指向物理核心素養(yǎng)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)探索

摘? ?要：以“自制吸塵器”項(xiàng)目實(shí)踐為例，討論了項(xiàng)目學(xué)習(xí)的目標(biāo)設(shè)置、教學(xué)流程、教學(xué)評(píng)價(jià)，以及如何在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中落實(shí)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的要求。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目式學(xué)習(xí);核心素養(yǎng);流體壓強(qiáng)與流速;運(yùn)動(dòng)與力

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2021）10-0076-5

1? ? 問(wèn)題提出

1.1? ? 背景

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)作為一種教學(xué)方式，注重引領(lǐng)學(xué)生深入研究真實(shí)的具有一定挑戰(zhàn)性的問(wèn)題并完成作品與任務(wù)，在解決問(wèn)題的過(guò)程中，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)[1]。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)融教與學(xué)為一體，重視在真實(shí)情境和復(fù)雜有挑戰(zhàn)的問(wèn)題中，努力培養(yǎng)創(chuàng)新人格，保護(hù)學(xué)生的好奇心，激發(fā)其求知欲和想象力，鼓勵(lì)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)協(xié)作，培育學(xué)生終身發(fā)展所需的關(guān)鍵品格與能力。

1.2? ? 項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的意義

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)生在真實(shí)生活環(huán)境、真實(shí)問(wèn)題情境中探究學(xué)習(xí)，以提升學(xué)生的多元能力。學(xué)生完成一個(gè)項(xiàng)目、一個(gè)作品，高階的設(shè)計(jì)思維包裹低階的基本知識(shí)與基本技能，在做中學(xué)、用中學(xué)。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)可以利用低成本的實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)有助于科學(xué)能力發(fā)展的學(xué)習(xí)和研究情境，提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)[2]。在此理念指導(dǎo)下，筆者以“滬科版”八年級(jí)《物理》第八章第四節(jié)《流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系》為例，組織學(xué)生開(kāi)展“自制吸塵器”綜合實(shí)踐活動(dòng)，展開(kāi)項(xiàng)目式教學(xué)。

2? ? “自制吸塵器”項(xiàng)目設(shè)計(jì)

2.1? ? 項(xiàng)目源起

吸塵器、掃地機(jī)器人已經(jīng)進(jìn)入千家萬(wàn)戶，那么它們是怎么工作的？它們到底蘊(yùn)含著什么科學(xué)原理？

筆者以“自制吸塵器”為學(xué)習(xí)項(xiàng)目帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)《流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系》的教學(xué)流程如圖1所示。

2.2? ? 項(xiàng)目與目標(biāo)

“運(yùn)動(dòng)與力”這一抽象的大概念只有融入學(xué)生真實(shí)的生活體驗(yàn)中，方可喚醒學(xué)生的需要，激起他們的興趣。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，學(xué)生的主要任務(wù)是結(jié)合運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系，搜索有關(guān)資料并整理。這樣的教學(xué)方式，使學(xué)生獲得的遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)物理書(shū)本上提供的有限的知識(shí)，它讓學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)以及書(shū)籍文獻(xiàn)中獲取了無(wú)限的前沿信息，并通過(guò)生與生交流合作、互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，共同設(shè)計(jì)產(chǎn)品[3]?；谝陨险J(rèn)識(shí)，在《流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系》一節(jié)中，筆者將“自制吸塵器”作為實(shí)踐項(xiàng)目，將“如何設(shè)置與改進(jìn)固定給風(fēng)裝置才能滿足不同的生活需要”作為項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，最后形成作品。而后再設(shè)計(jì)、制作與交流，最終完成產(chǎn)品，完善其使用說(shuō)明書(shū)。

本節(jié)課所學(xué)習(xí)的《流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系》是運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系的一個(gè)內(nèi)容，吸塵器制作的目標(biāo)如下：

（1）通過(guò)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題“一口氣吹鼓長(zhǎng)為2 m的塑料袋，是真的嗎？”分析運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系，進(jìn)而了解流體、流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系;

（2）通過(guò)觀察吸塵車、掃地機(jī)等，設(shè)計(jì)并制作吸塵器，從工程設(shè)計(jì)及美學(xué)角度層層推進(jìn)設(shè)計(jì)方案，嘗試制作大吸力、個(gè)性化的產(chǎn)品;

（3）在給電動(dòng)機(jī)安裝扇葉、接通電源過(guò)程中激發(fā)學(xué)生探索未知的興趣，引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)電源的極性不同對(duì)扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)帶來(lái)氣流方向不同，進(jìn)一步明確扇葉前后兩側(cè)在流速大的地方流體壓強(qiáng)較小，不斷改進(jìn)，最終形成“成品”。

2.3? ? 情境與問(wèn)題

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)專注于學(xué)生的主體性和自主性。新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)教育不僅關(guān)注學(xué)科邏輯，也要注重學(xué)生的生活邏輯，關(guān)注學(xué)生成長(zhǎng)的真實(shí)情境及身邊亟待解決的真實(shí)問(wèn)題。

本節(jié)從央視科學(xué)求證類節(jié)目《是真的嗎？》的求證題“一口氣吹鼓一個(gè)長(zhǎng)2米的塑料袋”開(kāi)題。教師請(qǐng)來(lái)兩個(gè)學(xué)生上臺(tái)展示2米長(zhǎng)的塑料袋，讓所有學(xué)生綜合生物、數(shù)學(xué)等學(xué)科知識(shí)估算命題的真?zhèn)巍?/p>

學(xué)生查閱資料可知：成年人肺活量的平均值，男性大概是3500～4000 mL，女性大概是2500～3500 mL，經(jīng)常參加體育運(yùn)動(dòng)的人肺活量可以達(dá)到5000 mL。接著，學(xué)生估算出長(zhǎng)200 cm的塑料袋容積比5000 mL大得多。緊接著請(qǐng)出班級(jí)同學(xué)上臺(tái)吹氣，其他同學(xué)數(shù)吹氣的次數(shù)，該同學(xué)吹氣13次后，氣袋尚未被吹鼓。正當(dāng)孩子們認(rèn)為命題是假的時(shí)，筆者深吸一口氣吹鼓了這個(gè)塑料袋，全班給以雷鳴般的掌聲。一口氣吹鼓它，真不是老師的肺活量大。筆者讓學(xué)生分組體驗(yàn)這個(gè)命題，通過(guò)觀察、交流、合作，分享成功的喜悅，最后，共同得出成功的深層次原因：與流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系有關(guān)。

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)注重探究問(wèn)題并提出解決方案。在初嘗成功體驗(yàn)后，筆者提出驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目：自制吸塵器。吸塵器的情境來(lái)源于現(xiàn)實(shí)生活，自制符合自己需求的個(gè)性化吸塵器，可以改善生活中的一些具體問(wèn)題。

2.4? ? 設(shè)計(jì)制作

與傳統(tǒng)課堂相比，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)課堂可以通過(guò)研究過(guò)程和成果讓思維可視化，從需求出發(fā)，為學(xué)科核心素養(yǎng)落地提供載體。課堂上，學(xué)生面臨驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目：用自制吸塵器吸引紙屑。用驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目可以讓學(xué)生的設(shè)計(jì)思維得以落地，而教師則更多扮演學(xué)習(xí)共同體中的傾聽(tīng)者、指導(dǎo)者和適度參與者的角色。

2.4.1? ? 設(shè)計(jì)與說(shuō)明

驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目“自制吸塵器”旨在幫助學(xué)生學(xué)習(xí)流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系，激活核心概念運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系。設(shè)計(jì)項(xiàng)目應(yīng)具有真實(shí)性、挑戰(zhàn)性和開(kāi)放性。筆者先是給出驅(qū)動(dòng)問(wèn)題“一口氣吹鼓長(zhǎng)塑料袋”激起思維沖突，活躍課堂氛圍，引出課題。然后選擇電吹風(fēng)側(cè)吹亞克力管，觀察乒乓球的運(yùn)動(dòng)情況，由學(xué)生分析乒乓球運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系，通過(guò)板書(shū)板畫(huà)，讓設(shè)計(jì)思維可視化。在教師引導(dǎo)下，學(xué)生設(shè)計(jì)的吸塵器結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

如圖2，因?yàn)榱黧w在流速大的地方壓強(qiáng)小，流速小的地方壓強(qiáng)大，故而紙屑被壓進(jìn)容器里。

2.4.2? ? 條件與材料

在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)中，我們所用到的很多材料不是實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)配，故而需要在盡可能的情況下，做個(gè)生活的有心人，收集身邊的瓶瓶罐罐等低成本實(shí)驗(yàn)材料，低成本物理實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)出了低成本與高智慧的優(yōu)點(diǎn)[1]。本項(xiàng)目中，筆者事先布置驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目課題，由教師與學(xué)生共同準(zhǔn)備材料，相關(guān)材料如圖3所示。

準(zhǔn)備好相關(guān)材料之后，教師引導(dǎo)學(xué)生討論設(shè)計(jì)與安裝事項(xiàng)，并由小組推舉代表介紹自己設(shè)計(jì)與安裝要素，說(shuō)明其原理，以及可能還需要的材料。

2.4.3? ? 項(xiàng)目實(shí)施與驅(qū)動(dòng)問(wèn)題

根據(jù)圖4 吸塵器的制作與升級(jí)流程，在學(xué)生完成可行性分析后，嘗試安裝電路時(shí)發(fā)現(xiàn)吸塵器和吹風(fēng)機(jī)就差個(gè)干電池的安裝，這個(gè)問(wèn)題留給學(xué)生課后探究。學(xué)生通過(guò)分組討論，組裝固定吸塵器，閉合電源，觀察吸塵器的清潔效果，并思考驅(qū)動(dòng)問(wèn)題：如何換擋、隔離收集的紙屑及增大容量。學(xué)生針對(duì)新問(wèn)題，交流合作尋求解決方案。通過(guò)小組分工合作，完善并展示“吸塵器”。指向核心素養(yǎng)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)應(yīng)該隨課堂教學(xué)實(shí)際調(diào)整項(xiàng)目目標(biāo)，并努力為目標(biāo)建構(gòu)支架。

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)形成作品并強(qiáng)調(diào)解決后續(xù)延展問(wèn)題。課堂中，筆者逆向教學(xué)設(shè)計(jì)，以終為始，用高階的項(xiàng)目制作包裹低階的物理知識(shí)。學(xué)生在小組制作過(guò)程中不斷改進(jìn)、反思、評(píng)判，最終完成作品（圖5）。作品制作完成后，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組展示，發(fā)表自己的見(jiàn)解并進(jìn)一步改進(jìn)吸塵器，如加個(gè)長(zhǎng)手柄、改造吸頭、利用vex 遙控吸塵器等。

3? ? 項(xiàng)目教學(xué)流程

本項(xiàng)目教學(xué)流程如表1所示。

4? ? 項(xiàng)目評(píng)價(jià)

根據(jù)各組成員的表現(xiàn)，為了發(fā)動(dòng)所有成員參與，筆者設(shè)計(jì)了多元評(píng)價(jià)方案，旨在完善項(xiàng)目作品，有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，并且完成工程、數(shù)學(xué)、美學(xué)及語(yǔ)言表達(dá)能力等維度的項(xiàng)目目標(biāo)，具體評(píng)價(jià)內(nèi)容如表2所示。

5? ? 項(xiàng)目制作的“獲”與“惑”

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)包含了學(xué)生對(duì)知識(shí)的建構(gòu)與轉(zhuǎn)化，項(xiàng)目應(yīng)該具有挑戰(zhàn)性，而不是知識(shí)的簡(jiǎn)單應(yīng)用。它應(yīng)是對(duì)核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的大概念知識(shí)的深度理解，應(yīng)該聚焦關(guān)鍵的學(xué)科知識(shí)和能力，從某一學(xué)科切入，在關(guān)注學(xué)科邏輯的同時(shí)，也要關(guān)注生活邏輯。應(yīng)該在解決驅(qū)動(dòng)問(wèn)題中，尋找學(xué)科、生活與人際的聯(lián)系與拓展，在學(xué)科領(lǐng)域提出挑戰(zhàn)性問(wèn)題，培育跨學(xué)科素養(yǎng)[4]。

5.1? ? 收? 獲

在本項(xiàng)目學(xué)習(xí)中，學(xué)生通過(guò)吸塵器項(xiàng)目制作，經(jīng)歷了項(xiàng)目啟動(dòng)、大概念的激活、產(chǎn)品的完善、作品發(fā)布與競(jìng)爭(zhēng)評(píng)價(jià)等過(guò)程。相關(guān)物理概念的得出源于真實(shí)的情境、真實(shí)問(wèn)題的解決過(guò)程和完整作品的開(kāi)發(fā)過(guò)程。通過(guò)作品分享與為產(chǎn)品書(shū)寫使用說(shuō)明書(shū)，讓學(xué)生多學(xué)科能力得到了質(zhì)的飛躍。

5.2? ? 困? 惑

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)給教師帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。要給學(xué)生一碗水，教師應(yīng)該有一桶水。如何具備引導(dǎo)學(xué)生獲得“一碗水”的能力，如何在此過(guò)程中促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的發(fā)展，尚需進(jìn)一步深入探索。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡佳怡.從“問(wèn)題”到“產(chǎn)品”：項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的再認(rèn)識(shí)[J].基礎(chǔ)教育課程，2019（09）：29-34.

[2]林仲江. 基于核心素養(yǎng)的初中物理低成本實(shí)驗(yàn)探索——以“神奇的‘眼睛’”一課為例[J].中學(xué)物理，2017，35（09）：48-50.

[3]胡紅杏.項(xiàng)目式學(xué)習(xí)：培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的課堂教學(xué)活動(dòng)[J].蘭州大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2017，45（06）：165-172.

[4]夏雪梅.素養(yǎng)導(dǎo)向的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)[N].中國(guó)教師報(bào)，2019-07-03（006）.

（欄目編輯? ? 李富強(qiáng)）

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