項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用研究

摘 要：文章針對(duì)高中物理教學(xué)中的電學(xué)部分，探討了項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的應(yīng)用.首先闡述了項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)和實(shí)施流程，分析了其在電學(xué)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì).然后設(shè)計(jì)了多個(gè)電學(xué)項(xiàng)目，并在教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行了驗(yàn)證.研究發(fā)現(xiàn)，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)不僅能夠幫助學(xué)生深入理解電學(xué)概念和規(guī)律，而且能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、獨(dú)立思考能力和合作精神.最后，總結(jié)了項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在電學(xué)教學(xué)中的實(shí)施策略，為高中物理教學(xué)提供了有益嘗試.

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；高中物理；電學(xué)教學(xué)；動(dòng)手能力；合作精神

中圖分類號(hào)：G632

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-0333（2024）33-0095-03

收稿日期：2024-08-25

作者簡(jiǎn)介：林美玲（1996.12—），女，福建省福清人，中學(xué)二級(jí)教師，從事高中物理教學(xué)研究.

基金項(xiàng)目：福州市教育科學(xué)研究“十四五”規(guī)劃2024年度立項(xiàng)課題“基于核心素養(yǎng)的高中物理項(xiàng)目式教學(xué)的研究”（立項(xiàng)編號(hào)：FZ2024GH006）.

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（Project-based learning，簡(jiǎn)稱PBL）是一種以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，通過(guò)探究真實(shí)情境中的復(fù)雜問(wèn)題，動(dòng)手實(shí)踐并最終完成一定的學(xué)習(xí)成果^[1].相比于傳統(tǒng)的注重知識(shí)灌輸?shù)慕虒W(xué)方式，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)參與，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維、創(chuàng)新能力和解決問(wèn)題的能力^[2].本文針對(duì)高中物理電學(xué)部分的教學(xué)，探討了項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的應(yīng)用.首先分析了項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在電學(xué)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)，然后設(shè)計(jì)了多個(gè)電學(xué)項(xiàng)目，并在教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行了驗(yàn)證，最后總結(jié)了項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在電學(xué)教學(xué)中的實(shí)施策略，為高中物理教學(xué)提供了有益嘗試.

1 項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在高中物理電學(xué)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

1.1 有助于學(xué)生深入理解電學(xué)概念和規(guī)律

傳統(tǒng)的電學(xué)教學(xué)往往采用講授加驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的方式，學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí)，難以真正理解電學(xué)概念的內(nèi)在聯(lián)系.項(xiàng)目式學(xué)習(xí)要求學(xué)生主動(dòng)探究電學(xué)問(wèn)題，通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐，學(xué)生能更好地理解電學(xué)概念和規(guī)律.例如，在設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易電路項(xiàng)目時(shí)，學(xué)生需要分析電壓、電流和電阻的關(guān)系，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證歐姆定律，這有助于學(xué)生深入理解電路的基本規(guī)律.

1.2 培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和解決問(wèn)題的能力

電學(xué)實(shí)驗(yàn)是高中物理的重要組成部分，但傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)容易讓學(xué)生流于形式，難以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力.項(xiàng)目式學(xué)習(xí)要求學(xué)生通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐解決問(wèn)題，如設(shè)計(jì)一個(gè)報(bào)警裝置、制作一個(gè)電動(dòng)機(jī)模型等，學(xué)生需要主動(dòng)思考實(shí)驗(yàn)方案、選擇合適的材料和工具，并最終完成產(chǎn)品，這有利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和解決問(wèn)題的能力.

1.3 增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)通常采取小組合作的方式，學(xué)生需要與小組成員一起探討問(wèn)題、制定方案、完成實(shí)踐，這有利于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神.在電學(xué)項(xiàng)目中，學(xué)生可以分工合作，有的負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)電路，有的負(fù)責(zé)編程，有的負(fù)責(zé)制作外殼，最終通力合作完成項(xiàng)目，體驗(yàn)團(tuán)隊(duì)合作的樂(lè)趣.

2 項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在高中物理電學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐

2.1 電學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

針對(duì)高中物理電學(xué)部分的教學(xué)內(nèi)容，我們?cè)O(shè)計(jì)了以下幾個(gè)具有針對(duì)性和代表性的項(xiàng)目：

（1）簡(jiǎn)易報(bào)警裝置項(xiàng)目.該項(xiàng)目要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的報(bào)警裝置，能在感應(yīng)到異常情況時(shí)發(fā)出聲音或光信號(hào)警報(bào).學(xué)生要先分析電磁鐵的基本工作原理，即當(dāng)線圈通電時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的強(qiáng)弱與線圈的匝數(shù)、電流大小成正比.在此基礎(chǔ)上，學(xué)生需要選擇合適的傳感器，如接近開(kāi)關(guān)、煙霧傳感器等，當(dāng)傳感器檢測(cè)到異常情況時(shí)，通過(guò)電磁鐵驅(qū)動(dòng)報(bào)警裝置（如蜂鳴器、LED燈等）發(fā)出警報(bào).

在設(shè)計(jì)電路時(shí)，學(xué)生需要理解電壓、電流和電阻之間的關(guān)系，并運(yùn)用歐姆定律計(jì)算各元件的參數(shù)，確保電路能正常工作.例如，學(xué)生要根據(jù)蜂鳴器的額定電壓和電流，選擇合適的電阻來(lái)限流，確保不會(huì)燒毀元件.此外，學(xué)生還要設(shè)計(jì)供電電路，如使用干電池或者交流-直流變換電路為整個(gè)報(bào)警系統(tǒng)供電.

（2）電動(dòng)車模型項(xiàng)目.該項(xiàng)目要求學(xué)生設(shè)計(jì)并制作一個(gè)可以自主行駛的電動(dòng)車模型.學(xué)生首先要分析直流電動(dòng)機(jī)的工作原理，即當(dāng)線圈通電時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，與磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng).

在選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，學(xué)生要根據(jù)車輛的預(yù)期性能，如期望的最高速度、爬坡能力等，選擇合適的電機(jī).同時(shí)，學(xué)生還要考慮輪胎的尺寸、材質(zhì)、花紋等對(duì)車輛性能的影響，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng).此外，學(xué)生還要設(shè)計(jì)車身的結(jié)構(gòu)，兼顧美觀性、穩(wěn)定性和耐用性.在制作過(guò)程中，學(xué)生要仔細(xì)測(cè)量各零部件的尺寸，精心組裝，確保車輛能夠穩(wěn)定運(yùn)行.測(cè)試環(huán)節(jié)也很關(guān)鍵，學(xué)生要調(diào)試電機(jī)轉(zhuǎn)速、齒輪比等參數(shù)，優(yōu)化車輛的性能指標(biāo).

（3）簡(jiǎn)易電源項(xiàng)目.該項(xiàng)目要求學(xué)生設(shè)計(jì)并制作一個(gè)簡(jiǎn)單的直流電源，能為小型電子設(shè)備提供穩(wěn)定的電壓.學(xué)生要分析整流電路的工作原理，即利用二極管將交流電轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)直流，然后通過(guò)濾波電容濾波獲得穩(wěn)定的直流電壓.

在設(shè)計(jì)電路時(shí)，學(xué)生要根據(jù)所供電設(shè)備的電壓和電流需求，選擇合適的二極管、電容等元件，并計(jì)算各元件的參數(shù).例如，學(xué)生根據(jù)負(fù)載電流大小選擇足夠大功率的二極管，并根據(jù)負(fù)載電容計(jì)算濾波電容的容值^[3].同時(shí)，學(xué)生還要設(shè)計(jì)電壓調(diào)節(jié)電路，如使用可調(diào)電阻微調(diào)輸出電壓，確保電源輸出滿足要求.在制作過(guò)程中，學(xué)生要小心操作，注意安全，避免損壞元件.測(cè)試環(huán)節(jié)也很關(guān)鍵，學(xué)生可使用萬(wàn)用表等工具檢查整流、濾波電路的工作情況，調(diào)試電壓調(diào)節(jié)電路，直到電源輸出滿足預(yù)期要求.

（4）電磁鐵實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目.該項(xiàng)目要求學(xué)生設(shè)計(jì)并制作一個(gè)簡(jiǎn)易的電磁鐵實(shí)驗(yàn)裝置，能觀察電磁鐵的性能變化.學(xué)生要分析電磁鐵的工作原理，即當(dāng)線圈通電時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的強(qiáng)弱與線圈的匝數(shù)、電流大小成正比.

在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，學(xué)生要選擇合適的線圈和鐵芯材料，如鐵、鎳、鋼等，并計(jì)算線圈的匝數(shù).同時(shí)，學(xué)生還要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，如觀察電流對(duì)電磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)度的影響，或比較不同材質(zhì)鐵芯的磁性能等.在制作過(guò)程中，學(xué)生要仔細(xì)測(cè)量各部件尺寸，精心組裝，確保實(shí)驗(yàn)裝置能夠穩(wěn)定工作.測(cè)試環(huán)節(jié)同樣重要，學(xué)生可使用高斯計(jì)等儀器測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.

2.2 項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程

（1）確定項(xiàng)目主題和目標(biāo).教師根據(jù)高中物理電學(xué)部分的教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)與之相關(guān)的項(xiàng)目，如上述4個(gè)項(xiàng)目，并明確項(xiàng)目的具體目標(biāo)要求.例如，簡(jiǎn)易報(bào)警裝置項(xiàng)目的目標(biāo)是讓學(xué)生掌握電磁鐵的工作原理，設(shè)計(jì)出能自動(dòng)檢測(cè)異常情況并報(bào)警的電路系統(tǒng)，要求電路能可靠工作，報(bào)警裝置性能良好.

（2）組建項(xiàng)目小組.將學(xué)生分成4～6人一組，小組成員可以根據(jù)各自的特點(diǎn)和興趣自主分工.如在報(bào)警裝置項(xiàng)目中，有的學(xué)生負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)電路方案，有的負(fù)責(zé)選擇合適的傳感器，有的負(fù)責(zé)制作外殼，確保小組內(nèi)部分工合理，發(fā)揮每個(gè)成員的專長(zhǎng).

（3）開(kāi)展項(xiàng)目探究.小組在教師的指導(dǎo)下，討論分析項(xiàng)目的相關(guān)原理，如電磁鐵的工作原理、整流電路的基本工作過(guò)程等，并查閱相關(guān)資料.然后設(shè)計(jì)具體的實(shí)施方案，選擇所需的材料和工具，開(kāi)始進(jìn)行實(shí)踐操作.在此過(guò)程中，教師適時(shí)給予啟發(fā)性的提問(wèn)和建議，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，順利解決遇到的問(wèn)題.例如，在電動(dòng)車項(xiàng)目中，教師可以啟發(fā)學(xué)生思考電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和力矩如何影響車輛性能，以及如何通過(guò)調(diào)整電機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最佳性能.

（4）完成項(xiàng)目成果.學(xué)生小組在反復(fù)設(shè)計(jì)、調(diào)試的過(guò)程中，最終完成項(xiàng)目產(chǎn)品的制作，如報(bào)警裝置、電動(dòng)車模型等，并準(zhǔn)備展示匯報(bào).在制作過(guò)程中，學(xué)生需要不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)，直到滿足項(xiàng)目要求.

2.3 項(xiàng)目實(shí)施效果

（1）學(xué)生對(duì)電學(xué)知識(shí)的理解更加深入.通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐，學(xué)生能更好地理解電學(xué)概念和規(guī)律，如電壓、電流、電阻等之間的關(guān)系，以及電磁鐵、電動(dòng)機(jī)等電學(xué)裝置的工作原理.例如，在制作簡(jiǎn)易報(bào)警裝置時(shí)，學(xué)生親身體驗(yàn)了電磁鐵的工作原理，對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象有了更深刻的理解.學(xué)生不再是被動(dòng)地接受知識(shí)，而是主動(dòng)探究電學(xué)問(wèn)題，并通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證理論知識(shí)，這有助于其形成牢固的知識(shí)體系.

（2）學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力得到提高.在設(shè)計(jì)方案、選擇材料、操作實(shí)驗(yàn)等過(guò)程中，學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)靈活地解決實(shí)際問(wèn)題，鍛煉了動(dòng)手技能，并發(fā)揮創(chuàng)造性思維.如在電動(dòng)車項(xiàng)目中，學(xué)生需要綜合運(yùn)用電學(xué)、機(jī)械等知識(shí)，設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的車輛模型，體現(xiàn)了較強(qiáng)的創(chuàng)新能力.通過(guò)親身動(dòng)手實(shí)踐，學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解更加深入，也培養(yǎng)了解決實(shí)際問(wèn)題的能力.

（3）學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神得到增強(qiáng).在小組合作中，學(xué)生學(xué)會(huì)了相互溝通、分工協(xié)作、共同完成項(xiàng)目任務(wù).在展示匯報(bào)環(huán)節(jié)，學(xué)生小組成員之間相互補(bǔ)充，充分展現(xiàn)了團(tuán)隊(duì)合作的成果.學(xué)生不僅學(xué)會(huì)了獨(dú)立思考問(wèn)題，還培養(yǎng)了與他人合作的意識(shí)和能力，為今后的學(xué)習(xí)和工作奠定了良好的基礎(chǔ).

3 項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在高中物理電學(xué)教學(xué)中的實(shí)施策略

3.1 合理設(shè)計(jì)項(xiàng)目主題，貼近學(xué)生實(shí)際

教師在設(shè)計(jì)電學(xué)項(xiàng)目時(shí)，應(yīng)充分考慮學(xué)生的認(rèn)知水平和實(shí)際需求，選擇與學(xué)生生活密切相關(guān)的主題.例如，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易報(bào)警裝置項(xiàng)目，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并幫助他們深入理解電磁鐵等電學(xué)概念.同時(shí)，項(xiàng)目難度要適中，不宜過(guò)于簡(jiǎn)單或過(guò)于復(fù)雜，以確保學(xué)生能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成.

3.2 注重過(guò)程指導(dǎo)，提升學(xué)生的自主探究能力

在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，教師要發(fā)揮引導(dǎo)作用，通過(guò)提出啟發(fā)性問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考問(wèn)題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并在實(shí)踐中不斷優(yōu)化.同時(shí)，教師要注重培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立搜集資料、分析問(wèn)題、設(shè)計(jì)方案，而不是直接告訴學(xué)生答案.

3.3 營(yíng)造良好的合作氛圍，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)小組合作，教師要營(yíng)造積極向上的團(tuán)隊(duì)氛圍，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮各自所長(zhǎng)，共同完成項(xiàng)目任務(wù).可以適當(dāng)設(shè)置小組競(jìng)爭(zhēng)環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生的積極性，但要注意引導(dǎo)學(xué)生互幫互助，體現(xiàn)團(tuán)隊(duì)合作的價(jià)值.同時(shí)，在項(xiàng)目展示環(huán)節(jié)，教師要給予適當(dāng)?shù)谋頁(yè)P(yáng)和鼓勵(lì)，增強(qiáng)學(xué)生的自信心.

4 結(jié)束語(yǔ)

在高中物理電學(xué)教學(xué)中實(shí)施項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，不僅有助于學(xué)生深入理解電學(xué)知識(shí)，還有效培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新思維和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神.學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐的過(guò)程中，體會(huì)到了知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用的樂(lè)趣，對(duì)電學(xué)概念和規(guī)律有了更加深刻的理解，同時(shí)，他們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力也得到了鍛煉和提升.鑒于此，持續(xù)深化項(xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)踐，必將推動(dòng)高中物理教學(xué)不斷更新和改革，為學(xué)生提供更好的成長(zhǎng)環(huán)境.

參考文獻(xiàn)：

[1] 毛培培.淺談以項(xiàng)目學(xué)習(xí)方式整合單元教學(xué)：例談?wù)稀峨妼W(xué)》單元為“制作無(wú)影燈”項(xiàng)目[J].湖北教育（科學(xué)課），2018（1）：91-93.

[2] 張米雅.基于項(xiàng)目式教學(xué)模式下的課堂教學(xué)方法探討[J].教育教學(xué)論壇，2013（25）：73-74.

[3] 雷雄淵.基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的高中物理單元教學(xué)設(shè)計(jì)研究[J].數(shù)理天地（高中版），2024（14）：62-64.

[責(zé)任編輯：李 璟]