項目化學習在初中物理教學中的應用

【摘要】項目化學習是一種讓學生作為主體、展開探究的新型學習模式。初中物理學科以實驗為基礎，包含較多抽象的概念與規(guī)律。將項目化學習融入初中物理學科的教學之中，能夠幫助學生深化對物理知識的理解，培養(yǎng)探究精神，促進學生綜合素養(yǎng)的提升?！娟P鍵詞】初中物理；項目化學習；重力項目化學習需要學生將課堂上所學的知識與技能運用到具體的、實際的項目中。其目的是解決一些真實且復雜的問題，學會創(chuàng)造性地整合不同學科的核心知識和技能［1］。在初中物理教學中應用項目化學習，能夠使抽象的物理知識變得具體生動，有助于加深學生對物理知識的理解與記憶，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力和創(chuàng)新思維。下面本文以“重力”教學為例，探討項目化學習在初中物理教學中的應用策略，旨在優(yōu)化教學模式，提升學生對物理學習的興趣及綜合素養(yǎng)。一、以生活為情境，提煉項目主題新課標中明確提到“從生活走向物理，從物理走向社會”的課程理念，這充分說明物理學科與日常生活之間存在著不可分割的聯(lián)系［2］。學生熟悉的生活情境有利于讓他們產(chǎn)生共鳴，感受到物理學習的實用性與趣味性。因此，從情境入手，提煉出貼近學生生活的項目主題，不僅能夠激發(fā)學生對項目的探究興趣，還能幫助他們更好地理解物理知識在生活中的應用價值。蘇科版物理八年級下冊第八章的單元主題是“力”，本章關于“重力”的內(nèi)容最為重要。這部分內(nèi)容要求學生通過一系列實驗操作，認識重力，知道重力是如何產(chǎn)生的；了解重力大小與質(zhì)量之間的關系，能夠進行簡單的計算；知道重力的方向，會畫重力的示意圖，能夠應用重力的知識點解決生活中的難題。在開展項目之初，教師以生活為情境，確定項目的主題—重力，并向?qū)W生展示如下幾幅生活中常見的畫面，以此喚起學生的學習興趣：在高山峽谷中，水流會從高處奔騰而下，形成壯觀的瀑布奇景；人在道路上行走時雙腳會交替向前邁進，但是人的身體沒有傾斜，而能夠始終保持豎直狀態(tài)；當我們隨意將某個物體扔向遠方時，這個物體會沿著一條曲線的軌跡運動，在空中短暫停留幾秒，最終落到地面上；秋天里，樹上的蘋果成熟后會自然而然地脫離樹枝，掉落到地面上。從這一系列生活中常見的畫面中，學生不難發(fā)現(xiàn)，地球上有一股力量吸引著周圍的人和物體，人和物體一般無法離開地球表面，總是會落到地面上。之后，教師向?qū)W生展示其他的情境畫面—航天員執(zhí)行任務時，會在空間站內(nèi)緩緩飄浮，當需要從一個地方移動到另一個地方時，不用借助雙腿行走，只要被輕輕一推，就能輕松自如地前往。當他們試圖在桌面上放置工具時，這些工具并不會完完全全地停留在桌面上，而會飄浮在空中；如果將它們向前扔出，它們也不會像在地球上一樣迅速下落。教師先后展示的對比鮮明的兩組畫面激起了學生的探索欲望。學生結合已經(jīng)學過的“物體對物體的作用被稱為力，力的產(chǎn)生必然會涉及施加力的物體和受到力的物體”的內(nèi)容，明白了在第一組畫面中，水流、人、某個物體、蘋果都是因為受到地球施加的力才會往下落，這種由于地球的吸引而使物體受到的力叫作重力。不過，學生僅僅掌握概念是遠遠不夠的，重力大小的影響因素和重力的方向、作用點、示意圖都是需要學生研究的。對此，教師借助生活情境，建立學生的實際生活與物理知識的聯(lián)系，通過認知沖突引發(fā)學生的深度思考，為項目化學習的進行奠定了基礎。可見，教學生活化是激發(fā)學生好奇心、推動學生自主探索的有效途徑。教師應圍繞學生感興趣的生活現(xiàn)象，將物理知識融入其中，確定具有現(xiàn)實意義的項目主題。這樣能夠讓學生產(chǎn)生進一步學習與研究課程內(nèi)容的欲望，通過親手操作來體驗科學探究的樂趣。二、以問題為導向，優(yōu)化項目設計在確定項目的主題后，下一步要做的便是設計項目方案，明確項目的目標、任務分工、計劃安排等。在物理教學中，問題的設定是驅(qū)動學生學習的關鍵。圍繞項目主題對應的核心概念設定的具有層次性、挑戰(zhàn)性和引導性的問題鏈，有利于推動學生進行深度的思考，探索物理現(xiàn)象背后的原理。項目化學習強調(diào)知識應用和實踐，需要通過完成項目來探索、鞏固知識，這說明項目化學習注重學生在學習過程中的收獲。因此在項目的設計階段，教師需要設計出能夠給予學生啟發(fā)的問題，引導學生深入探索重力的本質(zhì)和相關規(guī)律。力的大小、方向、作用點是力的三要素。那么重力大小與質(zhì)量的關系是怎樣的？重力的方向有什么規(guī)律？如何確定重力的作用點？為了引導學生探索這三個問題，教師基于學生可能會提出的猜想來進行項目設計。探索重力大小與質(zhì)量的關系需要用到的實驗器材有彈簧測力計、鉤碼。將特定數(shù)量的鉤碼懸掛在彈簧測力計的掛鉤上，讀出彈簧測力計上的示數(shù)，便可以知道鉤碼所受的重力是多少。重力的方向與作用點無法用比較數(shù)據(jù)的方法來探究。不過，“由重力的概念是否可以得出‘重力的方向是豎直向下的’呢？重心（重力的作用點）是不是物體的幾何中心呢？”這兩個問題可以借助細線和鐵架臺來解決。上述對項目的設計有利于學生主動提出問題，合理選擇實驗器材，確定實驗步驟，從而提升思維的縝密性。可見，以問題為導向能夠促使學生通過自主操作來嘗試解決問題。這樣可以打破傳統(tǒng)填鴨式的教學模式，發(fā)揮學生的主觀能動性。教師應依據(jù)教學目標和學生的實際情況，優(yōu)化項目設計，同時發(fā)揮好引導作用，啟發(fā)學生的思考，以此為項目實施提供保障。三、以遷移為目標，推動項目實施項目的實施是項目化學習的關鍵環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)將直接影響項目開展的結果和學生的學習效果。項目化學習可以讓學生不斷地建構知識、運用知識，讓學生在“做中學、用中學、創(chuàng)中學”［3］。其間，學生需要將所掌握的物理知識與項目任務相結合，經(jīng)歷操作、驗證的過程，實現(xiàn)知識的遷移。在“重力”一課中，按照教師事先設計好的項目流程，學生需要動手實踐來驗證猜想，讓結論具有準確性與說服力。為了探索重力（用G表示）大小與質(zhì)量（用m表示）的關系，學生將50g的鉤碼掛在彈簧測力計的下方（此時彈簧測力計上的示數(shù)為0.5N），之后不斷增加鉤碼數(shù)量，讓鉤碼的質(zhì)量分別達到100g、150g、200g、250g和300g（彈簧測力計上的示數(shù)分別為1N、1.5N、2N、2.5N和3N）。為便于進行數(shù)據(jù)比較、計算，有的學生以表格的形式來記錄。由表格中的數(shù)據(jù)可知，物體的質(zhì)量越大，所受的重力越大，物體所受重力的大小與其質(zhì)量的比值不變。有的學生則將數(shù)據(jù)展示在橫坐標為m、縱坐標為G的圖像上。從G-m圖像中可以看到，直線經(jīng)過原點，物體所受重力的大小與它的質(zhì)量成正比。由于實驗器材的精確度有限，教師補充道：“科學家們進行的大量實驗表明，物體所受重力的大小與其質(zhì)量的比值g約為9.8N/kg，在粗略計算中，g可以取10N/kg?！睂τ谥亓Φ姆较虻奶剿鳎詈唵蔚姆绞绞钦驹诳諘缣?，用手握住某個物體，松開手后可以發(fā)現(xiàn)，物體一般會從高處往下落，物體下落的軌跡是一條直線，并且這條直線垂直于水平地面。如果用實驗器材來操作，就可以將鐵架臺放置在水平桌面上，確保鐵架臺不晃動，將細線的一端固定在鐵架臺上，在細線的另一端系好小重物，使小重物可以在外界影響下晃動。此時可以發(fā)現(xiàn)，細線呈現(xiàn)出自然下垂的狀態(tài)，與水平桌面垂直。之后，多次改變鐵架臺的放置方式，使鐵架臺與水平桌面形成一定的夾角（每次改變角度都要觀察細線的方向是否發(fā)生變化）。反復操作后可以得出，無論鐵架臺如何傾斜，細線的方向都保持不變，即與水平桌面垂直。由此可知，重力的方向是豎直向下的。在學生了解了重力的方向后，教師補充道：“人們根據(jù)重力的方向提出了鉛垂線的概念。鉛垂線可用于檢驗所砌墻面是否豎直。這體現(xiàn)了物理原理在實際生活中的重要作用?！睂τ谥亓Φ淖饔命c的探索，除了準備細線和鐵架臺，學生還需要準備如三角形、長方形的紙板等，進行關于懸掛的實驗（實驗過程較為復雜，因此教師讓學生組建小組，與同學進行合作，以提高效率）。因為幾何圖形的紙板是形狀規(guī)則、質(zhì)量分布均勻的物體，所以可以用畫線的方法來確定其幾何中心，進而判斷出形狀規(guī)則、質(zhì)量分布均勻的物體的重心是其幾何中心，形狀不規(guī)則或質(zhì)量分布不均勻的物體的重心不一定是其幾何中心。此外，教師向?qū)W生強調(diào)實驗的細節(jié)，也要求學生樹立嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度。這有利于學生得到準確、可靠的實驗結果，養(yǎng)成良好的實驗習慣?？梢姡陧椖繉嵤┑倪^程中，學生通過動手實踐、合作探究，提升了團隊協(xié)作能力與溝通能力，同時借助已有經(jīng)驗，對知識進行了有效遷移。教師應善于設計跨學科的實踐活動，讓學生綜合運用多學科知識，深化對物理知識的理解，推動項目的順利實施。四、以素養(yǎng)為基準，評價項目成果項目化學習的最終目標是幫助學生掌握物理知識，提升學生的綜合素養(yǎng)。師生對項目成果進行評價，可以檢驗學生是否達到了標準，為學生的后續(xù)學習提供參考。同時，科學的評價有利于鞏固學生的學習成果，激勵學生進一步展開探究［4］。學生通過完成一系列項目任務，發(fā)現(xiàn)、驗證了關于物體所受重力的大小與其質(zhì)量的物理規(guī)律，并對重力的方向和作用點有了一定的了解?！爸亓Α币徽n的項目化學習的評價標準如下：其一，對基本的物理概念、原理的掌握程度是否得到提升；其二，項目方案是否具有可行性與創(chuàng)造性；其三，項目的實施是否能按照方案進行且能做到規(guī)范、安全。為了更好地呈現(xiàn)項目成果，學生撰寫實驗報告，記錄實驗中繪制的表格、圖像等內(nèi)容，完成后在班級內(nèi)條理清晰地進行匯報，總結自己在實驗過程中的收獲和不足，并在后續(xù)學習中加以改進。彈簧測力計是“重力”一課的重要實驗器材。由于多種因素的影響，彈簧測力計的示數(shù)可能存在誤差。但部分學生沒有考慮到這一情況，導致數(shù)據(jù)luG6Dnc0Emhg6WDJvOhVn6aZ9oKDo5nfQQr71oHCfjM=出現(xiàn)錯誤，未能得出正確的實驗結論。而學生只有遵循正確的實驗步驟和操作流程，才能收集到有效的數(shù)據(jù)。在實際的教學中，教師結合自己對學生實驗過程的觀察與學生匯報、反思的情況進行全面評價，指出學生存在的問題并給予專業(yè)指導，從而培養(yǎng)學生尊重事實、追求真理的科學精神。同時，教師依據(jù)學生的項目成果對后續(xù)教學進行優(yōu)化，及時調(diào)整教學內(nèi)容，改