初中物理教學中項目式學習模式的構建

物理作為一門探究自然規(guī)律的學科，不僅關乎理論知識的傳授，還注重對學生科學素養(yǎng)和實際問題解決能力的培養(yǎng)。初中階段的物理學習是學生接觸自然科學的重要起點，其中“熔化和凝固”主題作為熱學的基礎內(nèi)容，與日常生活密切相關，既具備直觀性，又蘊含豐富的物理規(guī)律，因而成為教學中不可忽視的重點。項目式學習模式以其注重情境創(chuàng)設、任務驅(qū)動和協(xié)作探究的特點，為優(yōu)化物理教學提供了新思路。通過讓學生主動參與真實情境中的問題解決，項目式學習不僅有助于他們加深對知識的理解，還能提升其綜合能力，為其未來的科學探究之路奠定扎實的基礎。

一、教材分析

“熔化和凝固”是初中物理熱學部分的核心內(nèi)容，主要講述物質(zhì)由一種物態(tài)向另一種物態(tài)轉變的基本規(guī)律。該部分知識在課程體系中承上啟下，既是學生學習物質(zhì)三態(tài)變化的基礎，又為后續(xù)學習內(nèi)能、熱量等內(nèi)容奠定理論依據(jù)。教材通過具體的實例和實驗展示熔化與凝固的現(xiàn)象，并引導學生認識熔化和凝固過程中的能量轉移及溫度變化規(guī)律。教材強調(diào)實驗的直觀性與知識的嚴謹性，為學生理解抽象概念提供了實踐平臺，同時通過問題引導和知識點的層層遞進，使學生能夠從理論上掌握熱學規(guī)律。教材中融入實踐操作與思維訓練的要求，體現(xiàn)了理論與實踐結合的教學理念，是學生學習物理知識的重要環(huán)節(jié)。

二、學情分析

初中生對物質(zhì)的狀態(tài)變化有感性認知，但對熔化和凝固的微觀機理缺乏理解。初中生的抽象思維能力尚在發(fā)展階段，容易在理解溫度與能量關系、物態(tài)變化規(guī)律等方面出現(xiàn)偏差。初中生實驗操作能力較為基礎，可能在實驗中出現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄不規(guī)范或分析不準確的問題。部分學生對物理的學習興趣較高，能積極參與課堂活動，但也有部分學生在學習中表現(xiàn)為被動接受，缺乏主動探究的意識和能力。教師合理創(chuàng)設教學情境，將理論知識與日常現(xiàn)象相結合，可以激發(fā)學生的學習興趣，解決學生理解上的困難。項目式學習能夠充分調(diào)動學生實踐的積極性，引導他們在真實任務中完成知識的探究與建構，有助于提升學習效果與團隊協(xié)作能力。

三、教學目標

物理觀念目標：引導學生理解熔化和凝固過程中溫度變化的基本規(guī)律，掌握熔點的概念及其影響因素，形成對物質(zhì)狀態(tài)變化的初步科學認知。通過實驗觀察和現(xiàn)象總結，學生能夠認識到能量在物態(tài)變化中的重要作用，逐步建立基于物理規(guī)律的系統(tǒng)化認知框架。

科學思維目標：培養(yǎng)學生從現(xiàn)象中抽象規(guī)律的科學思維能力，通過分析熔化與凝固過程中的實驗數(shù)據(jù)，理解潛熱現(xiàn)象的物理本質(zhì)。學生能夠在數(shù)據(jù)分析中運用邏輯推理方法，將定性描述與定量分析相結合，逐步形成嚴謹?shù)目茖W推理能力。

科學探究目標：通過項目式學習模式，引導學生主動設計并實施熔化與凝固實驗，培養(yǎng)其獨立開展科學探究的能力。學生在實驗中能夠合理分工，觀察現(xiàn)象，記錄數(shù)據(jù)，歸納規(guī)律，并通過討論驗證自己的假設，提高科學探究與合作探究能力。

科學態(tài)度與責任目標：在學習過程中，學生能夠感受到物理知識與實際生活的緊密聯(lián)系，激發(fā)探索自然規(guī)律的興趣與熱情。在合作中學會尊重他人、分工協(xié)作，逐步培養(yǎng)科學交流意識和團隊責任感。通過認識自然現(xiàn)象的規(guī)律性與科學應用的廣泛性，學生能夠樹立尊重科學、探究創(chuàng)新的態(tài)度，增強對自然與社會的責任感。

四、教學過程

（一）情境創(chuàng)設，激發(fā)學生興趣

師：同學們，老師今天帶來一個很有趣的實驗道具。你們看，這里有一塊冰塊和一根蠟燭。仔細觀察，你能發(fā)現(xiàn)它們有什么共同點嗎？

生：它們都是固體。

生：它們在加熱條件下都會變成液體，比如，冰會熔化成水，蠟燭會熔化為蠟油。

師：很好！那你們想過沒有，這些變化的背后到底有什么科學規(guī)律呢？比如，冰塊從固體變成液體的過程中，它的溫度是怎樣變化的呢？

生：溫度會升高。

生：可能溫度會一直升高到完全融化。

師：這些猜想都很有趣。那么，如果蠟燭冷卻凝固的時候，它的溫度變化又會是怎樣的呢？你們覺得和冰塊的變化有沒有相似的地方？

生：我覺得差不多，溫度應該會慢慢降低。

師：很好，這些問題需要我們用實驗來驗證。接下來，老師會分小組給大家提供實驗器材，包括溫度計、燒杯和熱水器。你們的任務是觀察冰塊在熔化過程中溫度的變化，并記錄數(shù)據(jù)，之后我們再對蠟燭的凝固過程進行類似的觀察。實驗開始前，我還有個問題：如果冰塊熔化的過程中，溫度并沒有像你們想的那樣一直升高，會是什么原因呢？

生：熔化的過程中，可能熱量被消耗了。

師：非常接近了！帶著這個問題，待會兒你們可以仔細觀察實驗現(xiàn)象和溫度變化規(guī)律，相信會有更多發(fā)現(xiàn)?，F(xiàn)在，讓我們開始實驗吧！

（二）小組合作，促進探索學習

師：同學們，剛剛我們通過討論提出一些猜想，現(xiàn)在到了驗證的時候了。每個小組都有一塊冰塊、一根蠟燭、一個燒杯、一支溫度計，還有一張數(shù)據(jù)記錄表。你們的任務是觀察冰塊在熔化過程中的溫度變化，并將數(shù)據(jù)記錄在表格上。需要注意的是，實驗過程中，每隔30秒測量一次溫度，并準確記錄完整數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在，小組內(nèi)分工明確后就可以開始實驗了。如果有問題，隨時舉手示意。

學生迅速分組，開始實驗操作。一組的學生正在忙碌地測量冰塊的溫度并記錄數(shù)據(jù)。

生1：冰塊的溫度現(xiàn)在是0℃，真奇怪，溫度一直沒有變化。

生2：明明它正在熔化啊，溫度為什么不升高？

師：這是一個很好的觀察點，你們覺得冰塊在熔化的時候，熱量去了哪里？

生1：是不是冰塊吸收了熱量，但這些熱量沒有讓溫度升高？

師：非常接近！這種現(xiàn)象被稱為“潛熱”，也就是說冰塊在熔化過程中吸收了熱量，但熱量被用來克服分子間的作用力，所以溫度沒有升高。這一點你們可以在實驗后繼續(xù)討論?，F(xiàn)在繼續(xù)觀察，看看下一階段的溫度變化有什么規(guī)律。

隨后，教師指導學生整理實驗數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)記錄在表1中。

另一組學生正在測量蠟燭冷卻、凝固的過程。

生3：老師，蠟燭在冷卻過程中溫度一直下降，但到一定時間后，溫度下降得慢了。

師：觀察得很好！你們的記錄表上有體現(xiàn)這一現(xiàn)象嗎？

生4：有，溫度在20℃左右下降得很慢，我們猜測這可能是蠟燭開始凝固了。

師：很好，這說明你們的實驗數(shù)據(jù)是準確的，后面可以結合冰塊熔化的數(shù)據(jù)進行對比，找出二者的異同點。

學生通過分工合作完成數(shù)據(jù)記錄和現(xiàn)象描述，表1中的數(shù)據(jù)為他們總結實驗規(guī)律提供了重要依據(jù)。實驗結束后，師生一起整理數(shù)據(jù)，為下一步的總結分析做好了準備。

（三）設計任務，強化問題導向?qū)W習

探究一：冰塊熔化溫度的變化規(guī)律

師：同學們，我們剛剛記錄了冰塊熔化時的溫度變化?，F(xiàn)在來看一個問題：冰塊在熔化過程中溫度為什么一直保持在0℃，而不是像你們想象的那樣升高？

生1：因為冰塊吸收的熱量沒有用來升高溫度。

生2：應該是吸收的熱量被用來讓冰塊從固體變成液體了。

師：回答得很好，這種現(xiàn)象叫做“潛熱”。潛熱的存在說明物質(zhì)在改變狀態(tài)時需要吸收或釋放能量，而不是簡單地升高或降低溫度。那你們能不能試著推測，熔化后，水的溫度會發(fā)生怎樣的變化？

生3：水的溫度應該會逐漸升高。

師：很好，這一點我們已經(jīng)從實驗數(shù)據(jù)中驗證了。接下來，我們要探討的是為什么熔化的過程中溫度保持不變，這和分子之間的作用力有什么關系？

探究二：蠟燭凝固過程的溫度變化

師：接下來，我們看蠟燭凝固的實驗數(shù)據(jù)。誰能告訴我，在蠟燭凝固的過程中溫度變化有什么特點？

生4：溫度一開始快速下降，但后來溫度變化緩慢。

師：很好！當溫度下降到某個范圍時，溫度變化變慢，這表明什么？

生5：可能是蠟燭正在凝固，釋放了熱量。

師：完全正確。物質(zhì)在凝固過程中會釋放潛熱，這種熱量會抵消部分溫度的下降。所以，蠟燭凝固時的溫度變化不像冷卻液體那樣均勻?，F(xiàn)在大家思考一下，蠟燭的凝固和冰塊的熔化，溫度變化規(guī)律是不是有相似之處？

生6：它們都和潛熱有關，熔化時吸收潛熱，凝固時釋放潛熱。

師：很好！記住，物質(zhì)的狀態(tài)變化不僅是溫度變化，還是能量的吸收和釋放。

（四）多媒體輔助，強化概念理解

師：同學們，我們剛剛通過實驗和討論，了解了冰塊熔化和蠟燭凝固的溫度變化規(guī)律，但這些現(xiàn)象的本質(zhì)是什么呢？比如，為什么在熔化或凝固過程中會出現(xiàn)溫度不變的現(xiàn)象？

生1：是不是和分子運動有關？

師：回答得很接近！我們來看一個動畫，這段動畫展示了物質(zhì)在熔化和凝固時分子之間的變化情況。請大家仔細觀察分子運動的狀態(tài)和它們的排列方式，然后思考它們和溫度變化的關系。

（教師播放一段多媒體動畫，內(nèi)容為冰塊在熔化過程中分子由規(guī)則排列逐漸變?yōu)闊o規(guī)則運動，以及蠟燭冷卻凝固時分子逐漸排列整齊的過程。）

師：動畫中你們發(fā)現(xiàn)了什么現(xiàn)象？

生2：冰塊熔化的時候，分子從有序排列變成無序運動，好像需要很多能量。

生3：蠟燭凝固的時候，分子重新排列整齊，看起來釋放了能量。

師：非常棒！這說明在固體熔化過程中，熱量被用來克服分子之間的作用力，使固體變成液體，而不是用來升高溫度。同樣，在凝固過程中，分子重新排列，釋放了熱量，溫度會一段時間內(nèi)保持不變。

生4：原來溫度不變是因為能量被用來改變分子間的排列方式，而不是直接改變分子運動速度。

師：你總結得很好。通過多媒體的輔助，我們可以直觀地看到這些微觀變化，幫助大家深刻理解物態(tài)變化的本質(zhì)。接下來我們看一個視頻，講述生活中更多關于熔化和凝固的應用，如金屬的熔煉和冰凍食品的保存。大家看完后試著分析這些現(xiàn)象是否符合剛剛學到的規(guī)律。

（播放相關視頻后，學生進行討論，進一步理解概念）

師：最后，我們來總結一下，通過今天的多媒體學習，你們理解了哪些知識，解決了哪些困惑？

生5：我明白了為什么溫度會保持不變，也學會用分子運動解釋熔化和凝固。

生6：多媒體演示讓我更容易理解分子間的作用力和能量變化。

師：很好，多媒體工具可以幫助我們更直觀地理解復雜的概念。現(xiàn)在我們來看一下課堂學習的成效，大家看看自己的進步（見表2）。

（五）課堂總結，促進知識內(nèi)化

師：同學們，今天我們通過實驗、動畫和討論，一起探究了熔化和凝固的規(guī)律，并理解了物態(tài)變化過程中溫度變化的原因。誰能總結一下，我們學習到了哪些關鍵知識？

生1：我學會了物質(zhì)在熔化和凝固時溫度可能保持不變的原因是吸收或釋放潛熱。

生2：我知道了分子運動狀態(tài)和排列方式的變化是熔化和凝固現(xiàn)象的本質(zhì)。

生3：我還學會了如何通過實驗和多媒體直觀地理解物理概念。

師：大家總結得非常到位！這節(jié)課的學習不僅幫助我們掌握了熔化和凝固的基本規(guī)律，還讓我們通過探究方法培養(yǎng)了分析問題和解決問題的能力。為了進一步鞏固今天的學習內(nèi)容，同時開闊視野，老師給大家布置了兩個作業(yè)。

作業(yè)一：

根據(jù)課堂實驗數(shù)據(jù)，繪制冰塊熔化過程的溫度變化圖和蠟燭凝固過程的溫度變化圖。用自己的語言總結二者在溫度變化規(guī)律上的異同，并解釋其背后的原因。

作業(yè)二：

觀察生活中常見的物態(tài)變化現(xiàn)象，例如，冰箱中結的霜、冬天池塘表面結的冰、蠟燭燃燒后的凝固等，用今天學到的知識嘗試解釋這些現(xiàn)象，并拍照或繪制簡圖進行記錄，完成一份簡短的觀察報告。

師：這些作業(yè)不僅可以幫助大家鞏固課堂所學，還能帶著我們走出課堂，看到物理知識在實際生活和社會中的廣泛應用。希望同學們通過實踐與拓展，進一步感受物理的魅力。

五、教學反思

在“熔化和凝固”的教學設計中，項目式學習模式的引入有效激發(fā)了學生的學習興趣，并提升了他們的實踐能力和科學探究能力。在課堂中，通過情境創(chuàng)設、小組合作、實驗探究和多媒體輔助，學生不僅掌握了物態(tài)變化的基本規(guī)律，還在實際操作和任務完成的過程中體驗了科學探究的過程。學生在小組討論中能夠提出有價值的見解，并通過分析實驗數(shù)據(jù)驗證自己的猜想，表現(xiàn)出較強的合作意識和思考能力。

通過多媒體技術的輔助，課堂教學更具直觀性和趣味性，特別是在解釋熔化和凝固過程中分子運動與能量關系時，動畫和視頻的呈現(xiàn)幫助學生更好地理解了抽象概念，為學生構建完整的物理知識體系奠定了良好基礎。同時，實驗與任務的設計將理論學習與實踐操作緊密結合，學生在觀察現(xiàn)象、記錄數(shù)據(jù)和分析規(guī)律的過程中深化了對知識的理解，并感受到物理學與日常生活的密切聯(lián)系。

盡管教學目標基本達成，但本課仍存在需要改進的地方。部分學生在小組合作中分工不夠明確，導致實驗過程中有些數(shù)據(jù)記錄不夠規(guī)范，后續(xù)的分析環(huán)節(jié)出現(xiàn)偏差。對于實驗操作不熟練的學生，教師在引導過程中也需要提供更多的個性化支持，幫助他們完成實驗任務。此外，部分學生的回答較為表面化，對問題本質(zhì)的理解仍顯不足。這反映出教師在課堂提問和引導環(huán)節(jié)需要進一步優(yōu)化，尤其是在激發(fā)學生深層次思考方面，應設計更具挑戰(zhàn)性的問題。

總之，這次教學嘗試為學生提供了更多自主探究和合作學習的機會，教學效果顯著，使學生對物態(tài)變化規(guī)律的掌握較為扎實，同時提升了他們在學習中的主體性和參與度。未來教學中，我將進一步完善任務設計與引導策略，注重個體差異，幫助學生充分發(fā)揮潛力，確保知識與能力的共同提升。

（作者單位：甘肅省慶陽市慶化學校）

編輯：溫雪蓮