基于項目式教學的物理科學思維培養的研究——以“力與運動”為例

摘要：《義務教育物理課程標準（2022年版）》強調培養學生的核心素養，包括物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度和責任.科學思維作為其中的關鍵組成部分，對于學生理解自然現象、解決問題及做出理性判斷具有不可估量的價值.項目式教學能夠將物理教學內容與學科核心素養發展融為一體，有助于培養學生的模型建構、科學推理、科學論證和質疑創新能力.基于此，文章以“力與運動”為例，以項目式教學為抓手，在分析項目式教學應用于物理教學的可行性后，探究物理科學思維培養路徑，以期為一線教師提供參考，高效培養學生的科學思維.

關鍵詞：項目式教學；科學思維；力與運動

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2024）26-0076-03

科學思維不僅能夠促進學生邏輯推理能力的發展，還能夠激發學生對科學知識的好奇心和探索欲，為終身學習奠定堅實的基礎.然而，在初中物理教學實踐中，傳統講授式教學方法在一定程度上限制了學生科學思維的發展.因此，探索并實踐有效的教學方法，顯得尤為重要.項目式教學作為一種以學生為中心的教學模式，通過設置真實任務，鼓勵學生在做中學、學中思，恰好為科學思維的培養提供了一個理想的平臺.因此，教師應該積極轉變教學理念，充分將項目式教學融入初中物理教學中，這對培養學生的科學思維具有重要意義.

1項目式教學應用于物理學科教學的可行性分析

項目式教學作為一種強調實踐、探索與合作的學習模式，其在物理學科教學中的應用展現了獨特的優勢.物理作為一門實驗科學，其理論知識的建立與驗證根植于豐富的觀察實驗之中.項目式教學恰好與物理學科這一特性高度契合，通過設計與現實生活緊密聯系的項目任務，如設計簡單的機械裝置、探究物體運動狀態變化的規律等，不僅能夠加深學生對物理概念和原理的理解，還能激發他們的好奇心與探索欲，使學習過程更加生動有趣.

從教學內容的角度來看，物理課程包含諸多適02wnkeGWpew+sVZxwT6Tk17QW+0yRFkWpnaN4o/Aiks=合項目式學習的主題，如力學、光學、電磁學等，這些主題均可轉化為具體可操作的項目，讓學生在動手實踐中體驗物理規律的美妙與實用性.項目式教學鼓勵學生主動建構知識體系，而非被動接受，這種“做中學”的方式有助于學生形成深刻而持久的記憶，促進深度學習.從技術角度看，技術的快速發展為項目式教學在物理學科的應用提供了強大支撐.數字化實驗工具、仿真軟件、在線數據庫等現代科技資源，使得學生能夠在安全、高效的前提下進行更為復雜和精確的實驗操作，模擬難以直接觀測的物理現象，擴展了學習的廣度與深度［1］.此外，項目式教學強調的跨學科整合能力，對于物理教學同樣至關重要.物理學與其他學科如數學、工程學乃至藝術的交叉融合，能夠促進學生綜合運用多領域知識解決實際問題，這種跨學科的視角有利于培養學生的科學素養.

2基于項目式教學的物理科學思維培養路徑分析

2.1情境創設，激發探索欲

在項目式教學框架下，情境創設是激發學生探索欲望、啟動科學思維引擎的首要步驟.情境學習理論認為，學習發生在特定的社會文化環境中，通過參與實踐和與他人的互動，學習者能更有效地掌握知識.創設情境能夠使學習內容與學生的生活經驗、興趣愛好相聯系，從而提升學生的學習動機［2］.這種由內而外的學習動力是科學思維培養的寶貴起點.因此，教師在開展項目式教學時，應充分利用情境創設的辦法，激發學生的探索欲.以滬科版初中物理八年級全一冊第七章《力與運動》為例，教師可以利用多媒體展示奧運會競賽圖片與生活中的平衡現象，在視覺沖擊中使學生領會自然界中的奇妙與和諧.比如，展示跳水運動員空中翻轉的精彩瞬間，引導學生思考力與運動的關系；展示體操運動員在平衡木上的精湛技藝，啟發學生思考重心、穩定性和力矩等物理概念在維持平衡中起到的關鍵作用.

2.2問題導向，驅動自主學習

問題導向學習理論基礎是建構主義學習理論，該理論強調學習者通過與環境的互動，主動構建個人知識體系.以問題為導向的學習，實質上是一個模型建構的過程，學生在解決具體問題的過程中，不斷調整和完善自己對物理概念的理解框架，這不僅能夠促進知識的深層理解，還能夠提升自主學習能力.因此，教師在利用情境吸引學生進入學習狀態后，應該以提問的方式或者構建問題情境的方式驅動學生自主學習，完成模型建構.以滬科版初中物理八年級全一冊第七章《力與運動》為例，教師可以讓學生思考下面一段表述的不當之處：“小明用力推水平路面上的一輛三輪車，三輪車紋絲不動，因為他的推力比摩擦力小.小明又叫來小軍幫他一起推車，三輪車最終被推動了，他們松手后，三輪車接著向前運動了一段距離，這是因為三輪車產生了慣性.”教師充分傾聽學生的觀點，記錄下學生表述中的錯誤，并利用電子白板展示本章的學習目標作為指引，如“理解二力平衡條件；理解牛頓第一定律；能夠用物體的慣性說明自然界和生活中的有關現象；知道物體運動和力之間的關系.”引導學生進入自查自糾階段，幫助學生自我校正理解偏差.

2.3實踐操作，促進深化理解

皮亞杰的認知發展理論強調，個體通過與環境的互動獲得知識，特別是通過“同化”與“順應”的過程，使認知結構得以豐富和重構.實踐操作不僅是理論知識向實際技能轉化的橋梁，更是深化科學思維的關鍵環節，其本質上是學生科學論證的過程，從而使學生在操作中驗證理論、發現問題、調整假設［3］.以滬科版初中物理八年級全一冊第七章《力與運動》為例，教師可以設計“自制斜面實驗”，用以探究影響物體下滑速度的因素.學生需親手搭建斜面，測量不同傾角、不同材質表面條件下物體下滑的時間，記錄數據并分析.具體而言，學生首先根據理論預期設定假設，如斜面角度增大時物體下滑速度會加快.隨后，通過精確測量、控制變量、收集實驗數據，對收集到的數據進行分析，比較不同條件下的結果，驗證或修正原有假設.如果實驗結果顯示斜面角度與下滑時間的關系并非線性增加，學生就需要進一步探討是否因摩擦力的變化或測量誤差導致，這一過程促使他們深入思考，提升問題解決能力，無疑為科學思維培養提供堅實的基礎.

2.4合作交流，促進思維碰撞

維果茨基的社會文化理論強調，個體的認知發展是在與更有能力的同伴或成人互動中發生的.通過這種基于“最近發展區”的合作，學生能夠達到更高的認知水平.因此，教師在項目式教學中應該注重小組合作學習，組織學生圍繞實驗中遇到的疑惑與挑戰進行深入探討，促進學生之間合作交流.例如，針對上述實驗中“斜面角度與下滑時間關系非線性增加”的異?，F象，教師可以引導學生在小組內開展二次探究，深化思維訓練.首先，教師引導各小組回顧實驗設計與操作過程，識別可能導致偏差的潛在因素.其次，引導小組成員分工合作，有的負責查閱相關文獻或教科書，尋找理論依據以解釋觀察到的現象；有的負責設計補充實驗，專門測試摩擦力變化或測量誤差對結果的具體影響，比如通過改變滑塊材料或使用更精密的計時工具重復實驗，以驗證之前的假設.最后，教師可以引導學生進行跨小組的比較分析，探討不同小組實驗結果的異同及其背后的原因，理解實驗條件的微小差異導致的結果差異.

2.5RAvvZiPCDld/8tvW1TZmQOsFpX7tE+a3Ww27dxqxd1w=反思總結，提升批判性思維

學習是一個循環往復的過程，其中反思是連接經驗與思維，進而產生新知識的重要途徑.尤其是經過小組合作學習后的反思總結，能夠促使學生從多個維度審視學習經歷，質疑假設，評估證據，在批判性思維上取得顯著進步［4］.因此，教師應該反思總結融入項目式教學中的收尾階段，從而使學生深入理解，實現自我提升.例如，在上述小組合作學習之后，教師應先引導學生回顧整個項目過程，從最初的假設提出、實驗設計、數據收集，到合作交流中的問題解決，再到最終的發現與修正.通過時間線的方式，幫助學生系統梳理每一階段的收獲與挑戰.接著，重點引導學生反思在小組合作中遇到的分歧與解決策略，如討論為何某些小組對于摩擦力影響的解釋存在差異，是源于實驗操作的細微差別，還是對理論理解的不同？促使學生從多角度分析問題，理解科學結論的不確定性，以及在不確定性中尋找最合理解釋的方法，這正是批判性思維的核心所在.而教師可以進一步讓學生撰寫個人或小組的反思報告，詳細記錄實驗中的觀察、分析過程中的推理、遇到的問題及解決方案，以及個人的學習感悟，使學生的批判性思維具象化［5］.

2.6創新展示，激發創造力

在情境創設、問題引導、實踐探究、合作交流、反思總結等環節后的創新展示環節，為學生提供了一個展現學習成果的舞臺，是激發學生創造力、提升科學思維的重要契機.在準備展示環節過程中，教師需要促使學生深度整合知識，引導學生整合前期實驗數據、理論分析及團隊討論的精華.同時，引導學生思考傳達信息的創新方法，在思考過程中

培養學生的創新思維和表達能力.學生在創新展示環節，可以設計各種富有創意的項目，如制作一個物理科普視頻，以動畫形式解釋摩擦力如何影響物體運動；或開發一個交互式模擬程序，讓用戶可以調整斜面角度、物體質量等參數，直觀看到對下滑時間的影響；或制作微型過山車模型，通過調整軌道形狀和車輛設計，來展示動能、勢能轉換與摩擦力的影響，在多樣的創新展示活動中強化科學思維.

3結束語

將項目式教學應用于初中物理教學，有利于培養學生的科學思維能力.在教學實踐中，教師應該轉變教學理念，積極應用并不斷驗證項目式教學在其他物理單元的適用性，探索多樣化的評價體系以準確衡量科學思維的培養成效，同時長期跟蹤研究，評估該教學模式對學生后續學習及職業生涯的影響.只有這樣，才能保證學生具備成熟的科學思維，進而為未來的學習和發展奠定堅實的基礎.

參考文獻：［1］ 張娛，曹冬梅.基于項目式教學的物理科學思維培養的研究：以“力與運動”單元為例［J］.物理教學探討，2023，41（11）：67-71.

［2］ 陳瀛洲.核心素養導向下高中物理項目式教學實踐研究［J］.教學管理與教育研究，2023，8（15）：122-124.

［3］ 趙彬斌，趙倩，蔡文秀.初中物理教學中開展項目式學習教學策略研究：以初中物理學科“簡單機械”教學為例［J］.新課程教學（電子版），2023（7）：32-34，67.

［4］ 李帆.微型項目式教學在初中物理教學中的應用：以“光的反射”為例［J］.湖南中學物理，2022，37（6）：25-27，33.

［5］ 唐珊珊，李衛東.基于項目教學培養科學思維能力：以“力的合成”教學過程為例［J］.求知導刊，2020（29）：83-84.

［責任編輯：李璟］