是以科學(xué)的核心概念和原理為中心，通過小組合作、自主探究的方式，完成項(xiàng)目作品，在這個(gè)過程中獲得知識(shí)、提升動(dòng)手實(shí)踐和創(chuàng)新精神.而“工程與技術(shù)方向”則是以物理學(xué)科為核心開設(shè)，通過工程技術(shù)訓(xùn)練可以直接獲取知識(shí)和掌握技能，并在實(shí)踐中提高能力.

設(shè)立“項(xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)班”的意義就在于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，在培養(yǎng)動(dòng)手能力的同時(shí)，發(fā)掘和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力.使他們成為獨(dú)立個(gè)體，能夠著手發(fā)現(xiàn)，認(rèn)識(shí)有意義的新知識(shí)、新事物，新思想和新方法，掌握其中蘊(yùn)藏的基本規(guī)律并具備相應(yīng)的能力，為將來成為創(chuàng)新型人才奠定全面的素質(zhì)基礎(chǔ).

2.教師的作用

在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)班學(xué)習(xí)中，教師主要起到以下幾個(gè)方面的作用：

(1)保護(hù)學(xué)生的好奇心和激發(fā)學(xué)生的興趣.每個(gè)學(xué)生都有對(duì)于學(xué)科知識(shí)的好奇心，好奇心是興趣的來源.通過學(xué)習(xí)能夠解決問題，體會(huì)到解決問題的喜悅，體會(huì)到成就感，增強(qiáng)他的興趣.

(2)選擇適合發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新能力的課題.課題的選擇要與課堂主干知識(shí)接軌，同時(shí)還要貼近于生活，選取學(xué)生感興趣同時(shí)能夠解決生活中問題的課題.

(3)教師對(duì)于學(xué)生的課題要有前瞻性的指導(dǎo).一個(gè)有創(chuàng)造性的教師應(yīng)能幫助學(xué)生在自學(xué)的道路上迅速前進(jìn)，給予學(xué)生的課題要有前瞻性的指導(dǎo)，教會(huì)學(xué)生怎樣對(duì)付大量的信息.

(4)引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手制作或者實(shí)驗(yàn).很多的應(yīng)用類的科技創(chuàng)新都是在實(shí)際操作中遇到問題需要解決時(shí)產(chǎn)生的.因此在培養(yǎng)中學(xué)生創(chuàng)新能力時(shí)，一定要讓他動(dòng)手，在實(shí)際操作中，發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，他在想辦法解決的過程，就是創(chuàng)新能力養(yǎng)成的過程.

3.項(xiàng)目實(shí)例

在兩年的教學(xué)中，逐漸體會(huì)到教學(xué)相長，而在項(xiàng)目課堂中引導(dǎo)學(xué)生自己解決問題，為他們提供解決問題的方法、手段，在提高他們動(dòng)手、實(shí)踐能力同時(shí)，也讓我對(duì)自己充滿自信.在這里想通過幾個(gè)實(shí)例來簡單的介紹一下我們的項(xiàng)目班課程.

(1)齒輪鐘的設(shè)計(jì)制作

對(duì)于課題，我們提出了制作的步驟，研究的要求：

我們首先提供玩具齒輪鐘、家用齒輪鐘供學(xué)生拆卸，研究內(nèi)部結(jié)構(gòu).

接著各組同學(xué)進(jìn)行了不同的設(shè)計(jì)，其間發(fā)現(xiàn)和解決了各種問題：

A.齒輪板材的選擇(高密度板和亞克力)、齒輪軸的確定.

B.確定齒輪數(shù)據(jù)，繪制齒輪打印圖.

C.排除了異軸齒輪的干擾，巧妙的時(shí)分針同軸.

D.修復(fù)齒輪轉(zhuǎn)歪、咬合不好、不穩(wěn)定的bug，解決材料帶來的摩擦等問題.

E.在控制齒輪鐘的計(jì)時(shí)裝置時(shí)，我們做了分兩步走的策略：首先是，在沒有嚴(yán)格控制計(jì)時(shí)的時(shí)候，齒輪鐘滿足時(shí)針分針秒針的轉(zhuǎn)速比，第二步，加入計(jì)時(shí)裝置，在加入計(jì)時(shí)裝置的過程中，學(xué)生想到了以下幾種解決辦法：晶體振蕩器(技術(shù)有限，實(shí)現(xiàn)起來有很大的困難)；定速電機(jī)，調(diào)速電機(jī)，單片機(jī)，擒縱擺，最后完成的比較好的裝置時(shí)單片機(jī)和擒縱擺.

(2)電磁炮的制作

在高二上學(xué)期的學(xué)習(xí)中，電場，磁場和電磁感應(yīng)是我們的核心知識(shí)內(nèi)容，因此，我們想到了制作電磁炮.我們老師通過查閱資料后，了解到電磁炮的基本原理之后，初步?jīng)Q定分為兩步走：先制作低壓電磁炮，再制作高壓電磁炮.

學(xué)生在接到課題之后，他們也查閱資料，發(fā)現(xiàn)電磁炮有線圈炮，軌道炮，重接炮等等分類，從制作簡單的角度入手，他們最開始想制作軌道炮，但是發(fā)現(xiàn)小球與軌道接觸電阻太大，而且找不到合適的能提供大電流的電源，又沒找到辦法權(quán)衡過大的摩擦力和過小的接觸面積造成的打火現(xiàn)象，最終沒能成功.于是轉(zhuǎn)到的線圈炮的制作方向上來.

在繞制好線圈之后，學(xué)生提出了問題，如何得到大電流的電源？我們讓學(xué)生試過學(xué)生電源，電池組，但是效果都不好.我們老師知道需要用電容，但是我們并沒有直接告訴學(xué)生，而是讓學(xué)生自行閱讀課本上電容這一節(jié)內(nèi)容，然后提出一個(gè)問題：如何利用手上的電容得到更大容量的電容，學(xué)生又查找資料，找到了電容并聯(lián)的方法.(8個(gè)12V30μF電容并聯(lián))

在完成制作，發(fā)射之后，學(xué)生發(fā)現(xiàn)子彈(鋼針)的出膛速度不夠，于是提出了高壓電磁炮的制作設(shè)想，跟學(xué)生交流后，提出了以下幾個(gè)問題：(1)如何得到高壓直流電源？(2)低壓線圈還適合嗎？(3)如何監(jiān)控電容器電壓？(4)如何保證發(fā)射安全？

當(dāng)時(shí)，還沒學(xué)到“交流電”一章，在查找資料后，同學(xué)們借來了鐵芯、二極管、電感、電容，自己繞制線圈，制作整流、濾波電路.因?yàn)榘踩紤]，采用學(xué)生電源交流12V輸出，升壓后，通過示波器觀察整流濾波后的波形.

在發(fā)射過程中，我們出于安全，并沒有使用學(xué)生制作的直流高壓充電裝置，而是使用了一個(gè)老師制作的直流高壓充電裝置.最終我們老師提出的幾個(gè)問題被一一解決學(xué)生也成功地發(fā)射了自己制作的電磁炮.

(3)電聲樂器的制作

在高二下半學(xué)期，我們學(xué)完電磁感應(yīng)的知識(shí)之后，在給學(xué)生講授線圈式話筒和喇叭的原理之后，學(xué)生提出了一個(gè)問題，那電吉他的工作原理是電磁感應(yīng)嗎？我們老師的第一反應(yīng)是是電磁感應(yīng)，但是原理是什么，我們并不清楚.在查閱資料和詢問有關(guān)專家之后我們弄清楚了原理，然后想到，我們的項(xiàng)目課程是不是可以讓學(xué)生制作一把電吉他或者是其他的樂器呢？

于是我們請(qǐng)專家給學(xué)生做了一次講座，講授了有關(guān)電聲樂器的基本原理，學(xué)生在弄清楚原理之后，學(xué)生開始了設(shè)計(jì)圖紙和方案，而且每個(gè)小組進(jìn)行了分組，有的同學(xué)負(fù)責(zé)木工切割，有的負(fù)責(zé)線圈繞制，有的負(fù)責(zé)電路測試，有的負(fù)責(zé)組裝調(diào)音.在整個(gè)制作過程中，我們老師只是提供方向和思路，所有的問題解決，動(dòng)手制作都由學(xué)生完成.從2m長的木方變成琴身，從0.6mm的漆包線變成1600匝的線圈，從硅鋼片鋸成合適的鐵芯，從木方上開槽，鋸子，鑿子，刨子，臺(tái)鉗，臺(tái)鉆，切割機(jī)……全都是學(xué)生自己動(dòng)手，到最后，整個(gè)項(xiàng)目完成了3把吉他和一把小提琴的制作.

4.學(xué)生的收獲

(1)一個(gè)個(gè)感興趣的課題，激發(fā)了同學(xué)對(duì)科學(xué)的興趣，為夢想插上騰飛的翅膀.

有一個(gè)酷愛吉他的男孩，他對(duì)我們說“自己特別想親手做一把吉他”，于是在課上，無論選材、設(shè)計(jì)，他精益求精，當(dāng)優(yōu)美的聲音被彈響時(shí)，那種滿足感無語言表.

(2)自主管理項(xiàng)目的能力.同學(xué)要完成先期文獻(xiàn)查找、項(xiàng)目策劃、制定方案、原材料購買、加工制作、問題解決、成果評(píng)價(jià)、成果發(fā)布等各個(gè)環(huán)節(jié).

(3)給同學(xué)更多機(jī)會(huì)——敢于嘗試、樂于動(dòng)手、勤于思考.

5.多樣化的評(píng)價(jià)機(jī)制

項(xiàng)目課不同于平時(shí)的課程，不可能通過考試來評(píng)價(jià)，于是我們主要采取平時(shí)的過程性評(píng)價(jià)和產(chǎn)品評(píng)價(jià)來評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)過程.

(1)在高一下學(xué)期末，我們辦了齒輪鐘展示會(huì).這項(xiàng)活動(dòng)，極大地調(diào)動(dòng)了同學(xué)的熱情，在各自的“攤位”上使出渾身解數(shù)推薦產(chǎn)品，回答參觀同學(xué)和老師提出的問題，贏得選票.

(2)高低壓電磁炮，以鋼針發(fā)射距離遠(yuǎn)近作為評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，開展了有趣的發(fā)射比賽和打氣球比賽.在設(shè)計(jì)中，學(xué)生通過選擇合適的電容器、繞好線圈(匝數(shù))，調(diào)整發(fā)射鋼針的位置、角度、施加一定的電壓，希望射程最遠(yuǎn)同時(shí)能命中目標(biāo)，制作最好的組在3m的距離能夠準(zhǔn)確地命中目標(biāo)，并擊破氣球.

(3)電聲樂器，我們邀請(qǐng)家長和同學(xué)一起參加項(xiàng)目的展示，分享制作的經(jīng)歷，然后現(xiàn)場來一段表演，極大調(diào)動(dòng)了現(xiàn)場的氣氛.

這兩年的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)班的授課，深刻的體會(huì)到，學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力不是像我們之前所想象的那樣糟糕，而是我們之前沒有時(shí)間和機(jī)會(huì)讓學(xué)生展現(xiàn)出他們?cè)谶@方面的能力，如果我們能夠堅(jiān)持學(xué)以致用，堅(jiān)持學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)，那么創(chuàng)新能力在動(dòng)手實(shí)踐的過程中就能逐漸養(yǎng)成.

[1]溫寒江.思維的全面發(fā)展與中小學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)[M].北京：教育科學(xué)出版社，2015.1.

[2](美)Brad Graham，Kathy McGowan.趣味電子制作[M].北京：科學(xué)出版社，2009.11.

[責(zé)任編輯：閆久毅]

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1008-0333(2017)24-0064-02

2017-06-01

許耀平(1981，12-)，男(漢族)，重慶市人，碩士，中學(xué)一級(jí).從事高中物理教學(xué).張曉雪(1979，4-)，女(漢族)，遼寧鐵嶺市人，碩士，中學(xué)高級(jí)教師.從事高中物理教學(xué).