基于項(xiàng)目式教學(xué)的物理科學(xué)思維培養(yǎng)的研究
——以“力與運(yùn)動(dòng)”單元為例

張 娛，曹冬梅

延安大學(xué)物理與電子信息學(xué)院，陜西 延安 716000

2022年版義務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)深化了課程改革，強(qiáng)調(diào)了課程育人功能［1］。課程的育人功能要求充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，以學(xué)生為中心，促進(jìn)學(xué)生“核心素養(yǎng)”的發(fā)展。但在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，大部分教師仍采用傳統(tǒng)的講授方式，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足課標(biāo)的要求，也不利于培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。因此，急需借鑒國(guó)際上先進(jìn)的教學(xué)模式，并結(jié)合我國(guó)的教育現(xiàn)狀，建立能夠?yàn)槲覈?guó)課堂教學(xué)服務(wù)的新的教學(xué)模式。當(dāng)前，西方發(fā)達(dá)國(guó)家流行的項(xiàng)目式教學(xué)模式可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足。項(xiàng)目式教學(xué)是一種較易實(shí)踐操作和執(zhí)行研究型學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，它注重學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)，不僅能讓學(xué)生獲得知識(shí)，還能培養(yǎng)學(xué)生的分析、推理、歸納總結(jié)、質(zhì)疑創(chuàng)新等思維能力。

1 項(xiàng)目式教學(xué)在物理科學(xué)思維培養(yǎng)方面的優(yōu)勢(shì)

1.1 項(xiàng)目式教學(xué)

美國(guó)巴克（Buck）教育研究所把以課程標(biāo)準(zhǔn)為核心的“項(xiàng)目學(xué)習(xí)”描述為項(xiàng)目教學(xué)方法，學(xué)生通過(guò)對(duì)復(fù)雜、真實(shí)問(wèn)題的探究過(guò)程和規(guī)劃、實(shí)施項(xiàng)目任務(wù)的過(guò)程，能夠掌握所需的知識(shí)和技能［2］。項(xiàng)目式教學(xué)先從學(xué)生感興趣的、有價(jià)值的具體項(xiàng)目出發(fā)，圍繞項(xiàng)目目標(biāo)，將項(xiàng)目拆分為多個(gè)符合學(xué)生認(rèn)知水平的問(wèn)題。然后，學(xué)生在問(wèn)題鏈的驅(qū)動(dòng)下完成項(xiàng)目。最后，展示和評(píng)定項(xiàng)目成果［3］。項(xiàng)目式教學(xué)對(duì)跨學(xué)科和合作性任務(wù)的意義尤其顯著［4］，它有別于從教材出發(fā)的傳統(tǒng)教學(xué)，而是從項(xiàng)目出發(fā)，學(xué)生通過(guò)自主完成項(xiàng)目來(lái)獲取知識(shí)、提升能力。

依據(jù)項(xiàng)目式教學(xué)流程，可將項(xiàng)目式教學(xué)分為三個(gè)階段：（1）項(xiàng)目拆分；（2）項(xiàng)目執(zhí)行；（3）成果展示［3］。項(xiàng)目拆分階段是將復(fù)雜項(xiàng)目拆分為多個(gè)簡(jiǎn)單的、符合學(xué)生認(rèn)知水平的問(wèn)題。項(xiàng)目執(zhí)行階段解決上述具體的問(wèn)題，是項(xiàng)目目標(biāo)和成果之間的橋梁。成果展示階段中，學(xué)生要對(duì)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程進(jìn)行回顧，梳理實(shí)施過(guò)程中生成的一系列成果，整理總結(jié)為項(xiàng)目成果總報(bào)告?？傊?xiàng)目式教學(xué)以具體的項(xiàng)目為導(dǎo)向、以問(wèn)題為驅(qū)動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生模型建構(gòu)、科學(xué)推理、質(zhì)疑創(chuàng)新等科學(xué)思維能力。

1.2 項(xiàng)目式教學(xué)在物理科學(xué)思維培養(yǎng)方面的優(yōu)勢(shì)

思維是大腦的固有功能，往往以分析、綜合、抽象、概括、比較、判斷、假設(shè)、推理、直覺(jué)、想象等形式對(duì)頭腦中的研究對(duì)象進(jìn)行加工與處理，其培養(yǎng)需要進(jìn)行相關(guān)訓(xùn)練才能完成［5］。在中小學(xué)思維教學(xué)內(nèi)容研究中，存在著一條從“學(xué)科知識(shí)—學(xué)科方法—思維方法”的“研究路徑”［6］。由于思維與知識(shí)之間并無(wú)直接聯(lián)系，通過(guò)“學(xué)科方法”的橋梁作用可以使思維與知識(shí)相聯(lián)系。物理科學(xué)思維包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證和質(zhì)疑創(chuàng)新等要素，它是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容之一。物理科學(xué)思維的培養(yǎng)途徑主要有：創(chuàng)設(shè)生活模型，培養(yǎng)分析能力；多元問(wèn)題引導(dǎo)，培養(yǎng)推理能力；思維導(dǎo)圖繪制，培養(yǎng)歸納演繹能力；創(chuàng)設(shè)質(zhì)疑情境，培養(yǎng)質(zhì)疑創(chuàng)新能力［7］。

項(xiàng)目式教學(xué)正是以學(xué)生感興趣的具體項(xiàng)目為依托，在真實(shí)的情境中創(chuàng)設(shè)生活模型，通過(guò)問(wèn)題鏈驅(qū)動(dòng)，學(xué)生參與項(xiàng)目的教學(xué)過(guò)程。因此，它是一種較好的培養(yǎng)物理科學(xué)思維的教學(xué)模式。首先，在項(xiàng)目拆分階段，需要將復(fù)雜的項(xiàng)目拆分為多個(gè)具體問(wèn)題進(jìn)行研究，考驗(yàn)學(xué)生將復(fù)雜事物分解為簡(jiǎn)單要素的能力，有利于學(xué)生分析思維能力的提升。其次，在項(xiàng)目執(zhí)行階段，具體問(wèn)題的解決是一個(gè)猜想與邏輯推理的過(guò)程，既有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)推理能力，也可以促進(jìn)學(xué)生積極思考類似問(wèn)題，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑創(chuàng)新能力有重要意義。最后，在成果展示階段，需要把項(xiàng)目成果整理成報(bào)告的形式展示，零散知識(shí)的整合有利于學(xué)生歸納推理能力的提升。另外，項(xiàng)目式教學(xué)模式還可以使思維過(guò)程顯性化，能明確思維類型，展現(xiàn)完整的思維過(guò)程［8］。

2 基于項(xiàng)目式教學(xué)的物理科學(xué)思維培養(yǎng)

2.1 “力與運(yùn)動(dòng)”單元教學(xué)內(nèi)容分析

蘇科版八年級(jí)物理教材第九章“力與運(yùn)動(dòng)”在初中物理中具有重要的地位。其重要性體現(xiàn)在，它是在“物體的運(yùn)動(dòng)”和“力”的基礎(chǔ)上，將運(yùn)動(dòng)和力聯(lián)系起來(lái)，并為第十章“壓強(qiáng)與浮力”的學(xué)習(xí)提供了理論基礎(chǔ)，起承上啟下的作用。第九章知識(shí)思維導(dǎo)圖如圖1所示，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是表象，受力才是本質(zhì)，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。圖1 對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行了分類，并挖掘深層的受力因素，引出了牛頓第一定律，內(nèi)容之間的因果關(guān)系非常適合項(xiàng)目式教學(xué)。

圖1 “力與運(yùn)動(dòng)”單元思維導(dǎo)圖

2.2 項(xiàng)目式教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)物理科學(xué)思維的培養(yǎng)

2.2.1 項(xiàng)目拆分階段

項(xiàng)目拆分是明確項(xiàng)目的具體任務(wù)和所要完成的成果。該階段需要將項(xiàng)目拆分為符合學(xué)生認(rèn)知水平的問(wèn)題。案例項(xiàng)目的主題為“探究小飛鏢運(yùn)動(dòng)與受力之間的關(guān)系”。通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手制作小飛鏢，并通過(guò)飛鏢游戲，體會(huì)飛鏢運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所蘊(yùn)含的物理規(guī)律，進(jìn)而達(dá)到“力與運(yùn)動(dòng)”章節(jié)學(xué)習(xí)的教學(xué)目標(biāo)。根據(jù)項(xiàng)目主題，將項(xiàng)目拆分為三個(gè)任務(wù)，再把三個(gè)任務(wù)分解為九個(gè)具體問(wèn)題，項(xiàng)目拆分結(jié)果如圖2所示。此階段注重考驗(yàn)學(xué)生將復(fù)雜事物分解為簡(jiǎn)單要素的能力，有利于學(xué)生分析思維能力的提升。

圖2 項(xiàng)目拆分圖

2.2.2 項(xiàng)目執(zhí)行階段

項(xiàng)目執(zhí)行階段主要是解決上述問(wèn)題，是從項(xiàng)目目標(biāo)到成果的橋梁，是項(xiàng)目式教學(xué)的關(guān)鍵階段。項(xiàng)目的執(zhí)行可分為三個(gè)具體環(huán)節(jié)：

（1）制作手工小飛鏢。教師提供若干材料，學(xué)生通過(guò)自主上網(wǎng)搜集資料、小組討論或小組合作學(xué)習(xí)的形式，選擇合適的材料并完成小飛鏢的制作。從生活情境出發(fā)，讓學(xué)生多動(dòng)手、勤觀察，自主完成小飛鏢的制作，充分發(fā)揮學(xué)生的自主性，有利于培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。

（2）對(duì)應(yīng)飛鏢的不同運(yùn)動(dòng)形式，分析其運(yùn)動(dòng)過(guò)程并對(duì)其進(jìn)行劃分。讓學(xué)生進(jìn)行飛鏢投擲游戲，將飛鏢看作質(zhì)點(diǎn)，在游戲過(guò)程中研究分析飛鏢的運(yùn)動(dòng)，注重培養(yǎng)學(xué)生“模型建構(gòu)”的科學(xué)思維。

（3）各個(gè)階段的受力分析，形成力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的正確觀念。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生主動(dòng)思考，相互交流，從表及里，建立力與運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)聯(lián)系。在真實(shí)的投擲飛鏢生活情境中，從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出發(fā)，帶領(lǐng)學(xué)生猜想并邏輯推理，進(jìn)而得出結(jié)論，可培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)推理”的思維能力。

2.2.3 成果展示階段

成果展示是項(xiàng)目式教學(xué)的最后一個(gè)階段，學(xué)生要在該階段回顧項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程、歸納概括項(xiàng)目拆分與項(xiàng)目執(zhí)行階段的學(xué)習(xí)、分析物理概念和規(guī)律間的聯(lián)系、梳理項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中生成的一系列成果并整理總結(jié)為項(xiàng)目成果總報(bào)告。本項(xiàng)目的成果最終以力與運(yùn)動(dòng)的教具和項(xiàng)目成果報(bào)告的形式展示，鍛煉了學(xué)生整合物理知識(shí)的能力，也培養(yǎng)了學(xué)生歸納總結(jié)的科學(xué)思維能力。

3 基于項(xiàng)目式教學(xué)的“力與運(yùn)動(dòng)”單元教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

3.1 項(xiàng)目背景

項(xiàng)目源于街市上飛鏢投擊靶子的游戲，擊中靶子會(huì)有獎(jiǎng)品。那么，如何提高投靶命中率？經(jīng)過(guò)分析，它主要涉及物理中力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的知識(shí)。因此，設(shè)計(jì)了初中物理“力與運(yùn)動(dòng)”單元教學(xué)內(nèi)容的項(xiàng)目式教學(xué)，項(xiàng)目主題為“探究飛鏢運(yùn)動(dòng)過(guò)程中力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系”。

3.2 “力與運(yùn)動(dòng)”單元教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

“力與運(yùn)動(dòng)”單元教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)如表1所示。

表1 “力與運(yùn)動(dòng)”教學(xué)設(shè)計(jì)

4 結(jié)束語(yǔ)

項(xiàng)目式教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)物理科學(xué)思維的培養(yǎng)都具有重要意義。項(xiàng)目拆分階段有利于提升學(xué)生的分析思維能力；項(xiàng)目執(zhí)行階段有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)推理能力；成果展示階段有利于增強(qiáng)學(xué)生的歸納推理能力。項(xiàng)目完成后，學(xué)生物理思維邏輯的嚴(yán)密性得到提升，質(zhì)疑創(chuàng)新能力得到增強(qiáng)。在此教學(xué)模式下，學(xué)生的合作交流能力、動(dòng)手實(shí)踐能力、社會(huì)適應(yīng)能力都顯著提高。也可通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行此項(xiàng)目，將物理學(xué)與信息技術(shù)高度融合，發(fā)揮項(xiàng)目式教學(xué)的跨學(xué)科優(yōu)勢(shì)，讓學(xué)生獲得親身體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)”。