核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的初中物理項(xiàng)目式學(xué)習(xí)教學(xué)模式探索實(shí)踐

石清穎

摘? ?要：在新課改的背景下，傳統(tǒng)的教學(xué)模式正在發(fā)生變化，教學(xué)模式的改革逐漸成為趨勢(shì)。以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，基于當(dāng)前課堂的教學(xué)環(huán)境、教師的教學(xué)方式以及學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，提出“項(xiàng)目式學(xué)習(xí)”的課堂教學(xué)模式，通過(guò)“制作發(fā)動(dòng)機(jī)模型”為項(xiàng)目主線，貫穿“內(nèi)燃機(jī)”整節(jié)課的課堂教學(xué)，助力于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；教學(xué)模式；項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

核心素養(yǎng)是學(xué)生通過(guò)課程學(xué)習(xí)逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展、社會(huì)發(fā)展需要的關(guān)鍵能力、必備品格和正確價(jià)值觀。物理課程需培養(yǎng)學(xué)生物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等素養(yǎng)^{[ 1 ]}。因此，在初中物理教學(xué)中，賦予學(xué)生發(fā)現(xiàn)物理知識(shí)、探究物理現(xiàn)象、解決物理問(wèn)題的能力，充分發(fā)展學(xué)生的素養(yǎng)，是教師的教學(xué)目的。

由于學(xué)生知識(shí)水平不夠，生活經(jīng)驗(yàn)不足，在教學(xué)中，教師更多以“講授法”的教學(xué)模式，通過(guò)講解以及互聯(lián)網(wǎng)的資料的輔助，直截了當(dāng)?shù)亟o予學(xué)生知識(shí)，缺少學(xué)生的參與。以初中物理九年級(jí)第十三章第三節(jié)內(nèi)燃機(jī)為例，本節(jié)課雖與生產(chǎn)生活息息相關(guān)，但其物理知識(shí)的講授，更多是結(jié)合資料，教師直接將物理知識(shí)傳遞給學(xué)生。一節(jié)本是貼近學(xué)生生活的課，由于缺乏更多的互動(dòng)性，導(dǎo)致學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)。 因此，為了解決這一問(wèn)題，本節(jié)課筆者采用“項(xiàng)目式學(xué)習(xí)”的教學(xué)模式，嘗試將課堂的主導(dǎo)權(quán)還給學(xué)生，以學(xué)生為主體，開展此節(jié)課。

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（Project-Based Learning，簡(jiǎn)稱 PBL）是一種以學(xué)生為中心，設(shè)計(jì)執(zhí)行項(xiàng)目的教與學(xué)的方式。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)關(guān)注學(xué)科的核心概念和原理，基于現(xiàn)實(shí)世界的探究活動(dòng)，通過(guò)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，制作完成系列作品，建構(gòu)系統(tǒng)的知識(shí)體系，以培養(yǎng)綜合實(shí)踐創(chuàng)新能力為終極目標(biāo)^{[ 2 ]}。在內(nèi)燃機(jī)這節(jié)課中，筆者嘗試用“項(xiàng)目式學(xué)習(xí)”的教學(xué)方法，以“制作一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)”為任務(wù)主線，觀察日常生活中的發(fā)動(dòng)機(jī)，學(xué)生通過(guò)自行查閱資料，初具一定知識(shí)基礎(chǔ)，并在教師的引導(dǎo)下，在任務(wù)完成過(guò)程中發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，分析解決，再通過(guò)教師進(jìn)一步教授，從而建構(gòu)本節(jié)課所聯(lián)系的物理知識(shí)。最后教師通過(guò)本節(jié)課所學(xué)的知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新，培養(yǎng)質(zhì)疑創(chuàng)新能力。

培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合物理學(xué)科的內(nèi)涵，筆者認(rèn)為本節(jié)課以“項(xiàng)目式學(xué)習(xí)”的教學(xué)模式開展，可以注重以下四個(gè)方面。

1? 注重課前預(yù)習(xí)，提高課堂效率

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)著重以學(xué)生為主體，教師為輔的教學(xué)模式，這就要求學(xué)生有一定的知識(shí)儲(chǔ)備以及生活經(jīng)驗(yàn)，在課前對(duì)于模型進(jìn)行初建構(gòu)。因此，課前預(yù)習(xí)在本節(jié)課中起著至關(guān)重要的作用，便于學(xué)生對(duì)該節(jié)課知識(shí)體系進(jìn)行架構(gòu)。

（1）理解項(xiàng)目情境，清晰問(wèn)題設(shè)置

教師需要對(duì)本節(jié)課設(shè)置的項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行介紹，提供一定的情境信息，學(xué)生清晰本節(jié)課主要問(wèn)題內(nèi)容?；诖?，布置學(xué)生了解生產(chǎn)生活中的一些機(jī)械，以及簡(jiǎn)單的工作原理，并且初步形成制作發(fā)動(dòng)機(jī)模型的思路。教師在課前準(zhǔn)備好本節(jié)課需要的實(shí)驗(yàn)器材以及實(shí)驗(yàn)視頻，預(yù)計(jì)學(xué)生可能出現(xiàn)的問(wèn)題，準(zhǔn)備好可能改進(jìn)的方案和用具：紙盒、易拉罐、竹簽、塑料片、燈泡、電源等器材。

（2）制定項(xiàng)目計(jì)劃，形成項(xiàng)目小組

課前學(xué)生可通過(guò)自主匹配、教師協(xié)調(diào)的方式，組建2-6人學(xué)習(xí)小組，通過(guò)小組討論，制定項(xiàng)目計(jì)劃，推選組長(zhǎng)，討論分工，組織協(xié)調(diào)，成品展示等。以小組的形式展開，提高課堂項(xiàng)目完成度。

通過(guò)以上預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，使得課堂教學(xué)更有針對(duì)性，大大提高了課堂效率，將更多的時(shí)間留在后面的模型建構(gòu)。

2? 注重項(xiàng)目設(shè)置，助力素養(yǎng)培育

2.1? 任務(wù)驅(qū)動(dòng)——制作一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)

任務(wù)驅(qū)動(dòng)是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中的主線任務(wù)。本節(jié)課是以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的教學(xué)模式展開，以“制作一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)”為主線，整節(jié)課貫穿這一主題，教授其中蘊(yùn)含的物理知識(shí)，通過(guò)教師一步一步引導(dǎo)，學(xué)生不斷改進(jìn)，成功制作出發(fā)動(dòng)機(jī)模型。

2.2? 情境創(chuàng)設(shè)——舊識(shí)引新知

本節(jié)課，教師通過(guò)以日常生活中的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)為情境引入，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，并且通過(guò)已有的實(shí)驗(yàn)情境，對(duì)模型進(jìn)行初建構(gòu)。并通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)：利用酒精燈，加熱試管中的水，水沸騰后，產(chǎn)生大量高溫、高壓的水蒸氣，水蒸氣對(duì)活塞做功，活塞飛出試管口。

合理地進(jìn)行情境創(chuàng)設(shè)能夠增加學(xué)習(xí)的趣味性，情境創(chuàng)設(shè)對(duì)于提升學(xué)生的能力具有較大的意義。

2.3? 模型建構(gòu)——化抽象為具象

物理模型就是針對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)的抽象和概括，舍棄次要因素，抓住主要因素，形成一種能反映事物本質(zhì)特性的理想物體（過(guò)程）或假設(shè)結(jié)構(gòu)^{[ 3 ]}。學(xué)生根據(jù)已有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，對(duì)模型進(jìn)行初建構(gòu)，在建構(gòu)的過(guò)程中，尋找實(shí)驗(yàn)與實(shí)際模型的異同點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)初模型存在的問(wèn)題，并通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)、生活的經(jīng)驗(yàn)等找到改進(jìn)方案。以下例子為在模型建構(gòu)中遇到問(wèn)題以及解決方法。

問(wèn)題一：機(jī)械循環(huán)問(wèn)題

試管模型確實(shí)解決了發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)外做功的功能，但是若要循環(huán)工作，就得重新安裝裝置，導(dǎo)致整個(gè)過(guò)程無(wú)法連續(xù)。

解決一：活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)

通過(guò)展示農(nóng)作工具：石推磨，發(fā)現(xiàn)磨棍在磨盤的轉(zhuǎn)動(dòng)下，做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這樣的裝置滿足發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)工作的目的，因此在發(fā)動(dòng)機(jī)上設(shè)計(jì)此裝置，就可以解決機(jī)械循環(huán)問(wèn)題。這個(gè)裝置叫做：曲軸連桿（如圖1）。

教師根據(jù)學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)儲(chǔ)備和知識(shí)儲(chǔ)備，從知識(shí)中找答案，從生活中找方案。對(duì)建模中遇到的問(wèn)題，教師創(chuàng)設(shè)生活情境，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)日常生活中的現(xiàn)象，發(fā)表觀點(diǎn)，進(jìn)行改進(jìn)，使學(xué)生慢慢形成科學(xué)建模的能力。

問(wèn)題二：能量損失問(wèn)題

改造后的模型，其實(shí)跟蒸汽機(jī)模型相似。教師介紹蒸汽機(jī)，并發(fā)現(xiàn)蒸汽機(jī)的其中一個(gè)結(jié)構(gòu)就是曲軸連桿，可見(jiàn)曲軸連桿這一構(gòu)造確實(shí)得到認(rèn)可且投入使用。而蒸汽機(jī)漸漸被淘汰的其中一個(gè)原因，是因?yàn)槠涔ぷ鲿r(shí)能量損耗大。因此能量損耗的問(wèn)題是接下來(lái)需要對(duì)模型進(jìn)行改進(jìn)的方向。

解決二：空氣壓縮引火儀

這里主要解決外界環(huán)境的熱吸收問(wèn)題，可以嘗試直接將燃料放在容器內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力，而爆竹就是利用這個(gè)原理制作而成?？諝鈮嚎s引火儀也是將燃料放在容器內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的裝置。這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置可以降低能量的損耗，這時(shí)候再把曲軸連桿安裝上去，就實(shí)現(xiàn)了連續(xù)對(duì)外做功。教師重新演示空氣壓縮引火儀的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

此過(guò)程引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)通過(guò)已有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，解決實(shí)際遇到的問(wèn)題，從實(shí)驗(yàn)中提煉模型的關(guān)鍵信息，注重科學(xué)建模，并再次闡明實(shí)驗(yàn)背后的本質(zhì)。

問(wèn)題三：燃料進(jìn)出問(wèn)題

教師引導(dǎo)再次發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，學(xué)生發(fā)現(xiàn)若要再次對(duì)外做功，還是需要重新手動(dòng)排出廢料，添加燃料，整個(gè)過(guò)程還是無(wú)法連續(xù)，新的問(wèn)題又出現(xiàn)。

解決三：增加進(jìn)出通道

學(xué)生通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，造成這個(gè)問(wèn)題主要是因?yàn)槿剂?、廢料進(jìn)出都在同一口，若進(jìn)出在不同口，就可以解決這個(gè)問(wèn)題。因此，教師在模型上方分別增加一個(gè)進(jìn)氣口，一個(gè)排氣口。并且安裝上小燈泡，當(dāng)燈亮起，表示閥門打開，燃料進(jìn)入或者廢料排出。這樣的構(gòu)造，解決了因?yàn)槿剂线M(jìn)出導(dǎo)致的無(wú)法連續(xù)做功的問(wèn)題。

因此，在整個(gè)模型的建構(gòu)過(guò)程中，教師要先清楚模型的本質(zhì)，再根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)要求、學(xué)生認(rèn)知水平實(shí)施教學(xué)。教學(xué)進(jìn)度不宜太快，對(duì)學(xué)生要求無(wú)需太高，要注重學(xué)生的習(xí)得與養(yǎng)成，方能達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的目的^{[ 3 ]}。

最后，教師不斷引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)模型，并且在建構(gòu)模型的過(guò)程中，學(xué)會(huì)遇到問(wèn)題的時(shí)候，通過(guò)生活經(jīng)驗(yàn)以及學(xué)過(guò)的知識(shí)，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)，成功地自制出發(fā)動(dòng)機(jī)模型。再通過(guò)改變不同的交通工具，拓展發(fā)動(dòng)機(jī)在不同交通工具中的作用（如圖2）。

2.4? 模型展示——建立評(píng)價(jià)體系

最后各小組進(jìn)行成果展示，對(duì)成果的“完成度”“美觀度”“穩(wěn)定性”等方面制定完整的評(píng)價(jià)體系，并對(duì)優(yōu)秀的成果進(jìn)行展示推廣。

在上述案例中，教師將項(xiàng)目主線任務(wù)貫穿整節(jié)課，讓學(xué)生積極參與設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)的模型。通過(guò)情境創(chuàng)設(shè)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)出現(xiàn)的問(wèn)題引起學(xué)生的認(rèn)知沖突，層層遞進(jìn)，不斷改進(jìn)，并且學(xué)會(huì)舉一反三，懂得將物理思想、方法應(yīng)用于生產(chǎn)生活中。

3? 注重模型利用，剖析物理本質(zhì)

教師利用學(xué)生自制的模型，對(duì)整個(gè)制作過(guò)程進(jìn)行復(fù)盤，關(guān)注學(xué)生制作過(guò)程遇到的問(wèn)題，并對(duì)其中包含的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)歸納，剖析內(nèi)燃機(jī)的物理本質(zhì)。

利用自制的模型，對(duì)內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)工作沖程進(jìn)行分析，用有色棉花充當(dāng)燃料以及產(chǎn)生的廢料。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，觀察：曲軸連桿圈數(shù)，活塞上下運(yùn)動(dòng)情況，閥門開關(guān)情況，能量轉(zhuǎn)化情況（如圖3），并指導(dǎo)學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)單，構(gòu)建完整的內(nèi)燃機(jī)知識(shí)體系。

上述案例中，教師引導(dǎo)，學(xué)生通過(guò)建構(gòu)的模型，提取主要因素，忽略次要因素，用最直觀明了的方式反映事物的本質(zhì)，解決生活中的實(shí)例，并嘗試對(duì)生產(chǎn)生活的工具進(jìn)行優(yōu)化。在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，模型建構(gòu)是最重要的一環(huán)，具備初步的模型思路，不斷改進(jìn)、探索，最后成功制作出模型，完成項(xiàng)目式學(xué)習(xí)核心的環(huán)節(jié)。

4? 注重課堂交流，培養(yǎng)態(tài)度責(zé)任

模型建構(gòu)后，教師通過(guò)生活中遇到的現(xiàn)象：汽車尾氣，提出關(guān)于能源損耗以及環(huán)境保護(hù)的問(wèn)題，由學(xué)生小組討論這些問(wèn)題的解決方法：如何提高能源利用率，有效保護(hù)環(huán)境？若未燃盡的燃料再次進(jìn)入到氣缸內(nèi)重新燃燒，就能增加能源利用率。因此現(xiàn)在的交通工具一般使用：多氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)。而排出的廢氣也因?yàn)槿剂侠幂^為充分，減少了對(duì)環(huán)境的污染。

最后教師總結(jié)內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，也為柴油機(jī)進(jìn)行鋪墊。鼓勵(lì)小組成員對(duì)自己做的模型進(jìn)行展示，并且對(duì)自己小組的作品在其他方面，比如結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，外形美觀度等結(jié)合其他小組的作品進(jìn)行評(píng)價(jià)。

在上述案例中，學(xué)生在觀察、改進(jìn)中逐步養(yǎng)成尊重事實(shí)、務(wù)實(shí)求真的態(tài)度。并且對(duì)本節(jié)課主題進(jìn)行升華，將學(xué)生的思路引伸到環(huán)境保護(hù)，激發(fā)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感。

綜上，本節(jié)課以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的教學(xué)方式展開，其中經(jīng)歷了遇到問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程，對(duì)一些難以解決的問(wèn)題，教師提供必要的幫助。而在制作內(nèi)燃機(jī)的過(guò)程中，模型建構(gòu)遇到的問(wèn)題，需要多次由教師引導(dǎo)遇到問(wèn)題的解決方案，通過(guò)生活實(shí)例，進(jìn)行改進(jìn)。學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)較多，很難從自己的生活實(shí)例得到啟發(fā)，針對(duì)這些問(wèn)題，教師可以從課前入手，先讓學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)，主觀上先有一定的知識(shí)儲(chǔ)備，對(duì)于后續(xù)的教學(xué)有較大的幫助。通過(guò)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，帶領(lǐng)學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的同時(shí)，完成對(duì)生活的大膽探索和創(chuàng)造。真實(shí)情境下解決實(shí)際問(wèn)題的教學(xué)模式，將會(huì)是接下來(lái)物理教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。

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