基于項目式教學的物理科學思維培養(yǎng)的研究
——以“力與運動”單元為例

張 娛，曹冬梅

延安大學物理與電子信息學院，陜西 延安 716000

2022年版義務(wù)教育課程方案和課程標準深化了課程改革，強調(diào)了課程育人功能［1］。課程的育人功能要求充分體現(xiàn)學生的主體地位，以學生為中心，促進學生“核心素養(yǎng)”的發(fā)展。但在實際教學過程中，大部分教師仍采用傳統(tǒng)的講授方式，已經(jīng)遠遠不能滿足課標的要求，也不利于培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。因此，急需借鑒國際上先進的教學模式，并結(jié)合我國的教育現(xiàn)狀，建立能夠為我國課堂教學服務(wù)的新的教學模式。當前，西方發(fā)達國家流行的項目式教學模式可以彌補傳統(tǒng)教學模式的不足。項目式教學是一種較易實踐操作和執(zhí)行研究型學習的教學模式，它注重學生科學思維能力的培養(yǎng)，不僅能讓學生獲得知識，還能培養(yǎng)學生的分析、推理、歸納總結(jié)、質(zhì)疑創(chuàng)新等思維能力。

1 項目式教學在物理科學思維培養(yǎng)方面的優(yōu)勢

1.1 項目式教學

美國巴克（Buck）教育研究所把以課程標準為核心的“項目學習”描述為項目教學方法，學生通過對復(fù)雜、真實問題的探究過程和規(guī)劃、實施項目任務(wù)的過程，能夠掌握所需的知識和技能［2］。項目式教學先從學生感興趣的、有價值的具體項目出發(fā)，圍繞項目目標，將項目拆分為多個符合學生認知水平的問題。然后，學生在問題鏈的驅(qū)動下完成項目。最后，展示和評定項目成果［3］。項目式教學對跨學科和合作性任務(wù)的意義尤其顯著［4］，它有別于從教材出發(fā)的傳統(tǒng)教學，而是從項目出發(fā)，學生通過自主完成項目來獲取知識、提升能力。

依據(jù)項目式教學流程，可將項目式教學分為三個階段：（1）項目拆分；（2）項目執(zhí)行；（3）成果展示［3］。項目拆分階段是將復(fù)雜項目拆分為多個簡單的、符合學生認知水平的問題。項目執(zhí)行階段解決上述具體的問題，是項目目標和成果之間的橋梁。成果展示階段中，學生要對項目實施過程進行回顧，梳理實施過程中生成的一系列成果，整理總結(jié)為項目成果總報告。總之，項目式教學以具體的項目為導(dǎo)向、以問題為驅(qū)動，培養(yǎng)學生模型建構(gòu)、科學推理、質(zhì)疑創(chuàng)新等科學思維能力。

1.2 項目式教學在物理科學思維培養(yǎng)方面的優(yōu)勢

思維是大腦的固有功能，往往以分析、綜合、抽象、概括、比較、判斷、假設(shè)、推理、直覺、想象等形式對頭腦中的研究對象進行加工與處理，其培養(yǎng)需要進行相關(guān)訓(xùn)練才能完成［5］。在中小學思維教學內(nèi)容研究中，存在著一條從“學科知識—學科方法—思維方法”的“研究路徑”［6］。由于思維與知識之間并無直接聯(lián)系，通過“學科方法”的橋梁作用可以使思維與知識相聯(lián)系。物理科學思維包括模型建構(gòu)、科學推理、科學論證和質(zhì)疑創(chuàng)新等要素，它是物理學科核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容之一。物理科學思維的培養(yǎng)途徑主要有：創(chuàng)設(shè)生活模型，培養(yǎng)分析能力；多元問題引導(dǎo)，培養(yǎng)推理能力；思維導(dǎo)圖繪制，培養(yǎng)歸納演繹能力；創(chuàng)設(shè)質(zhì)疑情境，培養(yǎng)質(zhì)疑創(chuàng)新能力［7］。

項目式教學正是以學生感興趣的具體項目為依托，在真實的情境中創(chuàng)設(shè)生活模型，通過問題鏈驅(qū)動，學生參與項目的教學過程。因此，它是一種較好的培養(yǎng)物理科學思維的教學模式。首先，在項目拆分階段，需要將復(fù)雜的項目拆分為多個具體問題進行研究，考驗學生將復(fù)雜事物分解為簡單要素的能力，有利于學生分析思維能力的提升。其次，在項目執(zhí)行階段，具體問題的解決是一個猜想與邏輯推理的過程，既有利于培養(yǎng)學生的科學推理能力，也可以促進學生積極思考類似問題，對培養(yǎng)學生的質(zhì)疑創(chuàng)新能力有重要意義。最后，在成果展示階段，需要把項目成果整理成報告的形式展示，零散知識的整合有利于學生歸納推理能力的提升。另外，項目式教學模式還可以使思維過程顯性化，能明確思維類型，展現(xiàn)完整的思維過程［8］。

2 基于項目式教學的物理科學思維培養(yǎng)

2.1 “力與運動”單元教學內(nèi)容分析

蘇科版八年級物理教材第九章“力與運動”在初中物理中具有重要的地位。其重要性體現(xiàn)在，它是在“物體的運動”和“力”的基礎(chǔ)上，將運動和力聯(lián)系起來，并為第十章“壓強與浮力”的學習提供了理論基礎(chǔ)，起承上啟下的作用。第九章知識思維導(dǎo)圖如圖1所示，物體的運動狀態(tài)是表象，受力才是本質(zhì)，力是改變物體運動狀態(tài)的原因。圖1 對運動狀態(tài)進行了分類，并挖掘深層的受力因素，引出了牛頓第一定律，內(nèi)容之間的因果關(guān)系非常適合項目式教學。

圖1 “力與運動”單元思維導(dǎo)圖

2.2 項目式教學的各個環(huán)節(jié)對物理科學思維的培養(yǎng)

2.2.1 項目拆分階段

項目拆分是明確項目的具體任務(wù)和所要完成的成果。該階段需要將項目拆分為符合學生認知水平的問題。案例項目的主題為“探究小飛鏢運動與受力之間的關(guān)系”。通過引導(dǎo)學生動手制作小飛鏢，并通過飛鏢游戲，體會飛鏢運動過程中所蘊含的物理規(guī)律，進而達到“力與運動”章節(jié)學習的教學目標。根據(jù)項目主題，將項目拆分為三個任務(wù)，再把三個任務(wù)分解為九個具體問題，項目拆分結(jié)果如圖2所示。此階段注重考驗學生將復(fù)雜事物分解為簡單要素的能力，有利于學生分析思維能力的提升。

圖2 項目拆分圖

2.2.2 項目執(zhí)行階段

項目執(zhí)行階段主要是解決上述問題，是從項目目標到成果的橋梁，是項目式教學的關(guān)鍵階段。項目的執(zhí)行可分為三個具體環(huán)節(jié)：

（1）制作手工小飛鏢。教師提供若干材料，學生通過自主上網(wǎng)搜集資料、小組討論或小組合作學習的形式，選擇合適的材料并完成小飛鏢的制作。從生活情境出發(fā)，讓學生多動手、勤觀察，自主完成小飛鏢的制作，充分發(fā)揮學生的自主性，有利于培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。

（2）對應(yīng)飛鏢的不同運動形式，分析其運動過程并對其進行劃分。讓學生進行飛鏢投擲游戲，將飛鏢看作質(zhì)點，在游戲過程中研究分析飛鏢的運動，注重培養(yǎng)學生“模型建構(gòu)”的科學思維。

（3）各個階段的受力分析，形成力與運動關(guān)系的正確觀念。在教師的指導(dǎo)下，學生主動思考，相互交流，從表及里，建立力與運動的本質(zhì)聯(lián)系。在真實的投擲飛鏢生活情境中，從實驗現(xiàn)象出發(fā)，帶領(lǐng)學生猜想并邏輯推理，進而得出結(jié)論，可培養(yǎng)學生“科學推理”的思維能力。

2.2.3 成果展示階段

成果展示是項目式教學的最后一個階段，學生要在該階段回顧項目實施過程、歸納概括項目拆分與項目執(zhí)行階段的學習、分析物理概念和規(guī)律間的聯(lián)系、梳理項目實施過程中生成的一系列成果并整理總結(jié)為項目成果總報告。本項目的成果最終以力與運動的教具和項目成果報告的形式展示，鍛煉了學生整合物理知識的能力，也培養(yǎng)了學生歸納總結(jié)的科學思維能力。

3 基于項目式教學的“力與運動”單元教學活動設(shè)計

3.1 項目背景

項目源于街市上飛鏢投擊靶子的游戲，擊中靶子會有獎品。那么，如何提高投靶命中率？經(jīng)過分析，它主要涉及物理中力與運動關(guān)系的知識。因此，設(shè)計了初中物理“力與運動”單元教學內(nèi)容的項目式教學，項目主題為“探究飛鏢運動過程中力與運動的關(guān)系”。

3.2 “力與運動”單元教學活動設(shè)計

“力與運動”單元教學活動設(shè)計如表1所示。

表1 “力與運動”教學設(shè)計

4 結(jié)束語

項目式教學的各個環(huán)節(jié)對物理科學思維的培養(yǎng)都具有重要意義。項目拆分階段有利于提升學生的分析思維能力；項目執(zhí)行階段有利于培養(yǎng)學生的科學推理能力；成果展示階段有利于增強學生的歸納推理能力。項目完成后，學生物理思維邏輯的嚴密性得到提升，質(zhì)疑創(chuàng)新能力得到增強。在此教學模式下，學生的合作交流能力、動手實踐能力、社會適應(yīng)能力都顯著提高。也可通過計算機仿真實驗進行此項目，將物理學與信息技術(shù)高度融合，發(fā)揮項目式教學的跨學科優(yōu)勢，讓學生獲得親身體驗，實現(xiàn)“做中學”。