物理常態課堂中開展微項目化研究的實踐探索
——以“變阻器”教學為例

張敏紅 江蘇省蘇州市景范中學校

一、問題的提出

2019年6月，中共中央、國務院印發了《關于深化教育教學改革全面提高義務教育質量的意見》，指出要強化課堂主陣地作用，優化教學方式，切實提高課堂教學質量，包括重視情境教學，探索基于學科的課程綜合化教學，開展研究型、項目化、合作式學習。其中，項目式學習是基于新課程理念下的一種教學模式，在促進學生素養發展上有極大優勢。學生通過一段時間對真實、復雜問題的探究，不斷自我評價、反思、修正，實現了深度學習，逐步習得知識并將其內化，培養了綜合實踐能力和創造性解決實際問題的能力，全面提升了核心素養。

在教學實踐中，由于項目化學習每次經歷的周期相對比較長，而初中物理教學課時緊、教學內容多，為不影響正常的教學進度，每學期開展的次數屈指可數，很難通過它有效促進學生深度學習。在常態課堂中開展微項目化研究解決了這一問題，教師可以將課本知識點設計成相對較小的微項目融入物理教學課堂中進行探究，或者在實際教學中展開項目中的部分環節，通過創設真實情境，以問題驅動的方式引導學生進行項目化研究。本文以蘇科版物理“變阻器”一課為例，具體闡述如何通過優化教學設計、搭建“思維階梯”等途經，讓微項目化研究在常態課堂中落地生根。

二、教學實施

（一）分析學情，選擇合適的知識點設計成微型項目

在常態課堂中開展微項目化研究，首先要將合適的知識點設計成一個具有真實情境化的微型任務，而后需要教師綜合考慮學情，在課堂上順利展開微項目化研究。

在學習“變阻器”一課前，學生在知識儲備上已經掌握了電流、電壓、電阻及其影響因素等內容，具備了電學學習的一般思路和方法，具有一定的物理觀念和理論基礎。在能力儲備上，通過課堂探究式教學以及問題驅動式教學的開展，學生已具備一定的科學探究能力以及動手實踐的能力，對電路的連接也掌握了一定的技能。但是，有不少學生對知識的理解存在一知半解的情況，究其原因是沒有經歷知識的生成過程，而且絕大多數學生缺少對問題的深入思考以及將所學知識用來解決實際問題的能力?；谝陨纤伎迹覀冋J為可以將“變阻器”一課改成微項目化研究課，引導學生利用已掌握的知識來解決“如何調節小燈亮度”這一現實問題。在知識遷移的過程中，層層深入，最終制作成“滑動變阻器”，經歷變阻器的制作過程，能更好地掌握變阻器的使用方法，實現深度學習，提升核心素養。

（二）優化教學設計，將課程內容融入微項目化研究

將常態課改成微項目化研究課，需要教師提前優化設計課程內容，將原有的教學安排揉碎重組并融入項目中。微項目化研究不是孤立的一個環節，而是要將低階認知包裹入高階思維中，學生在完成項目任務的過程中，完成了課程內容的學習，同時還解決了知識的生成、建構、應用等系列問題，化知識為素養。

“變阻器”這節課的教學任務主要是讓學生認識并學會使用滑動變阻器。根據教材安排，常規教學設計為三個環節：（1）通過“用鉛筆芯改變電路中的電流”活動，讓學生知道，改變接入電路的鉛筆芯的長度可以改變接入電路中的電阻，從而達到改變電路中電流的目的，進而直接引入滑動變阻器；（2）學生觀察滑動變阻器，了解其結構、各部分名稱等；（3）學生通過探究活動，掌握滑動變阻器的使用方法。其中，第三個環節是本節課的重點，也是課堂耗時最長的部分，教師通常采用任務單的方式讓學生分組合作進行探究，最終根據實驗現象，討論總結得出滑動變阻器的連接方式以及連接不同接線柱時接入電路的對應電阻值。這部分探究屬于驗證性探究，學生沒有經歷對知識的構建過程，更沒有思維能力的培養過程。這種忽視學生認知規律的學習，很難讓學生理解核心概念并學會在新情境中遷移與應用。

以微項目化研究思路設計“變阻器”這節課，將變阻器的結構認知及使用方法融入項目中，設計流程（如圖1 所示）。首先，創設真實情境導入項目：“改變小燈亮度，有哪些方法？”根據驅動性任務，學生設計項目，然后利用提供的器材進行項目論證，在論證過程中發現問題，進而進行反思，重新調整項目設計。其次，在不斷地設計、實施、反思、修正過程中，學生逐步完成任務，最終制作出一個簡易的變阻器。在此過程中，學生經歷了知識產生的全過程，對核心概念的理解更加深刻。經歷變阻器的制作、使用說明書的撰寫等過程，學生已經掌握了它的構造和使用方法，因此課堂上無須再額外安排環節來探究滑動變阻器的使用。將教學任務有效地融入微項目研究中，在完成教學目標的同時，實現了在常態課堂中微項目化研究的有效踐行。

圖1 微項目化研究流程圖

（三）搭建“思維階梯”，在自我反思性評價中實現深度學習

在常態課堂中開展微項目化研究，除了將課堂教學內容融入微項目化任務中，還要根據學情幫學生搭建“思維階梯”，突出問題導向，在學生自我反思助評價中實現深度學習，有效推進微項目化研究的進程。

【項目導入】創設真實情境：“改變小燈亮度，有哪些方法？”根據之前的學習，學生很快能想到調節亮度的四種方法：改變電壓、改變導體材料、改變導體長度、改變導體橫截面積。基于理論分析得出的方法，具體哪些可行，哪些操作簡便，很多學生對此是一知半解的。此時，學生用老師提供的器材進行試驗，來驗證自己的想法。器材如下：電源、開關、小燈、50cm 長銅棒、20cm 長鉛筆芯、長度為1m 的直徑0.7mm、1mm、1.5m 鎳鉻合金絲各一根。

【設計意圖】當有疑惑時，學生能馬上在課堂上找到合適的器材，通過實驗來驗證自己的想法。這種便捷性能提高學生學習的主動性，讓學生保持學習興趣，激發學習熱情。

【學生實驗】學生分組實驗，有的小組選擇改變電源電壓，有的小組選擇改變電阻絲的材料，有的小組選擇改變電阻絲的粗細來改變電路中的電流。

【展示評價】小組展示采用不同方法改變電路中電流大小的效果，學生進行評價：采用改變電源電壓、電阻絲的材料、粗細等方法來改變小燈的亮度，在操作上都比較麻煩，而且亮度不能連續改變。有的小組將銅棒接入電路中，當改變銅棒的長度時，小燈亮度幾乎沒有變化，學生分析，因為一根銅棒的電阻幾乎為零。有的小組將鉛筆芯接入電路來實現小燈亮度的改變。根據實驗，學生評價：該方法有兩個不足之處：一方面是鉛筆芯容易斷；另一方面由于鉛筆芯不夠長，所以小燈亮度改變范圍不夠大。其中，有幾組學生選擇在電路中接入鎳鉻合金絲，發現小燈亮度的改變范圍很大，但合金絲太長，操作不方便。學生嘗試后，討論決定還是使用鎳鉻合金絲來調節小燈的亮度，但必須進行優化，縮短操作長度。

【設計實施】學生將鎳鉻合金絲繞在絕緣體紙筒上，縮短了操作長度，同時用衣架作為支架，方便操作，圖2是學生制成的第一個成品。

圖2

【反思修正】學生將成品接入電路，具體實施操作后，對成品進行自我評價：操作長度確實變短了，而且也可以改變小燈的亮度，但存在不足：每次改變接入電路的電阻絲長度時都要重新連接接線柱，操作不方便。學生討論后提出解決方案：可以加一根橫桿（一次性筷子），將一把銅鑰匙懸掛在上面，并與導線相連。當移動銅鑰匙時，便可以改變接入電路的電阻絲長度了。于是，學生修正項目，制成了第二個成品（如圖3所示）。

圖3

【展示評價】學生將第二個成品接入電路進行展示測試，其他學生進行評價：第二個成品在操作上優于第一個成品，只要移動鑰匙，便可以改變接入電路的電阻絲長度，從而改變小燈亮度，操作上確實便捷了很多。但是移動鑰匙時會帶動導線一起移動，容易導致連接處接觸不良。

【修正實施】為解決以上問題，學生再次進行嘗試，修改方案設計。學生想到在之前的實驗中，已發現銅的電阻率很低，銅棒的電阻可以忽略不計。由此想到，可以將木棒換成銅棒，導線連接處從鑰匙觸片處換到銅棒的兩端，這樣，導線只要連接在銅棒一端，效果與連接在銅鑰匙上是一致的，完美地解決了接觸不良的問題。由此，學生完成了第三個成品（如圖4所示）。

圖4

【評價反思】學生展示交流，當移動銅鑰匙時，小燈亮度持續改變，操作簡單，不會出現接觸不良的問題，而且整個裝置非常穩固，但有一點不足，就是小燈時亮時暗。學生分析原因：鎳鉻合金絲線圈間有空隙，不導電，導致在移動銅鑰匙時，電路的連接是時斷時續的。為了解決這個問題，學生提出解決方案：將合金絲繞得相對緊密一點（如圖5 所示）。但由于合金絲具有較大的彈性，要想繞得非常緊密、不留空隙，是有一點難度的。同時，學生提出，如果線圈繞得非常緊密，線圈與線圈之間是導電的。那這個問題怎么解決呢？如果給鎳鉻合金絲涂上絕緣漆，那如何解決銅鑰匙與鎳鉻合金絲接通問題呢？由于課堂時間有限，這些問題沒能在課堂上深入探究，作品也沒能在課堂上繼續優化，留給學生課后思考、完善。

圖5

一節課的時間，學生以小組合作的方式，在問題驅動下，通過項目設計、項目實施、展示評價、反思修正，不斷調整項目實施方案，初步制作成了滑動變阻器，完成了改變小燈亮度的項目任務，獲得了成就感。課堂的學習目標從了解滑動變阻器的構造、學會使用滑動變阻器轉變為學會制作滑動變阻器。這個轉變，充分激發了學生學習的內驅力。學生在一遍遍的設計、實施、評價、反思、修正中實現深度學習。

三、結語

在常態課堂中開展微項目化研究，能夠大大提高學生的高階思維水平，高效達成常態課堂原定的教學目標，同時鍛煉了學生的團隊協作能力、創新思維能力以及綜合運用知識解決實際問題的能力，是落實學生核心素養的有效途經。蘇科版物理課本中有很多知識點可以設計成微項目化任務，只有在常態課堂中常態化開展項目化研究，才能有效提高課堂教學質量，有效促進深度學習，學生的創新實踐能力才能得到真正的提升。另外，值得注意的是，微項目化研究在常態課堂中的開展需要“量體裁衣”，除了要選擇合適的知識點，將其設計成可行的微項目化任務外，還要綜合考慮學情、所需的項目資源等，把握和平衡好學科內容與其所在真實的生活情境之間的關系等，這樣才能使微項目化研究在常態課堂中發揮真正效能。