微型項目式教學在物理課堂深度教學中的應用

鄧中良

摘?要：通過微型項目式教學，將牛頓第一定律的內容進行單元化整合，通過“任務”引領，組織學生在學習過程中尋找概念和規律中的邏輯關聯，構建知識鏈條，最終以學生自己設計的“實驗”和“作品”作為項目的“成果”，實現物理概念和規律的深度學習，探索發展學生核心素養的新途徑.

關鍵詞：項目式教學;核心素養;深度教學

文章編號：1008-4134（2020）11-0042中圖分類號：G633.7文獻標識碼：B

項目教學法起源于歐洲，是一種建立在工業社會、信息社會基礎上的現代教育形式.它借助工程中項目流程的形式，通過培養學生的綜合素質和自主學習的能力，以期達成人的全面發展和可持續發展的育人效果.新課標提出了發展學生核心素養、立德樹人的教學目標.傳統授受式課堂教學多以教師為中心，學生只能被動地接受和服從，不能完全適應新課標的要求.而項目式教學則能給師生提供一種“以學生為中心”的高效有序的課堂教學模式，較好體現了課改精神.為了實現物理概念和規律在課堂上的深度教學，筆者以物理核心素養為導向，把“牛頓第一定律”的教學嵌入項目式教學的流程，相對于典型項目式教學需要較長時間才能完成一個專題或單元，一節課的教學只能稱為“微型項目式教學”.下面就本節課的設計和教學實踐做一介紹，希望能給新課程的實施帶來一些新意.

1?根據課標要求及學情分析確定教學目標

1.1?課標研讀

2017年版《普通高中物理課程標準》首次提出了基于物理學科核心素養的課程目標.要求教學設計要從能力目標優化科學探究，圍繞立德樹人確立教學目標和教學內容.教學目標和內容要能夠促進物理觀念的形成，能夠發展科學思維能力.要從物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任四個方面實施教學，落實對學生物理核心素養的培養.新課標涉及本節知識的敘述為：理解牛頓運動定律，能用牛頓運動定律解釋生產生活中的有關現象、解決有關問題.

1.2?學情分析

1.2.1?初高中教材創設情境的異曲同工

初中教材先通過生活中的實例介紹亞里士多德關于力和運動關系的論述：力作用在物體上，物體才能運動;沒有力作用在物體上，物體就不運動.這種以生活現象或生活經驗為背景的論斷，符合人們“眼見為實”的認知習慣，很容易被人們接受.教材接下來安排的對比木塊在不同粗糙程度的水平面上運動的探究實驗，引導學生思考：具有速度的木塊在沒有推力時為什么還能向前運動？亞里士多德的論述是否正確？使學生對開始的認識產生懷疑，從而形成思維上的沖突，激發學生探究的熱情.再通過比較木塊運動距離的遠近，通過分析，逐漸將隱藏在現象背后制造“沖突”的“兇手”——摩擦力顯現出來.這種從“眼見為實”到“眼見不一定為實”的思維過程，使學生體會到了像福爾摩斯破案一樣的樂趣，從而在科學態度層面變得更加積極、審慎、縝密.這種破解科學“迷案”的法寶就是“邏輯推理”，是物理核心素養中科學思維的重要組成部分.

高中教材則從愛因斯坦對科學家探索自然奧秘的比喻開始，告誡學生光憑經驗做判斷常常是靠不住的.接著給出亞里士多德關于運動與力關系的論述，然后告訴學生伽利略創造“偵查”科學“錯案”的方法，揭示了現象本質.篇幅不長，也沒有明確告訴學生伽利略創造的方法就是“邏輯推理”.只是在接下來的內容中，讓學生體驗伽利略為說明他的思想所設計的一個對接斜面實驗：小球從一個斜面滾下，沖上另一個斜面，如果沒有摩擦，小球會上升到原來的高度，而減小第二個斜面的傾角，小球為達到原來的高度會運動得更遠.當第二個斜面放平時，小球為達到原來的高度將永遠運動下去，而不需要力去推動.沒有摩擦和無限長斜面的條件顯然是無法達到的，所以，伽利略設計的這個實驗是一個“理想實驗”.

將初中和高中教材相關內容進行對比，不難發現，兩者都是從表象引出認知上的沖突（思維上的矛盾），再通過實驗一步步向真相逼近，最后用邏輯推理，達到揭示力與運動的真正關系，即物理本質的效果.兩者異曲同工.相比之下，初中實驗更接近生活實際和初中學生的認知水平，而高中實驗則更加接近科學研究和高中學生的認知特點.前者偏重感性，后者偏重理性，既體現了初高中知識的前后聯系，又兼顧了不同年齡階段學生的認知發展水平.

1.2.2?本節內容在高中物理知識體系中的地位

牛頓第一定律解釋的是物體不受外力的作用將保持原來運動狀態不變的性質，從而給出了研究物體運動的一種重要平臺——慣性系.慣性系是經典力學理論成立的基礎，所以牛頓第一定律就是經典力學的基礎.

1.2.3?學生知識儲備和身心特點

學生在初中已經對力和運動的關系有了初步了解.到了高一階段，學習能力進一步提高，但認知上具有多變性、差異性，容易情緒化.要發展學生的核心素養，不但要抓住學生對探究未知的興趣和熱情，更要結合他們已有的認知基礎，讓他們體驗“科學發現”的過程，在科學探究中“播下”物理觀念的“種子”，通過科學思維的澆灌和滋潤，才能結出科學態度與責任的“碩果”，從而實現“立德樹人”的教育教學目標.

1.3?核心素養導向的教學目標

2?教學的重點與難點

2.1?教學重點

（1）伽利略的理想斜面實驗的重演.

（2）牛頓第一定律內容和理解.

（3）慣性大小與質量的關系.

2.2?教學難點

（1）課堂探究方案的設計和實施.

（2）牛頓第一定律理想化條件的理解.

（3）慣性與運動的區別和聯系.

3?教學結構流程

3.1?項目知識鏈

3.2?知識環節結構

4?教學過程

課堂反饋

1.思考并回答下列問題

（1）為什么說伽利略的斜面實驗是理想化的？為什么說牛頓第一定律是理想化的？在研究物理問題時為什么經常采用理想化方法？你所學過的哪些知識中涉及到理想化方法？

（2）力與運動是因果關系嗎？力與運動變化是因果關系嗎？

（3）如何理解慣性？慣性等于物理的質量嗎？慣性總是有害的嗎？

2.習題鞏固

效果評價

物理觀念理解了什么觀念和規律？

科學思維學到了什么方法？知識之間有什么聯系？

科學探究動手做了什么？解釋或解決了哪些問題？

科學態度與責任如何辯證地看待科學發展過程中的挫折或錯誤？

5?教學設計說明

5.1?結構整體化

以牛頓第一定律的建立過程為主線，把教學項目內容分為定律之前的理想化實驗、定律主題、定律的解析三個單元：第一單元中伽利略的邏輯推理方法，揭示了現象背后的本質，是定律建立的基礎;第二單元中牛頓集前人之大成，洞穿本質的共性，境界更高一籌;第三單元對慣性的理解和描述起到了承上啟下的作用，為進一步研究力和運動的關系做了鋪墊.三個單元層層遞進，環環相扣.既相對獨立，又彼此關聯.使課堂具有知識體系上的完整性和進程上的時效性.

5.2?過程情景化

物理觀念的形成，是認知建構的同化與順應，需要有豐富的感性認識做支撐.本節課通過視頻、圖片、故事、實驗等方式重演伽利略對力和運動關系的推演，強化理想化定律的意義，提高課堂的趣味性和親和力，以情和景，能夠起到潤物無聲的教學效果.

5.3?層次深度化

核心素養的培養，不僅僅是概念和規律的記憶，更是思維習慣、人格品行的修煉.每一單元都設置了與內容有關的產品展示，如第一單元讓學生了解恩格斯等人對亞里士多德的高度評價，使學生學會尊重歷史，學會包容.鼓勵學生設計自己的理想實驗，引導和激發他們的創新意識.

對兩種運動觀的剖析，不僅深刻理解了力與運動的關系，還厘清了亞里士多德“犯錯”的真正原因不是邏輯推理的形式（亞里士多德也用到了邏輯推理，只不過是以看到的現象為條件進行了歸納，沒能發現摩擦阻力的影響，導致得出錯誤的論斷），而是邏輯推理的條件缺失和疏漏.在第二單元中，通過對定律適用條件的辨析，理解“不受力”與“合力為零”在本質上的區別，為慣性和慣性系的深刻理解及進一步研究力和運動的關系（牛頓第二定律）做好體系的基礎性構建（第一定律是牛頓力學的基石），防止將慣性與受力平衡的概念混為一談，從而認為牛頓第一定律是牛頓第二定律特例的錯誤認識.

5.4?活動趣味化

視頻、故事、實驗、游戲、討論交流等教學環節，極大豐富了課堂教學的形式.活躍了課堂的氛圍，提高了學習的趣味性，有利于融消學生認知中感性與理性的隔閡，打破師生之間、生生之間心理的圍墻，形成學習“共同體”，是培養核心素養的催化劑.

5.5?引導自主化

在探究中，既有及時恰當的引導，又充分給予學生自主發揮的空間，尊重與鼓勵他們的批判性思維和創新意識，對課堂的生成給予客觀積極的評價，培養他們的科學態度和責任.

5.6?目標意義化

教育的最高目的是培養人，在制定目標時，明確了定律建立過程中邏輯推理的意義、牛頓第一定律建立的意義、自主探究的意義、團結合作的意義等.這些意義雖然不一定能從解題能力上得到外顯，但對陶冶學生的情操，樹立正確的學習態度和價值觀、人生觀，是單純的學習成績所無法替代的.

6?教學反思

本節課采用任務引領、單元嵌套、逐層推進的邏輯鏈組成，每個項目單元約10分鐘左右，各單元既相互獨立又彼此關聯，既兼顧學生注意力集中時間不宜過長的特點，又通過有效的問題引導，形成有效的學習閉環.

在素材的選取中，既有生活中常見的現象，讓學生體會到物理與生活的聯系，又有概念的建立和規律發現的科學歷程，使學生體會到科學發展并非一帆風順，樹立客觀、包容、創新的科學態度.設計中有意增加了物理文化方面的素材，旨在使他們在學習知識的同時受到人文熏陶，潛移默化，立德樹人.由于目前班額仍然較大，很難當堂解決每一個學生的課堂生成性問題，即使采用項目式教學，在某些環節上的表面化和形式化還較為明顯.因此，要想達到項目設計的預期效果，每個項目環節需要足夠的時間給學生收集資料、反思討論和成果交流.教學評價也應加大學習小組成員的自評和互評的權重，不應把老師或專家的看法作為等次判定的唯一標準.教學改革，理念先行，不僅是教學形式的轉變，更是一個“以生為本、發展為綱”的大項目.

參考文獻：

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[4]郭玉英，姚建欣，張玉峰.基于學生核心素養的物理學科能力研究[M].北京：北京師范大學出版社，2017.

[5]劉紫薇，陳剛.試論牛頓第一定律的學習機制與教學[J].物理教師，2019（04）：35-37.

（收稿日期：2020-01-14）