指向核心素養(yǎng)的高中物理項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)踐探索

學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵回答了“教育要培養(yǎng)什么人”的問題，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)通過真實(shí)項(xiàng)目的開展，旨在提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)，為回答“教育要如何培養(yǎng)人”提供了新視角。高中物理項(xiàng)目式教學(xué)強(qiáng)調(diào)項(xiàng)目主題與物理核心概念的緊密結(jié)合，確保學(xué)生在實(shí)際項(xiàng)目中深入理解和運(yùn)用物理知識(shí)。教師通過制訂詳細(xì)的項(xiàng)目計(jì)劃，明確任務(wù)和目標(biāo)，使學(xué)生在有序的學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)科學(xué)思維和科學(xué)探究能力。在高中物理教學(xué)中，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的開展不僅有助于革新傳統(tǒng)教學(xué)模式，還有助于發(fā)展學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展。文章基于物理核心素養(yǎng)視角，聚焦高中物理學(xué)科教學(xué)，通過項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的方式，構(gòu)建指向核心素養(yǎng)的高中物理項(xiàng)目式教學(xué)模式，以期提高高中物理教學(xué)質(zhì)量，發(fā)展學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。下面以人教版《普通高中教科書·物理》必修第一冊“牛頓第一定律”一課為例，探討具體的項(xiàng)目式教學(xué)策略。

一、指向核心素養(yǎng)的高中物理項(xiàng)目式教學(xué)思路

1.教情和學(xué)情分析

在高中物理知識(shí)體系中，牛頓第一定律起著連接運(yùn)動(dòng)和力基本概念的關(guān)鍵作用，為學(xué)生理解更深層次的力學(xué)現(xiàn)象奠定基礎(chǔ)。教材將牛頓第一定律編排在學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)和力基本概念之后，強(qiáng)調(diào)其在整個(gè)力學(xué)體系中的橋梁作用。學(xué)生在初中階段已通過慣性定律形成對(duì)慣性及其現(xiàn)象的初步理解，同時(shí)掌握了速度、加速度、二力平衡等基本概念。然而，部分學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)和力的深層次聯(lián)系及牛頓第一定律背后的科學(xué)智慧缺乏深入探究，其物理觀念尚未完全形成，對(duì)牛頓第一定律的真正意義及其在實(shí)際中的應(yīng)用理解不足。

2.教學(xué)目標(biāo)設(shè)定

教師應(yīng)該圍繞物理核心素養(yǎng)設(shè)定教學(xué)目標(biāo)，幫助學(xué)生深人理解物理定律，提升其科學(xué)素養(yǎng)，使其能夠在未來的生活和學(xué)習(xí)中有效地運(yùn)用物理知識(shí)。具體教學(xué)目標(biāo)設(shè)定如下。

物理觀念：準(zhǔn)確理解并表述慣性是物體的固有屬性，質(zhì)量是其慣性大小的量度，以及力如何改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，深化對(duì)牛頓第一定律本質(zhì)的理解。

科學(xué)思維：使用科學(xué)方法，圍繞慣性和力的作用關(guān)系，解析和驗(yàn)證物理問題，并能在科學(xué)探究的過程中展示獨(dú)立思考的能力。

科學(xué)探究：獨(dú)立或小組合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，收集并分析數(shù)據(jù)，通過實(shí)際操作驗(yàn)證牛頓第一定律，并能將實(shí)驗(yàn)結(jié)果用于解釋日常生活中的相關(guān)現(xiàn)象。

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：理解并尊重科學(xué)知識(shí)的發(fā)展過程，樹立正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和科研誠信的意識(shí)。

3.項(xiàng)目選題

在高中物理項(xiàng)目式教學(xué)中，選擇“探究運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系”作為項(xiàng)目主題，是基于對(duì)《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》）和教材的解析，并結(jié)合生活實(shí)際而來的?！稑?biāo)準(zhǔn)》強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過實(shí)際探究理解并應(yīng)用牛頓第一定律。教材對(duì)該定律的講解不僅涵蓋了物理學(xué)的基本概念，還通過亞里士多德、伽利略、笛卡兒和牛頓等科學(xué)家的貢獻(xiàn)，展示科學(xué)思想的演進(jìn)和科學(xué)方法的應(yīng)用。結(jié)合生活實(shí)際，如汽車急啟和剎車現(xiàn)象，可見牛頓第一定律在解釋日常生活中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化中的作用。通過“探究運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系”的項(xiàng)目主題設(shè)置，學(xué)生能夠在理解科學(xué)概念的同時(shí)體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，將理論知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活相關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)課堂學(xué)習(xí)與實(shí)際生活的對(duì)接，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，促進(jìn)其物理核心素養(yǎng)的發(fā)展。

二、指向核心素養(yǎng)的高中物理項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)踐

1.項(xiàng)目啟動(dòng)階段：創(chuàng)設(shè)問題情境，引入項(xiàng)目主題

項(xiàng)目啟動(dòng)階段的核心任務(wù)是將學(xué)生帶人一個(gè)理論與實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)習(xí)情境，在問題情境中引入“探究運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系”這一項(xiàng)目主題。在具體的教學(xué)實(shí)踐中，教師可以利用日常生活中的物品，創(chuàng)設(shè)問題情境，如當(dāng)紙飛機(jī)靜止在桌上時(shí)，它不會(huì)自發(fā)地移動(dòng)，而當(dāng)對(duì)其施加力時(shí)，它會(huì)向前飛行。通過直觀的演示幫助學(xué)生理解物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變是由外力引起的，引導(dǎo)學(xué)生探討運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，引人項(xiàng)目主題。教師通過提出“紙飛機(jī)為什么能向前飛出去呢？是不是有力，物體就會(huì)運(yùn)動(dòng)呢？”等問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入思考和討論，鼓勵(lì)學(xué)生從實(shí)際生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，質(zhì)疑和探索此現(xiàn)象背后的科學(xué)原理，幫助學(xué)生建立起科學(xué)探究的初步模型。

2.項(xiàng)目規(guī)劃階段：設(shè)計(jì)項(xiàng)目問題，生成解決方案

項(xiàng)目規(guī)劃階段的教學(xué)重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到了學(xué)生主動(dòng)探究和解決問題上，從而深化學(xué)生對(duì)牛頓第一定律的理解。教師通過設(shè)計(jì)具有挑戰(zhàn)性的探究問題，使教學(xué)過程不僅僅是傳授知識(shí)，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和解決問題的能力。此階段的核心任務(wù)是使學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R(shí)應(yīng)用于解釋現(xiàn)實(shí)生活中的物理現(xiàn)象，并通過科學(xué)方法創(chuàng)造性地提出解決方案。在此框架下，教師堅(jiān)持問題導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生圍繞牛頓第一定律探究以下問題，促進(jìn)學(xué)生從被動(dòng)接受信息到積極創(chuàng)新學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變，從信息輸人轉(zhuǎn)向觀點(diǎn)表達(dá)、方案創(chuàng)想的輸出階段。

問題1：如何用牛頓第一定律解釋日常生活中的物理現(xiàn)象？

教師引導(dǎo)學(xué)生探討摩擦力是如何影響物體運(yùn)動(dòng)的，如分析濕滑和干燥地面對(duì)人行走的影響，學(xué)生不僅要回顧慣性的基本概念，還要?jiǎng)?chuàng)造性地運(yùn)用概念解釋復(fù)雜現(xiàn)象。

問題2：如何驗(yàn)證牛頓第一定律的實(shí)際應(yīng)用？

教師組織學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證物體在不受外力作用時(shí)保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的重要性，并要求學(xué)生系統(tǒng)地收集和分析數(shù)據(jù)。

問題3：外力和物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化有什么關(guān)系？

學(xué)生通過模擬不同的外力作用情境，如推力、拉力的變化，分析外力如何影響物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

此階段旨在激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，使學(xué)生掌握運(yùn)用科學(xué)方法解決問題的技能。通過具體的問題解決過程，學(xué)生能夠?qū)⑽锢碇R(shí)與現(xiàn)實(shí)生活相關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化和靈活應(yīng)用。此外，此過程強(qiáng)調(diào)學(xué)生從理論學(xué)習(xí)到實(shí)踐操作的轉(zhuǎn)變，從而全面發(fā)展學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

3.項(xiàng)目實(shí)施階段：布置學(xué)習(xí)任務(wù)，驅(qū)動(dòng)問題解決

項(xiàng)目實(shí)施階段的重點(diǎn)是使學(xué)生能夠在現(xiàn)實(shí)生活中運(yùn)用科學(xué)原理，從而培養(yǎng)科學(xué)思維和解決問題的能力。教師以問題為驅(qū)動(dòng)，布置項(xiàng)自學(xué)習(xí)任務(wù)，旨在引導(dǎo)學(xué)生通過完成任務(wù)，在真實(shí)情境中理解、運(yùn)用、驗(yàn)證牛頓第一定律，確保學(xué)生能夠通過具體的活動(dòng)深刻理解物理概念，并將概念應(yīng)用于解決實(shí)際問題。

任務(wù)1：探究如何用牛頓第一定律解釋日常物理現(xiàn)象。

（1）現(xiàn)象選擇與討論。

教師引導(dǎo)學(xué)生通過小組討論的方式探討日常生活中的物理現(xiàn)象，如物體在斜面上的滑動(dòng)速度，引導(dǎo)學(xué)生圍繞“物體在木質(zhì)斜面與金屬斜面上滑下的速度為什么會(huì)不同？”這一問題，探討斜面材質(zhì)對(duì)摩擦力的影響，并猜測其對(duì)物體加速度的影響，促進(jìn)學(xué)生通過觀察和思考初步形成科學(xué)假設(shè)。通過此種方式，學(xué)生可以主動(dòng)參與學(xué)習(xí)過程，而不是僅僅作為知識(shí)的被動(dòng)接受者。

（2）理論輸入。

教師講解牛頓第一定律及摩擦力的相關(guān)理論，幫助學(xué)生搭建科學(xué)知識(shí)框架。教師不僅需要解釋定律和概念，還需要通過實(shí)例展示摩擦力作為外力是如何改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的。教師可以結(jié)合“物體在斜面上的滑動(dòng)速度”這一現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生探討材質(zhì)差異對(duì)摩擦力的影響，摩擦力對(duì)物體滑動(dòng)速度的影響。

（3）現(xiàn)象解釋。

學(xué)生可以在小組內(nèi)部運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋日常物理現(xiàn)象及現(xiàn)象背后的物理原理，并準(zhǔn)備簡短的報(bào)告或演示。此環(huán)節(jié)是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的關(guān)鍵輸出環(huán)節(jié)，要求學(xué)生不僅要理解理論，還要能夠?qū)⒗碚搼?yīng)用于實(shí)際，并有效表達(dá)和交流自己的理解，進(jìn)一步深化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。

任務(wù)1旨在探究如何用牛頓第一定律解釋日常物理現(xiàn)象，著重探討了摩擦力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響，發(fā)散學(xué)生思維。

任務(wù)2：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證牛頓第一定律的實(shí)際應(yīng)用。

（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

教師需要讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ㄟ^實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證物體在無外力作用或外力平衡時(shí)將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。同時(shí)，為學(xué)生準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)所需的材料，并演示實(shí)驗(yàn)步驟，為學(xué)生的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證提供支持和指導(dǎo)。

（2）實(shí)驗(yàn)實(shí)施。

學(xué)生需要以小組為單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)時(shí)記錄滑塊在不同材質(zhì)表面上的加速度和所受的摩擦力，觀察并記錄在沒有外力或外力平衡狀態(tài)下滑塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，注意記錄在不同條件下，滑塊何時(shí)保持靜止、何時(shí)保持勻速直線運(yùn)動(dòng)、何時(shí)加速或減速。

（3）結(jié)果分析。

教師組織學(xué)生根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)，分析外力是如何影響滑塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的，討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否符合牛頓第一定律，比較理論猜測與實(shí)際數(shù)據(jù)，探討出現(xiàn)偏差的原因。學(xué)生可以在小組內(nèi)分享各自的發(fā)現(xiàn)，討論數(shù)據(jù)之間的關(guān)系及其與牛頓第一定律的一致性，并向全班展示本組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論。

任務(wù)2旨在通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證牛頓第一定律的實(shí)際應(yīng)用，使學(xué)生深入理解慣性及外力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響。

任務(wù)3：探究外力和物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的關(guān)系。

通過實(shí)際操作模擬不同外力作用下物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，學(xué)生能直觀地觀察和理解外力是如何影響物體運(yùn)動(dòng)的。教師可以根據(jù)學(xué)生的分組情況，為每組分配不同的外力，如推力、拉力、重力。學(xué)生可以通過使用滑車系統(tǒng)、彈簧秤和不同質(zhì)量的物體，展示外力是如何作用于物體的，如推力組用手推動(dòng)物體，拉力組用繩子拉物體，重力組在不同的高度拋下物體。在此過程中，每個(gè)小組要有一位數(shù)據(jù)記錄員，負(fù)責(zé)記錄每種外力作用下物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化情況。學(xué)生基于觀察記錄，預(yù)測外力停止作用后物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，驗(yàn)證牛頓第一定律。

任務(wù)3著重探究外力和物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的關(guān)系，通過情景模擬和理論應(yīng)用，使學(xué)生理解外力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的具體影響，能夠幫助學(xué)生將抽象的物理概念具象化，深化對(duì)牛頓第一定律的理解。

4.項(xiàng)目展示階段：展示項(xiàng)目作品，內(nèi)化遷移知識(shí)

項(xiàng)目展示階段不僅是學(xué)生展示在實(shí)驗(yàn)中具體發(fā)現(xiàn)的重要步驟，還是學(xué)生通過遷移知識(shí)解決問題并表達(dá)觀點(diǎn)的環(huán)節(jié)。學(xué)生應(yīng)該基于學(xué)習(xí)任務(wù)，詳細(xì)說明實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)施過程、數(shù)據(jù)收集和分析方法，以及數(shù)據(jù)是如何支持或解釋牛頓第一定律的。在此環(huán)節(jié)中，學(xué)生需要展示如何從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的角度思考問題，如何精確地操作實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證假設(shè)，如何系統(tǒng)地收集和分析數(shù)據(jù)，以及如何使用數(shù)據(jù)支持或反駁關(guān)于影響物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)因素的科學(xué)理論。在任務(wù)1中，學(xué)生需要使用圖表、圖片或視頻展示實(shí)際觀察到的現(xiàn)象，呈現(xiàn)摩擦力在不同材質(zhì)表面上的作用，詳細(xì)解釋摩擦力作為外力是如何影響物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的。

為了實(shí)現(xiàn)“為學(xué)而教，因?qū)W而評(píng)”，促使學(xué)生在實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化和遷移，教師可以通過口頭報(bào)告、書面報(bào)告、同伴評(píng)價(jià)等方式，促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理定律的理解和應(yīng)用，考查學(xué)生的科學(xué)探究技能、批判性思維、團(tuán)隊(duì)合作與溝通能力的發(fā)展，從而全面培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。教師通過口頭報(bào)告和書面報(bào)告考查學(xué)生對(duì)定律的理解程度及應(yīng)用實(shí)例的準(zhǔn)確性；通過評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、數(shù)據(jù)記錄的詳細(xì)程度和數(shù)據(jù)分析的邏輯嚴(yán)密性，考查學(xué)生設(shè)計(jì)和操作實(shí)驗(yàn)的能力；通過小組討論和反思報(bào)告，評(píng)價(jià)學(xué)生識(shí)別問題、邏輯推理和運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力；通過觀察和同伴評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)學(xué)生在小組活動(dòng)中的參與度、合作態(tài)度和對(duì)他人意見的尊重程度；教師通過最終的項(xiàng)目展示，評(píng)價(jià)學(xué)生能否清晰、準(zhǔn)確且有說服力地展示項(xiàng)目成果，從而全面強(qiáng)化學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

總之，通過開展“牛頓第一定律”項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生不僅能夠掌握物理定律，還能夠通過實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目的實(shí)施深化對(duì)物理知識(shí)的實(shí)際理解和應(yīng)用。項(xiàng)目展示和評(píng)價(jià)階段的成果反映學(xué)生能夠?qū)W(xué)到的知識(shí)遷移到解決新問題上，驗(yàn)證項(xiàng)目式教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究和問題解決能力方面的有效性。在教學(xué)實(shí)踐中，教師可以進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)方法，以滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與物理核心素養(yǎng)的有效對(duì)接。

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（FZ2024GH006）。

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