核心素養(yǎng)導(dǎo)向下初中物理項目式學(xué)習(xí)實踐策略探究

摘要：隨著教育改革的不斷推進(jìn)，核心素養(yǎng)的培養(yǎng)成為初中物理教學(xué)的重要目標(biāo).項目式學(xué)習(xí)作為一種創(chuàng)新的教學(xué)方式，為落實核心素養(yǎng)提供了有效途徑.文章以初中物理綜合實踐活動“設(shè)計和制作投石機”為例，深入探究核心素養(yǎng)導(dǎo)向下初中物理項目式學(xué)習(xí)的實踐策略，并通過分析該項目活動各階段的實施過程，闡述如何培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究以及科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等核心素養(yǎng)，旨在為初中物理教學(xué)提供有益參考，提升教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展.

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；初中物理；項目式學(xué)習(xí)

中圖分類號：G632文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1008-0333（2025）09-0104-03

在當(dāng)今教育領(lǐng)域，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)已成為基礎(chǔ)教育的核心任務(wù)[1].初中物理學(xué)科核心素養(yǎng)涵蓋物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等多個維度，它要求學(xué)生不僅要掌握物理知識，更要具備運用物理知識解決實際問題的能力以及正確的科學(xué)價值觀[2].然而，傳統(tǒng)的初中物理教學(xué)模式往往側(cè)重于知識的灌輸，學(xué)生被動接受知識，缺乏主動探究和實踐的機會，難以有效培養(yǎng)核心素養(yǎng).項目式學(xué)習(xí)具有真實情境、問題驅(qū)動、跨學(xué)科融合及學(xué)生自主探究等特點，為改變這一現(xiàn)狀提供了可能.“設(shè)計和制作投石機”這一綜合實踐活動，融合了力學(xué)、能量轉(zhuǎn)化等多方面的初中物理知識，具有很強的趣味性和實踐性，是開展項目式學(xué)習(xí)、培養(yǎng)核心素養(yǎng)的理想載體.

1“設(shè)計和制作投石機”項目式學(xué)習(xí)活動設(shè)計

1.1抓住契合點，確定項目主題

初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)強調(diào)學(xué)生要理解力學(xué)、能量等相關(guān)知識，并能將其應(yīng)用于解決實際問題.“設(shè)計和制作投石機”項目涉及力的作用、杠桿原理、彈性勢能與動能的轉(zhuǎn)化等知識點，與課程標(biāo)準(zhǔn)高度契合，為學(xué)生鞏固和拓展物理知識提供了良好平臺.

投石機作為古代戰(zhàn)爭中的神奇器械，本身具有很強的趣味性，容易激發(fā)學(xué)生的好奇心和探究欲望.因此，讓學(xué)生親手設(shè)計和制作投石機，能切實鍛煉他們的動手實踐能力，將理論知識轉(zhuǎn)化為實際成果，符合初中學(xué)生活潑好動、喜歡動手操作的特點.

1.2聚焦關(guān)鍵點，設(shè)定項目目標(biāo)

學(xué)生要掌握投石機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，理解杠桿平衡條件在投石機中的應(yīng)用，能準(zhǔn)確識別和分析投石機工作過程中涉及的力、能量轉(zhuǎn)化等物理現(xiàn)象.同時，學(xué)生要學(xué)會使用常見工具進(jìn)行材料加工，掌握制作簡單物理模型的技能，按照設(shè)計方案成功制作可運行的投石機模型.

在項目實施過程中，學(xué)生要學(xué)會運用科學(xué)探究的方法，從提出問題、猜想假設(shè)到設(shè)計方案、進(jìn)行實驗制作、收集數(shù)據(jù)以及分析評估等環(huán)節(jié)有序推進(jìn)項目.學(xué)生還要學(xué)會培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作能力，通過小組分工合作共同完成投石機的設(shè)計制作任務(wù)，學(xué)會與他人溝通交流，提高解決問題的能力，面對制作過程中的困難如結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、射程不理想等問題能自主尋找解決辦法.教師要提升學(xué)生對物理學(xué)科的興趣，讓他們感受到物理知識在實際生活中的強大作用，增強學(xué)習(xí)物理的自信心.

1.3立足落腳點，踐行項目實施

1.3.1項目啟動階段

教師通過播放古代戰(zhàn)爭中投石機大展神威的視頻資料，或展示投石機的圖片、實物模型等，創(chuàng)設(shè)生動有趣的情境，激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心，引出“設(shè)計和制作投石機”項目主題.隨后，組織學(xué)生自由分組，每組推選一名組長，明確小組分工，如資料搜集員、設(shè)計繪圖員、制作操作員、測試記錄員等，為項目的順利開展做好準(zhǔn)備.

1.3.2知識準(zhǔn)備階段

教師引導(dǎo)學(xué)生回顧和學(xué)習(xí)與投石機相關(guān)的物理知識，如通過課堂講解、實驗演示等方式重溫杠桿原理、彈性勢能等內(nèi)容.同時，組織學(xué)生查閱資料，了解古代投石機的不同類型、結(jié)構(gòu)特點以及歷史應(yīng)用等方面的知識，拓寬學(xué)生的知識面，為后續(xù)的方案設(shè)計奠定堅實的理論基礎(chǔ).

1.3.3方案設(shè)計階段

各小組學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識，結(jié)合項目要求，展開討論并設(shè)計投石機的具體方案.在這個過程中，學(xué)生要繪制投石機的設(shè)計草圖，詳細(xì)標(biāo)注各部件的尺寸、材料以及相互連接方式等信息，確定選用的制作材料，分析投石機工作時的能量轉(zhuǎn)化過程以及力的作用情況.同時，教師要在旁巡視指導(dǎo)，及時解答學(xué)生的疑問，對學(xué)生的設(shè)計思路和方案提出合理的建議和修改意見.

1.3.4制作與調(diào)試階段

學(xué)生按照設(shè)計方案，動手選取合適的材料，如木板、橡皮筋、螺絲等，利用工具進(jìn)行投石機模型的制作，制作過程如圖1所示.在制作過程中，可能會遇到諸多困難，比如材料加工尺寸不準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)組裝不穩(wěn)定、投石機射程達(dá)不到預(yù)期等問題.此時，教師鼓勵學(xué)生通過小組討論、再次查閱資料、調(diào)整設(shè)計方案等方式自主解決問題，不斷調(diào)試投石機，優(yōu)化其性能，使其能夠正常穩(wěn)定地工作，實現(xiàn)預(yù)期的投石功能.

1.3.5成果展示與評價階段

各小組完成投石機模型制作后，輪流進(jìn)行成果展示.展示內(nèi)容包括介紹本小組投石機的設(shè)計思路、獨特之處、制作過程以及最終實現(xiàn)的功能等，現(xiàn)場演示投石機的投石操作，展示其射程、準(zhǔn)確性等性能指標(biāo)，如圖2所示.然后，采用多元評價方式，包括學(xué)生自評、互評以及教師評價，從物理原理運用的準(zhǔn)確性、制作工藝的精細(xì)程度、設(shè)計的創(chuàng)新性、團(tuán)隊協(xié)作的默契程度等多個維度，對各小組的項目成果進(jìn)行評價，肯定優(yōu)點，指出不足，讓學(xué)生在評價中進(jìn)一步反思和提升.

2核心素養(yǎng)導(dǎo)向下項目式學(xué)習(xí)實踐策略

2.1基于物理觀念培養(yǎng)的策略

2.1.1強化物質(zhì)觀念

在“設(shè)計和制作投石機”項目中，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注投石機不同部件所選用的材料，通過對比不同材料制作的投石機在性能上的差異，學(xué)生能夠深刻理解物質(zhì)的屬性對物體功能的影響，強化物質(zhì)觀念.

2.1.2深化運動與相互作用觀念

讓學(xué)生詳細(xì)分析投石機投擲石塊時各個部件之間的力的傳遞，以及石塊受力后的運動狀態(tài)變化，深化學(xué)生對運動與相互作用觀念的理解.

2.1.3凸顯能量觀念

組織學(xué)生重點探討投石機工作過程中能量的轉(zhuǎn)化情況，從拉緊橡皮筋儲存彈性勢能，到釋放時彈性勢能轉(zhuǎn)化為投石臂的動能，再傳遞給石塊轉(zhuǎn)化為石塊的動能和重力勢能等過程，鼓勵學(xué)生運用能量守恒定律去解釋和預(yù)測投石機的性能變化.

2.2聚焦科學(xué)思維培養(yǎng)的策略

2.2.1引導(dǎo)模型建構(gòu)

在方案設(shè)計階段，教師引導(dǎo)學(xué)生將實際的投石機簡化為物理模型，比如把投石機的投石臂看作杠桿，明確支點、動力臂、阻力臂等要素，通過分析這個杠桿模型來理解投石機省力與否，以及如何調(diào)整結(jié)構(gòu)能提高投石效果.

2.2.2促進(jìn)科學(xué)推理與論證

鼓勵學(xué)生在項目實施過程中進(jìn)行科學(xué)推理，例如，根據(jù)杠桿原理推理出增加投石臂長度、減小阻力臂長度可能會增大投石機的射程，然后通過實際制作不同規(guī)格的投石機模型并進(jìn)行多次投石實驗，收集石塊射程的數(shù)據(jù)，運用控制變量法等科學(xué)方法進(jìn)行分析，驗證推理的正確性，完成科學(xué)論證過程.

2.2.3鼓勵質(zhì)疑創(chuàng)新

營造開放的課堂氛圍，鼓勵學(xué)生對傳統(tǒng)的投石機設(shè)計提出疑問，思考是否有其他的結(jié)構(gòu)形式、能量儲存方式等可以提高投石機的性能.教師引導(dǎo)學(xué)生通過小組討論、查閱資料、制作簡易模型進(jìn)行可行性測試等方式，對創(chuàng)新想法進(jìn)行探究，培養(yǎng)學(xué)生敢于突破常規(guī)、勇于創(chuàng)新的科學(xué)思維.2.3助力科學(xué)探究培養(yǎng)的策略

2.3.1遵循科學(xué)探究流程開展項目活動

嚴(yán)格按照科學(xué)探究的各個環(huán)節(jié)來組織“設(shè)計和制作投石機”項目，從最初學(xué)生對投石機射程、穩(wěn)定性等方面提出問題開始，引導(dǎo)學(xué)生基于已學(xué)物理知識進(jìn)行合理的猜想與假設(shè)，如假設(shè)改變投石機的重心位置可以提高其穩(wěn)定性.接著設(shè)計實驗方案，即制定投石機的制作和測試方案，在制作過程中進(jìn)行實驗與收集證據(jù)，記錄投石機不同狀態(tài)下的各項性能數(shù)據(jù)，然后分析與論證數(shù)據(jù)，判斷猜想假設(shè)是否成立，評估項目方案的優(yōu)劣.

2.3.2提供多樣化探究資源與指導(dǎo)

教師為學(xué)生提供豐富的探究資源，包括物理教材、科普書籍、網(wǎng)絡(luò)資料等，方便學(xué)生查閱與投石機相關(guān)的知識以及前人的研究成果，拓寬探究視野.同時，在學(xué)生探究過程中，教師及時給予指導(dǎo)，針對學(xué)生在設(shè)計方案、制作模型、數(shù)據(jù)分析等環(huán)節(jié)遇到的困難，通過啟發(fā)式提問、個別輔導(dǎo)等方式幫助學(xué)生解決問題，不斷提升學(xué)生的科學(xué)探究能力.

2.4重視科學(xué)態(tài)度與責(zé)任培養(yǎng)的策略

2.4.1培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度

要求學(xué)生在整個“設(shè)計和制作投石機”項目過程中，如實記錄每一次實驗數(shù)據(jù)，包括投石機的射程、投石角度、不同材料和結(jié)構(gòu)下的性能表現(xiàn)等，無論數(shù)據(jù)是否符合預(yù)期，都要客觀對待.在制作投石機模型時，要嚴(yán)格按照設(shè)計方案和操作規(guī)范進(jìn)行，注重細(xì)節(jié)，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作作風(fēng)，讓學(xué)生明白科學(xué)研究需要一絲不茍的態(tài)度.

2.4.2樹立正確的科學(xué)責(zé)任感

引導(dǎo)學(xué)生了解古代投石機在戰(zhàn)爭中的應(yīng)用以及它所體現(xiàn)的古代科技智慧，同時思考現(xiàn)代科技中類似的能量轉(zhuǎn)化、機械原理等在和平建設(shè)、工程領(lǐng)域的積極應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生利用科學(xué)知識服務(wù)社會的責(zé)任感.

3結(jié)束語

通過以“設(shè)計和制作投石機”為案例的初中物理項目式學(xué)習(xí)實踐，我們可以看到，在核心素養(yǎng)導(dǎo)向下，項目式學(xué)習(xí)為初中物理教學(xué)提供了一種行之有效的教學(xué)模式.通過合理設(shè)計項目活動，在各個環(huán)節(jié)融入對物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究以及科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等核心素養(yǎng)的培養(yǎng)策略，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，提高學(xué)生的綜合能力，切實促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的提升.當(dāng)然，在實際教學(xué)中，教師還需要不斷探索和優(yōu)化項目式學(xué)習(xí)的實施策略，以更好地適應(yīng)不同學(xué)生的需求，推動初中物理教學(xué)質(zhì)量的持續(xù)提高，為學(xué)生的未來發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ).

參考文獻(xiàn)：

［1］莊紹玲.“雙減”背景下初中物理作業(yè)優(yōu)化設(shè)計研究[J].考試周刊，2024（33）：125-128.

[2]陳博緣.基于核心素養(yǎng)的高中物理滲透式教學(xué)研究[D].武漢：華中師范大學(xué)，2023.

［責(zé)任編輯：李璟］

收稿日期：2024-12-25

作者簡介：李辛勛，本科，一級教師，從事初中物理教學(xué)研究.