“三真”策略：基于項目學習的初中科學教學設計與實踐研究

【摘要】本研究主要基于學情、科學教學目標達成等問題，從初中科學教材到真實生活中的科學問題、從科學原理到實踐應用、從驗證性實驗到探索性實驗進行基于項目學習的“三真”設計策略及實踐。學生在項目中進行多學科整合真實的深度的學習，提升了學生實踐創(chuàng)新能力，更新教師教學觀、激發(fā)創(chuàng)新能力。

【關鍵詞】項目教學? 真探究? 科學史

【中圖分類號】G63 ? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）39-0146-02

科學項目化學習是將科學知識、科學探究方法、科學態(tài)度、解決問題的方法、科學與社會的聯(lián)系及規(guī)范融合于同一過程，以學生為中心，深挖學生的潛能，促使他們進行自主學習和合作學習。項目學習的教學依據課標和生活實際與初中學生的年齡特點，創(chuàng)設真實有趣的項目情境，提供一個開放的項目學習空間，在自己親身調研、設計、動手做的過程中去發(fā)現問題、解決問題、應用知識、提升科學學科素養(yǎng)。

一、研究緣起

項目學習通過組織學生主動、深層次參與學習活動，知識在項目中呈現，以激發(fā)學生的認知需要;同時在一定的真實情景中學習，容易喚醒已有相關的知識、經驗等，同化當前學習到的新知識，進行有意義的學習并促進知識向核心素養(yǎng)轉化[1]。本文主要以浙教版七年級上冊《平面鏡成像》為例進行基于項目學習的教學設計與實踐。

（一）問題的提出

平面鏡成像是光的直線傳播和光的反射知識的應用，在內容上承上啟下。研究方法和思路可以舉一反三，為凸透鏡成像的研究奠定基礎。平面鏡在實際生活中隨處可見，在小學科學中也已有部分認識，學生已具備一定的感性知識，但平面鏡成像規(guī)律及“像”這個概念還是第一次比較完整地進行研究。同時初一學生還處在具體形象思維階段，通過生活經驗對平面鏡的認識是淺顯的，甚至是錯誤的。

1.學情：實像還是虛像？近大遠小還是等大？

初中科學課堂實驗往往為了某一概念或是某一規(guī)律的教學而設計的，很少為學生的常見問題設計實驗內容，對學生真實問題的關注比較少。由于受經驗中“像”的影響，平面鏡所成像中虛象概念的建立是學生的一個難點。在平面鏡成像規(guī)律中同一物體與平面鏡的距離改變時，像的大小變化問題在學生的潛概念中是“近的時候大，遠的時候小”，學生對像的大小與物體到平面鏡的距離遠近沒有關系難以理解。

如某同學從遠處靠近全身鏡，鏡中像的大小與像和人之間的距離的變化情況如何？經統(tǒng)計，65%的學生以為“像變大，而像、人之間的距離在變小;只有28%的學生認為像大小是不變的，像和人之間的距離在變小。這種錯覺主要是來自當人走向平面鏡時視覺上像在“變大”。其實人眼觀察到像的大小不僅與物體的實際大小有關，且還與視角有關。

2.教學：重課本知識，輕知識的運用

由于時間等原因的限制，教學中往往以書本上的知識概念為主，忽略了現實生活中的實際應用，結果導致了學生學習興趣缺失。初中科學與現實生活、生產緊密聯(lián)系，但教材中的實驗多為驗證性實驗、有固定答案的實驗設計，還有部分自主探究實驗教學設計常常陷入“偽探究”中。長期“照方抓藥”式的驗證性實驗與“偽探究”讓學生感到枯燥無味、失去了對科學實驗的興趣。利用知識分析、解決實際問題的能力還相對較弱，因此從實驗現象中總結出平面鏡成像規(guī)律，解釋、解決一些實際問題以及做光路圖的知識是本節(jié)難點。

3.目標：重知識、技能的達成，輕素養(yǎng)的落實

科學教材關于平面鏡的內容寥寥數語，在教學中要重視教材中潛在的情感、價值觀等素養(yǎng)因素的挖掘。新課程改革提出了學生核心素養(yǎng)教育模式，核心素養(yǎng)不只是具備知識與技能，更要求具備獲取知識和問題解決等能力。

（二）研究的意義

在實驗過程中采用聯(lián)系實際生活將學生處在真實的情境中基于項目的學習，以小組合作的形式，學生圍繞一個真實主題或問題，利用各種工具進行調查研究、進行實驗設計，進行實驗探究，設計制作創(chuàng)造，展示研究成果。學生在動手實踐、思考和探索中掌握知識、提升科學素養(yǎng)。

二、基于項目學習的“三真”設計策略與實踐

（一）真探究：基于學情的一探究“鏡”

真實探究是認知內化的過程，是淺層次學習到深層次探究的過程，由已有知識走向未知知識的過程，由知識建構到技能再到核心素養(yǎng)逐步生成的過程，真實探究通過設置情景激發(fā)認知沖突，設置針對性的任務進行探究[1]。用小物鏡、潛望鏡、手機鏡子、醫(yī)生探鏡等生活中常見的鏡子引出課堂的主題，從生活中的鏡子用途說出鏡子改變光的路線、成像等作用。

1.活動體驗：倒立還是正立

學生活動1：讓學生A在全身鏡前方舉起左手，再讓學生B在全身鏡的后方做學生A的像，觀察學生B需要正立還是倒立？舉起的是左手還是右手？

學生活動2：每位學生觀察鐘表上的時刻，再觀察手表在鏡子里的時刻。

通過照鏡子觀察活動，100%的學生都得出了物體在平面鏡里的像與物體“左右相反、正立”的成像規(guī)律。

2.從現象到本質：實像還是虛像

為突破平面鏡成“虛像”這一難點，進行了如下教學設計：

（1）學生活動：學生照鏡子，另一學生用白紙代替光屏接收人在平面鏡中的像。平面鏡所成的像在光屏上接收不到，是虛像。學生在活動中體驗“虛像”的概念。

（2）魔術實驗：將一塊玻璃板豎立在水平桌面上，在玻璃板前豎放一支蠟燭，在玻璃板后放一只裝滿水的玻璃杯，點燃蠟燭，從點燃的蠟燭這一側向玻璃板觀察。學生觀察到“蠟燭在水中燃燒”，學生在震撼中突破了虛像的難點。

3.深度探究：關注學生生成性問題

（1）暴露疑惑。在教室豎立安放全身鏡，從遠處靠近鏡子，學生發(fā)現自己在平面鏡中的像越來越大，暴露學生心中疑惑：鏡中像的大小和人到鏡子的距離有關嗎？順勢讓學生進行猜想、實驗設計與實驗探究。學生用玻璃板代替鏡面，讓玻璃與刻度尺垂直，用兩支相同的蠟燭放在刻度尺上，點燃蠟燭A，移動蠟燭B，直到從玻璃前觀察蠟燭B也好像點著似的為止，實驗時記錄物距和像距。改變蠟燭A到玻璃板的距離模擬人逐步向鏡面移近，觀察像的大小是否與蠟燭B仍然重合？ 學生從像與蠟燭B仍然能夠重合，證明像和物體大小相等與物體到鏡面距離遠近無關。當人靠近鏡子時，像與人之間的距離變小了，但人觀察物體的視角變大，看到的像感覺也變大。

（2）關注生成。關注學生在實驗中生成的問題，有一小組學生發(fā)現在玻璃板的同一側，同一個蠟燭有兩個像，也就是平時俗稱的“雙影”，適時啟發(fā)引導學生結合光學知識分析原因，原倆玻璃板的兩個面都會反射成像，因此觀察到了兩個“像”。學生順勢提出該實驗中的玻璃板選擇應為薄玻璃板。又有一小組的學生在實驗中玻璃板沒有與刻度尺垂直放置，發(fā)現像成在了上方，要拿起蠟燭B才可以與像重合。讓學生分析原因并思考：汽車前方的擋風玻璃做成傾斜的原因。在實驗中發(fā)現問題，并得以討論聯(lián)系進行深度探究，在解決學生生成性問題同時調動了課堂的氣氛。

（3）融入方法。同時實驗中融入科學方法的教學。等效替代法探究平面鏡的成像特點，用能透光的玻璃板替代平面鏡，用蠟燭B替代像觀察像與物的大小關系。知識的構建來源于實驗。本節(jié)課由淺入深地設計了學生實驗，然后由學生自己概括得出平面鏡成像規(guī)律。概念和規(guī)律的獲得建立在扎實的實驗基礎上，得出的規(guī)律印象是深刻的。

（二）真領悟：基于科學史的情感升華

科學教學應注重科學史的教育，呈現歷史，一方面我們可以了解科學家思考問題的方法，另一方面可以學習和借鑒是如何對現有的結論產生質疑的，這也讓學生明白了質疑和批判精神也是要建立在一定的事實依據之上的?；诳茖W史的教學應以問題的發(fā)展和解決作為線索，以思維導圖的形式展開深度學習，走進科學家的思維世界。在教學的最后環(huán)節(jié)以鏡子的發(fā)展史為主線來挖掘歷史背后的內在聯(lián)系將知識串聯(lián)起來。從歷史的閱讀完成文獻的閱讀，關注鏡子前世今生背后的原因，引導學生從銅鏡反光不好，水銀有毒，銀貴等鏡子替代的歷史總結出鏡子的材料選擇要注意反光性、安全性、成本等因素。以“反應科技的發(fā)展，想不想自己做鏡子？”問題引發(fā)學生一探究竟的想法，繼而讓學生對未來的鏡子進行設計與設想。最后讓學生小組合作進行創(chuàng)意設計。課程的最后以“以銅為鏡，可以正衣冠;以古為鏡，可以知興替;以人為鏡，可以明得失”將鏡概念提升，將這節(jié)課的情感和價值觀進行了升華。

三、結束語

基于科學教學目標，從初中科學教材到真實生活中的科學問題、從科學原理到實踐應用、從驗證性實驗到探索性實驗進行基于項目學習的科學教學設計，是根據學生已有的科學知識和實驗技能，基于生活中的真實問題，提出探究問題、設計實驗并進行探究、設計與制作。主要采用項目學習方式，包括先學習后進行項目和在項目中學，進行多學科整合的真實的深度學習。

13～14歲年齡的學生具有好動的特點，他們希望通過動手來表達自己的抽象思維，基于項目學習的項目設計制作滿足了這個年齡段孩子們的需求。在潛望鏡的制作探究中，以趣味來激發(fā)興趣，在舞臺模型制作中增強動手能力，提升學生實踐創(chuàng)新能力。更新教師教學觀，由學科本位到學生立場、由知識取向到素養(yǎng)取向、由應對考試到應對時代的轉變，并指引著教師進行跨界研究，讓學生在做中學，不僅提高科學教學效率，還可以轉變學習方式與教學模式。

參考文獻：

[1]李雪玲.“探究項目”有助科學學科高階思維培養(yǎng)[J].教育，2021，2（總第638期）：78-79.