基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的初中物理項(xiàng)目學(xué)習(xí)課例研究

摘 要：“核心素養(yǎng)”理念認(rèn)為，學(xué)生需要具備跨學(xué)科的能力，在解決問題和面對挑戰(zhàn)時(shí)能夠應(yīng)對自如.項(xiàng)目教學(xué)是一種能夠培養(yǎng)學(xué)生成為具備“核心素養(yǎng)”優(yōu)秀人才的有效方式，它不同于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，可使學(xué)生在獨(dú)立探究的過程中逐漸掌握知識、技能，提升綜合素養(yǎng)和能力.

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；初中物理；課例研究

中圖分類號：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）29-0077-03

收稿日期：2023-07-15

作者簡介：沈晴（1991.9-），女，江蘇省蘇州吳江人，本科，中學(xué)二級教師，從事初中物理教育教學(xué)研究.

在傳統(tǒng)的初中物理教學(xué)中，教師往往通過單一講授的形式向?qū)W生傳授物理知識，很大程度上忽視了學(xué)生的主體地位，大部分學(xué)生只能掌握物理基礎(chǔ)知識，對其背后的本質(zhì)了解不夠深入，不利于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng).在現(xiàn)代教育中，初中物理教學(xué)應(yīng)該更加注重學(xué)生的主體地位，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主要參與者，培養(yǎng)他們的思維能力、創(chuàng)新精神、自主學(xué)習(xí)和自主思考的能力.

1 項(xiàng)目學(xué)習(xí)提升學(xué)生核心素養(yǎng)的意義

物理學(xué)科核心素養(yǎng)是指對學(xué)生而言，具備關(guān)鍵技能和知識后，可用于解決現(xiàn)實(shí)世界中的物理問題和應(yīng)用于相關(guān)領(lǐng)域，包括但不限于：基本物理學(xué)概念和原理的理解，包括運(yùn)動、力、能量、電磁學(xué)、熱力學(xué)等方面；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理，包括實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理和分析、誤差分析等方面；數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的應(yīng)用能力，包括使用數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)工具解決物理問題；科學(xué)思維和科學(xué)方法，包括觀察、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集和分析、理論解釋和預(yù)測等方面；團(tuán)隊(duì)合作和溝通能力，包括與他人合作和交流，分享經(jīng)驗(yàn)和想法.這些素養(yǎng)對于物理學(xué)科學(xué)生的學(xué)術(shù)研究和職業(yè)發(fā)展都具有重要意義^[1].

通過設(shè)計(jì)初中物理項(xiàng)目學(xué)習(xí)課例來提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，其主要內(nèi)容包括：第一，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力.物理需要學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察、數(shù)據(jù)分析等過程，這些活動需要學(xué)生具備科學(xué)思維能力，如獨(dú)立思考、問題解決、推理、創(chuàng)新等，這些能力的培養(yǎng)不僅有利于學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)科，也有助于其他學(xué)科的學(xué)習(xí).第二，提高學(xué)生實(shí)踐能力.物理學(xué)習(xí)需要學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)和觀察來驗(yàn)證理論知識，要求學(xué)生具備一定的實(shí)踐能力.學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中需要學(xué)習(xí)正確使用實(shí)驗(yàn)器材和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，從而提高其實(shí)踐能力.第三，增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識的能力.物理學(xué)科需要學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識進(jìn)行計(jì)算和解決問題.通過物理學(xué)習(xí)，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)知識的實(shí)際應(yīng)用，并鍛煉運(yùn)用數(shù)學(xué)知識的能力.第四，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)精神.物理學(xué)習(xí)需要學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，這要求學(xué)生具備探究精神.通過實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生可以不斷發(fā)現(xiàn)問題，從而進(jìn)一步提高其實(shí)驗(yàn)精神.第五，提高學(xué)生學(xué)科綜合素養(yǎng).物理學(xué)科中會涉及到其他學(xué)科的知識和技能，如數(shù)學(xué)、化學(xué)、地理等.通過物理學(xué)習(xí)，學(xué)生可以積累其他學(xué)科的知識和技能，從而提高其學(xué)科綜合素養(yǎng).綜上所述，初中物理項(xiàng)目學(xué)習(xí)可以提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，對學(xué)生未來的發(fā)展具有重要的促進(jìn)作用^[2].

2 初中物理項(xiàng)目學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)原則和流程

2.1 初中物理項(xiàng)目學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)原則

2.1.1 確保實(shí)驗(yàn)安全

物理實(shí)驗(yàn)有時(shí)涉及高溫、高壓、高電壓等較為危險(xiǎn)的情況，這就要求實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)者在項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮實(shí)驗(yàn)安全問題.

2.1.2 確保實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性

實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可重復(fù)性是科學(xué)研究的基礎(chǔ)，而初中物理學(xué)習(xí)也同樣需要遵循這個原則.因此，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，需要嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件，避免人為誤差的出現(xiàn)，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性.

2.1.3 兼顧實(shí)用性和趣味性

在初中物理學(xué)習(xí)中，單純地讓學(xué)生通過理論學(xué)習(xí)是很難取得良好效果的，一個好的物理項(xiàng)目應(yīng)該兼顧實(shí)用性和趣味性，通過親身實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生感受理論知識的應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)增加學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)的興趣和熱情.

2.1.4 注重實(shí)驗(yàn)的一體化

初中物理學(xué)習(xí)是一個系統(tǒng)性的過程，理論知識和實(shí)驗(yàn)技能相互交織，一個好的物理項(xiàng)目應(yīng)該能夠?qū)?shí)驗(yàn)與理論相結(jié)合，讓學(xué)生更好地理解和掌握物理知識.

2.1.5 注重思維習(xí)慣的培養(yǎng)

物理學(xué)習(xí)中要引導(dǎo)學(xué)生形成條理清晰、邏輯嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S習(xí)慣，對學(xué)生學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有重要意義.

2.1.6 注重個性化的發(fā)展

每個學(xué)生都有自己的特點(diǎn)和擅長領(lǐng)域，教師應(yīng)該充分發(fā)掘?qū)W生的個性化特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生探索自己感興趣的物理方面，從而更好地開發(fā)學(xué)生的潛力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力.

2.2 初中物理項(xiàng)目學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)流程

2.2.1 確定實(shí)驗(yàn)課題

物理學(xué)科的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通常在教材中都有詳細(xì)的介紹和案例，如選擇物理常識中的簡單物理實(shí)驗(yàn)，如自由落體實(shí)驗(yàn)、杠桿原理實(shí)驗(yàn)等.根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，確定本次實(shí)驗(yàn)課題，如自由落體實(shí)驗(yàn)中重力加速度的測算、杠桿原理的驗(yàn)證等，通過確定實(shí)驗(yàn)課題，有利于學(xué)生聚焦實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)和任務(wù)，提高學(xué)習(xí)效率.

2.2.2 制定實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)方案是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的重要依據(jù)，它要考慮到實(shí)驗(yàn)需求、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)材料以及實(shí)驗(yàn)安全等方面因素.制定實(shí)驗(yàn)方案需要根據(jù)課題的性質(zhì)和學(xué)生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，充分考慮實(shí)驗(yàn)的可行性和實(shí)用性.

2.2.3 實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作

在開始實(shí)驗(yàn)之前，需要完成實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作，包括實(shí)驗(yàn)器材的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)環(huán)境的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)人員的分配以及每個實(shí)驗(yàn)員對實(shí)驗(yàn)過程的了解和掌握.對于物理實(shí)驗(yàn)而言，還可以配置模擬器等模擬工具，進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn).

2.2.4 實(shí)驗(yàn)的實(shí)施與記錄

實(shí)驗(yàn)的實(shí)施是實(shí)驗(yàn)流程的核心環(huán)節(jié)，要確保所有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到準(zhǔn)確的測量和記錄.在實(shí)驗(yàn)過程中，需要嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)方案的步驟及每個步驟的時(shí)間，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果可重現(xiàn)，便于后續(xù)數(shù)據(jù)的評估和分析.

2.2.5 數(shù)據(jù)處理和分析

物理實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析需要采用科學(xué)的方法來保證得到可信的結(jié)論.在計(jì)算數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)注意計(jì)算細(xì)節(jié)、準(zhǔn)確度和誤差，以獲取更加精確和可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)論.

2.2.6 總結(jié)和反思

在實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行總結(jié)和反思，反思困難和不足，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的優(yōu)勢和缺點(diǎn)，并給出下次實(shí)驗(yàn)的建議，舉一反三，發(fā)現(xiàn)科學(xué)的新穎想法和解決方案.

3 初中物理項(xiàng)目學(xué)習(xí)的課例設(shè)計(jì)和實(shí)施

3.1 初中物理項(xiàng)目學(xué)習(xí)的課例設(shè)計(jì)——以電動機(jī)制作為例

3.1.1 授課目標(biāo)

（1）了解電動機(jī)的基本原理；

（2）掌握電路的基本構(gòu)成和組裝方法；

（3）制作一個簡單的電動機(jī)并了解其工作原理.

3.1.2 授課過程

【引入】

①向?qū)W生介紹電動機(jī)的概念和作用；

②讓學(xué)生了解電流對磁場的影響和電磁感應(yīng)現(xiàn)象.

【講解原理】

①講解通向電動機(jī)的電路組成；

②講解電流對磁場的影響和電磁感應(yīng)現(xiàn)象；

③講解電動機(jī)中的旋轉(zhuǎn)原理.

【制作電動機(jī)的步驟講解】

①將銅線繞在牙簽上，使其成為一個圓環(huán)并留出兩端；

②取一塊彈簧鐵釘，彎成U形；

③將銅線圓環(huán)插入鐵釘兩端間的縫中，固定；

④將一個磁環(huán)分別插在銅線圓環(huán)的兩側(cè)，讓磁環(huán)靠在圓環(huán)上并略微接觸；

⑤在牙簽兩個端點(diǎn)之間的線圈上繞上銅線，與銅線圓環(huán)相連；

⑥將電池和電線以適當(dāng)?shù)姆绞竭B接到電動機(jī)的銅線圓環(huán)上；

⑦通過改變電源極性，觀察電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向.

【實(shí)踐應(yīng)用】

①讓學(xué)生嘗試制作一個電動車，使用電動機(jī)作為動力源；

②讓學(xué)生思考如何利用電動機(jī)來實(shí)現(xiàn)更多的應(yīng)用.

3.2 電動機(jī)制作實(shí)驗(yàn)具體實(shí)施方法

電動機(jī)作為物理學(xué)的重要實(shí)驗(yàn)之一，在制作電動機(jī)的實(shí)驗(yàn)中，同學(xué)們可以直觀地感受到實(shí)驗(yàn)步驟的每個環(huán)節(jié)，從而制作出一個小型電動機(jī)，也為其他物理實(shí)驗(yàn)提供一定的參考.

3.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

銅線、磁鐵、螺絲釘、電池、牛油紙、軟木、鐵光軸心等.

3.2.2 實(shí)驗(yàn)過程

（1）將一根長的銅線繞在光軸上，然后將銅線兩端沿順時(shí)針方向彎成U型，并在其中間留下一段幾乎垂直的銅線；

（2）將U型末端的銅線平鋪在磁鐵上，并用鉗子將末端部分彎向至幾乎垂直的銅線，在整個銅線的左側(cè)電流向下，在它的右側(cè)電流向上；

（3）夾起幾乎垂直的銅線部分，擰上放在紙片上的螺絲釘，并將青銅簇向下沿光軸固定在軟木蓋上；

（4）用細(xì)麻線纏住銅線繞在軟木蓋上的木頭，并將銅線末端穿過這個木頭孔.這樣就讓我們用手搖轉(zhuǎn)光軸的時(shí)候，銅線的旋轉(zhuǎn)可以同時(shí)旋轉(zhuǎn)鉆孔和軟木蓋；

（5）在固定在軟木蓋上的銅線末端加上電池的彈簧電極，并將電池另一端的銅片極夾住軟木蓋，以獲得原料；

（6）觀察現(xiàn)象，手搖轉(zhuǎn)光軸.如果所有組件工作正常，電動機(jī)就應(yīng)該開始工作.

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

學(xué)生通過以上步驟，可以設(shè)計(jì)出一個小型電動機(jī).在給予電池磁場的情況下，當(dāng)通過銅線的電流流出時(shí)，磁鐵便向銅線所在的方向運(yùn)動，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn).同樣，當(dāng)銅線離開磁鐵時(shí)，它會因靜電力和慣性而繼續(xù)旋轉(zhuǎn)^[3].

初中物理項(xiàng)目學(xué)習(xí)是學(xué)生有效獲取物理知識的方式之一，學(xué)生通過在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題、觀察現(xiàn)象、提出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、收集數(shù)據(jù)等一系列活動，提升科學(xué)思維能力、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，進(jìn)而提升學(xué)生的核心素養(yǎng).

參考文獻(xiàn)：

[1] 王瀟瀟.核心素養(yǎng)背景下初高中物理教學(xué)銜接實(shí)踐研究[D].洛陽：洛陽師范學(xué)院，2022.

[2] 毛婷婷.任務(wù)驅(qū)動型中考物理復(fù)習(xí)課例研究實(shí)踐[D].上海：華東師范大學(xué)，2022.

[3] 劉潤芝.探究式教學(xué)在初中物理課堂教學(xué)中的實(shí)踐研究[D].銀川：寧夏大學(xué)，2019.

[責(zé)任編輯：李 璟]