核心素养导向下的初中物理项目式学习教学模式探索实践

石清颖

摘   要：在新课改的背景下，传统的教学模式正在发生变化，教学模式的改革逐渐成为趋势。以核心素养为导向，基于当前课堂的教学环境、教师的教学方式以及学生的知识结构，提出“项目式学习”的课堂教学模式，通过“制作发动机模型”为项目主线，贯穿“内燃机”整节课的课堂教学，助力于培养学生的核心素养。

关键词：核心素养；教学模式；项目式学习

核心素养是学生通过课程学习逐步形成的适应个人终身发展、社会发展需要的关键能力、必备品格和正确价值观。物理课程需培养学生物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等素养^{[ 1 ]}。因此，在初中物理教学中，赋予学生发现物理知识、探究物理现象、解决物理问题的能力，充分发展学生的素养，是教师的教学目的。

由于学生知识水平不够，生活经验不足，在教学中，教师更多以“讲授法”的教学模式，通过讲解以及互联网的资料的辅助，直截了当地给予学生知识，缺少学生的参与。以初中物理九年级第十三章第三节内燃机为例，本节课虽与生产生活息息相关，但其物理知识的讲授，更多是结合资料，教师直接将物理知识传递给学生。一节本是贴近学生生活的课，由于缺乏更多的互动性，导致学生被动接受知识。 因此，为了解决这一问题，本节课笔者采用“项目式学习”的教学模式，尝试将课堂的主导权还给学生，以学生为主体，开展此节课。

项目式学习（Project-Based Learning，简称 PBL）是一种以学生为中心，设计执行项目的教与学的方式。项目式学习关注学科的核心概念和原理，基于现实世界的探究活动，通过学生自主学习，制作完成系列作品，建构系统的知识体系，以培养综合实践创新能力为终极目标^{[ 2 ]}。在内燃机这节课中，笔者尝试用“项目式学习”的教学方法，以“制作一个发动机”为任务主线，观察日常生活中的发动机，学生通过自行查阅资料，初具一定知识基础，并在教师的引导下，在任务完成过程中发现存在的问题，分析解决，再通过教师进一步教授，从而建构本节课所联系的物理知识。最后教师通过本节课所学的知识，引导学生进行改进创新，培养质疑创新能力。

培养学生核心素养为教学目标，结合物理学科的内涵，笔者认为本节课以“项目式学习”的教学模式开展，可以注重以下四个方面。

1  注重课前预习，提高课堂效率

项目式学习着重以学生为主体，教师为辅的教学模式，这就要求学生有一定的知识储备以及生活经验，在课前对于模型进行初建构。因此，课前预习在本节课中起着至关重要的作用，便于学生对该节课知识体系进行架构。

（1）理解项目情境，清晰问题设置

教师需要对本节课设置的项目任务进行介绍，提供一定的情境信息，学生清晰本节课主要问题内容。基于此，布置学生了解生产生活中的一些机械，以及简单的工作原理，并且初步形成制作发动机模型的思路。教师在课前准备好本节课需要的实验器材以及实验视频，预计学生可能出现的问题，准备好可能改进的方案和用具：纸盒、易拉罐、竹签、塑料片、灯泡、电源等器材。

（2）制定项目计划，形成项目小组

课前学生可通过自主匹配、教师协调的方式，组建2-6人学习小组，通过小组讨论，制定项目计划，推选组长，讨论分工，组织协调，成品展示等。以小组的形式展开，提高课堂项目完成度。

通过以上预习环节，使得课堂教学更有针对性，大大提高了课堂效率，将更多的时间留在后面的模型建构。

2  注重项目设置，助力素养培育

2.1  任务驱动——制作一个发动机

任务驱动是项目式学习中的主线任务。本节课是以项目式学习的教学模式展开，以“制作一个发动机”为主线，整节课贯穿这一主题，教授其中蕴含的物理知识，通过教师一步一步引导，学生不断改进，成功制作出发动机模型。

2.2  情境创设——旧识引新知

本节课，教师通过以日常生活中的汽车发动机为情境引入，调动学生积极性，并且通过已有的实验情境，对模型进行初建构。并通过演示实验：利用酒精灯，加热试管中的水，水沸腾后，产生大量高温、高压的水蒸气，水蒸气对活塞做功，活塞飞出试管口。

合理地进行情境创设能够增加学习的趣味性，情境创设对于提升学生的能力具有较大的意义。

2.3  模型建构——化抽象为具象

物理模型就是针对实际问题进行科学的抽象和概括，舍弃次要因素，抓住主要因素，形成一种能反映事物本质特性的理想物体（过程）或假设结构^{[ 3 ]}。学生根据已有的实验现象，对模型进行初建构，在建构的过程中，寻找实验与实际模型的异同点，发现初模型存在的问题，并通过严谨的实验、生活的经验等找到改進方案。以下例子为在模型建构中遇到问题以及解决方法。

问题一：机械循环问题

试管模型确实解决了发动机对外做功的功能，但是若要循环工作，就得重新安装装置，导致整个过程无法连续。

解决一：活塞做往复运动

通过展示农作工具：石推磨，发现磨棍在磨盘的转动下，做往复运动。这样的装置满足发动机循环工作的目的，因此在发动机上设计此装置，就可以解决机械循环问题。这个装置叫做：曲轴连杆（如图1）。

教师根据学生的经验储备和知识储备，从知识中找答案，从生活中找方案。对建模中遇到的问题，教师创设生活情境，引导学生通过日常生活中的现象，发表观点，进行改进，使学生慢慢形成科学建模的能力。

问题二：能量损失问题

改造后的模型，其实跟蒸汽机模型相似。教师介绍蒸汽机，并发现蒸汽机的其中一个结构就是曲轴连杆，可见曲轴连杆这一构造确实得到认可且投入使用。而蒸汽机渐渐被淘汰的其中一个原因，是因为其工作时能量损耗大。因此能量损耗的问题是接下来需要对模型进行改进的方向。

解决二：空气压缩引火仪

这里主要解决外界环境的热吸收问题，可以尝试直接将燃料放在容器内燃烧产生动力，而爆竹就是利用这个原理制作而成。空气压缩引火仪也是将燃料放在容器内燃烧产生动力的装置。这个实验装置可以降低能量的损耗，这时候再把曲轴连杆安装上去，就实现了连续对外做功。教师重新演示空气压缩引火仪的实验过程。

此过程引导学生学会通过已有实验进行分析，解决实际遇到的问题，从实验中提炼模型的关键信息，注重科学建模，并再次阐明实验背后的本质。

问题三：燃料进出问题

教师引导再次发现问题，学生发现若要再次对外做功，还是需要重新手动排出废料，添加燃料，整个过程还是无法连续，新的问题又出现。

解决三：增加进出通道

学生通过观察发现，造成这个问题主要是因为燃料、废料进出都在同一口，若进出在不同口，就可以解决这个问题。因此，教师在模型上方分别增加一个进气口，一个排气口。并且安装上小灯泡，当灯亮起，表示阀门打开，燃料进入或者废料排出。这样的构造，解决了因为燃料进出导致的无法连续做功的问题。

因此，在整个模型的建构过程中，教师要先清楚模型的本质，再根据具体的教学内容、学习要求、学生认知水平实施教学。教学进度不宜太快，对学生要求无需太高，要注重学生的习得与养成，方能达到培养学生学科素养的目的^{[ 3 ]}。

最后，教师不断引导学生建构发动机模型，并且在建构模型的过程中，学会遇到问题的时候，通过生活经验以及学过的知识，对出现的问题进行改进，成功地自制出发动机模型。再通过改变不同的交通工具，拓展发动机在不同交通工具中的作用（如图2）。

2.4  模型展示——建立评价体系

最后各小组进行成果展示，对成果的“完成度”“美观度”“稳定性”等方面制定完整的评价体系，并对优秀的成果进行展示推广。

在上述案例中，教师将项目主线任务贯穿整节课，让学生积极参与设计发动机的模型。通过情境创设，提高学生的学习兴趣。在设计过程中，通过出现的问题引起学生的认知冲突，层层递进，不断改进，并且学会举一反三，懂得将物理思想、方法应用于生产生活中。

3  注重模型利用，剖析物理本质

教师利用学生自制的模型，对整个制作过程进行复盘，关注学生制作过程遇到的问题，并对其中包含的知识点进行总结归纳，剖析内燃机的物理本质。

利用自制的模型，对内燃机的四个工作冲程进行分析，用有色棉花充当燃料以及产生的废料。通过转动轴，观察：曲轴连杆圈数，活塞上下运动情况，阀门开关情况，能量转化情况（如图3），并指导学生完成学习任务单，构建完整的内燃机知识体系。

上述案例中，教师引导，学生通过建构的模型，提取主要因素，忽略次要因素，用最直观明了的方式反映事物的本质，解决生活中的实例，并尝试对生产生活的工具进行优化。在项目式学习中，模型建构是最重要的一环，具备初步的模型思路，不断改进、探索，最后成功制作出模型，完成项目式学习核心的环节。

4  注重课堂交流，培养态度责任

模型建构后，教师通过生活中遇到的现象：汽车尾气，提出关于能源损耗以及环境保护的问题，由学生小组讨论这些问题的解决方法：如何提高能源利用率，有效保护环境？若未燃尽的燃料再次进入到气缸内重新燃烧，就能增加能源利用率。因此现在的交通工具一般使用：多气缸发动机。而排出的废气也因为燃料利用较为充分，减少了对环境的污染。

最后教师总结内燃机的优缺点，也为柴油机进行铺垫。鼓励小组成员对自己做的模型进行展示，并且对自己小组的作品在其他方面，比如结构稳定性，外形美观度等结合其他小组的作品进行评价。

在上述案例中，学生在观察、改进中逐步养成尊重事实、务实求真的态度。并且对本节课主题进行升华，将学生的思路引伸到环境保护，激发学生社会责任感。

综上，本节课以项目式学习的教学方式展开，其中经历了遇到问题、解决問题的过程，对一些难以解决的问题，教师提供必要的帮助。而在制作内燃机的过程中，模型建构遇到的问题，需要多次由教师引导遇到问题的解决方案，通过生活实例，进行改进。学生被动接受知识较多，很难从自己的生活实例得到启发，针对这些问题，教师可以从课前入手，先让学生进行预习，主观上先有一定的知识储备，对于后续的教学有较大的帮助。通过项目式学习，带领学生在学习物理的同时，完成对生活的大胆探索和创造。真实情境下解决实际问题的教学模式，将会是接下来物理教学的发展趋势。

参考文献：

［1］ 沈文炳.基于物理核心素养的阿拉果圆盘实验[J].教育科学论坛，2016（20）：3.

［2］ 陈宏哲，李雪艳.语文深度学习：核心特征与实践路径[J].中学语文，2021（17）：4.

［3］ 李宝银. 初中物理模型建构教学研究[J].中小学教学研究，2020（6）：4.