项目式学习在初中物理学科中的应用

黄碧玉　陈汝冬

【摘要】为提高课堂实验教学质量，提升学生学科核心素养，项目式学习小组通过合作探究，运用变换或增删实验器材、优化实验形式、创新实验装置等途径对初中物理部分非理想实验进行优化，让学生在项目式学习的实施过程、成果展示、学习评价等环节中学会思辨、创新、交流、总结。

【关键词】项目式学习;初中物理学科;应用;实验优化

一、物理“实验优化”项目式学习的内涵和意义

（一）项目式学习内涵

项目式学习（project based learning，简称PBL）是一种动态的学习方法，PBL让学生们主动地探索现实世界的问题和挑战， 并在探索过程中领会到更深刻的知识和技能。项目式学习以学生为中心，强调学生在真实的情境中，通过问题驱动组织开展探究活动，学生通过交流合作的学习方式解决问题、展示并分享研究成果。

（二）物理“实验优化”内涵

物理是一门以实验为基础的学科。初中物理教材中有着丰富有趣的实验，它们既能激发学生学习的积极性，更有助于学生对抽象疑难知识的领悟。但是，教材中的部分实验也存在一些不足：有的理论上易成功实操中多失败;有的与现代学生感触不密切难以激发学生积极性;有的耗时长、操作不便、现象不明显等等。本项目式学习，以物理实验优化为主题，让学生在项目式学习的实施过程、成果展示、学习评价等环节中学会思辨、创新、交流、总结，以提高课堂实验教学质量，提升学科核心素养。

（三）开展物理“实验优化”项目式学习的意义

1.通过在项目学习中团结合作地进行科学探究，每个学生的学习与发展都得到平等机会，每个学生学习物理的潜能都能得到发展。

2.根据项目学习生活中的实际操作，学生对教材中的非理想实验进行提出疑问，在学习中学会思辨、在思辨问题中学会优化、在优化过程中学会创新，并将创新结果运用于新的教学内容，服务于更广泛的教学，体现“从生活走向物理，从物理走向社会”。

3.学生在项目学习过程经历科学探究过程，学会运用科学研究方法、采用工程和设计思维、创新思维解决问题，因此培养了学生的探索精神、实践能力以及创新意识。

4.本项目式学习采取多元化、发展性的评价体系，注重過程性评价与总结性评价相结合，提升学生科学素养，促进教师不断进步，完善物理课程内容。

二、物理“实验优化”项目式学习的案例应用

（一）项目式学习实施过程

1.疑问探讨，明确主题

问题常常来源于课堂。在课堂学习中，难免会有一些物理实验效果不理想。教师可以引导学生对这类物理实验关注、反思，让学生学会在学习过程中发现问题，并萌发对非理想实验进行优化的探究精神，在不断提炼后，确定项目主题为对初中物理非理想实验进行优化。小组成员在第二课堂等课余时间，通过细化驱动问题、阶梯式推进项目进程，以顺利完成主题研究。图1为问题驱动进程：

图1  问题驱动实现任务目标

2.规划探究，分组重做

小组成员根据学习过程中发现的非理想实验先后顺序，对所选实验按照归属板块、优化难度等进行分工研究，过程中实行组长轮流制，难度较大的实验可适当多分配时间，从而制作成实验优化顺序表（如图2）：

图2  实验优化顺序表

3.记录不足，寻找共性

在重做实验过程中，记录员及时记录实验存在的缺点和不足，并用图表表示出不同实验缺点的共性，如图3所示：

图3  实验不足总结图

4.合作探究，思悟寻因

项目组成员通过思悟讨论、查找资料、请教老师等方式了解缺点和不足产生的原因，并总结出规律：（1）器材选择不佳;（2）缺乏辅助器材;（3）形式缺乏新意;（4）装置难达效果。

5.设计方案，解决问题

经过“头脑风暴”，对不同实验采取不同方法进行实验优化，如，变换实验器材、增删实验器材、改变实验形式、创新实验装置，并用思维导图罗列方案设计，如图4所示：

图4  实验方案设计导图

6.动手动脑，优化实验

根据设计方案，项目组成员分组对所选定的非理想实验进行优化。现以实验2“探究声波和波形图的关系”为例，进行实验优化具体操作。

项目小组成员在做教材中采用示波器和电脑相结合的方式输出波形的实验时，对如何产生这样的波形图仍然难以理解，在请教教师了解原理后，自制声波演示仪，其流程图如图5所示：

图5  实验2“探究声波和波形图的关系”优化过程流程图

7.前后对比，验证效果

通过对比实验前后实验现象，可检验实验效果。如，实验5“探究光的传播条件”，在探究光在液体、气体中的传播时，通过将清水换成加有黑墨水的光路，对比实验现象，实验效果就更加清晰明显。

8.交流分享，展示推广

在项目小组成果展通过PPT等详细演示各小组的实验优化过程，并互相交流收获、互提改进意见。成果较为突出的项目可申请参加科技创新比赛，其它成果可在暑假线下、线上物理知识科普营等推广普及。

（二）项目式学习评价

学习评价采取过程性评价与总结性评价相结合、师评、自评与互评相结合的方式，最终形成项目过程中学生成长的客观评价。

1.评价方式

（1）填写自评、互评、师评评价量表

评价量表有十个维度，分别是小组合作表现、过程性数据记录、问题意识、信息搜集能力、讨论过程表现、优化方案设计能力、动手操作能力、成果作品、作品展示表现、自我反思和改进，每个维度赋值为10分，总分为100分。

（2）计算总评结果

通过对每个小组成员自评、互评、师评表格进行汇总，总评按照“总评=自评×30%+互评×30%+师评×40%”（互评取其他六名学生的平均值，师评取每名指导老师的平均值）的计算方法，利用统计软件计算出每个成员的总评结果，再绘制成条形图，最终评选出两名“优秀项目小组成员”。

（3）形成“一人一档”评价分析报告

每人形成一份“一人一档”评价分析报告，评价分析报告由三部分组成：各维度得分表、各维度雷达图以及总结性评价分析。

2.评价的促进作用

本项目采用评价体系更多元化、发展性的评价体系，将过程性评价与总结性评价相结合，对学生的科学素养的提升起到促进作用。

过程性评价形成及时反馈，让学生了解自己在项目式学习过程中的优势和不足，学会及时控制和调节，指导他们以后在学习中进行改进和提升。总结性评价对学生进行纵向和横向的分析，让学生确定学生接下来的学习起点，证明学生掌握知识、技能的程度和能力水平，引导学生进行反思，对学生的学习提供反馈和促进作用。

（三）项目式学习成果与价值

1.形成丰富视频成果，为教学提供参考。活动过程中的实验步骤、实验记录、实验结果等，可拍摄成视频，例如，本项目顺利形成的十三个优化实验，可以制作成实验优化视频集，为教师教学、学生学习提供教学参考。

2.编撰作品集成果，为校本培训提供范本。研究成果可以做成紙质版的成果材料，如，本项目式学习可编撰《物理实验优化集》，按章节顺序、图文并茂地介绍十三个传统实验及其不足、优化实验及其优点，既突破课堂实验效果不佳的弊端，提升学生实验优化的能力，也为物理课堂教学提供了良好的教学资源。

3.促进创新制作，提升科创比赛水平。物理学科项目式学习中的实物作品，例如，本项目式学习中制作的“声波演示仪”，可参加青少年科技创新比赛、教具制作比赛、创新实验比赛，既提升科创比赛水平，又在更广阔的舞台中获得更多锤炼。

4.产生优质资源，助力课堂教学。在优化实验作品的基础上，科组形成规范统一的优化实验课授课模式，并将项目式学习中的优秀实验优化作品在公开课、比赛课中展示和推广，助力课堂实验教学。

三、项目式学习的反思

物理实验探究类项目式学习，以学生为主体进行合作探究，注重理论和实践相结合，让学生在日常学习中学会提问反思、明确主题、设计方案、解决问题，提升学生的学习水平，增强团队合作能力。探究过程中产生的作品成果，让学生在展示、推广中学会主动承担社会责任，实现正确的价值体现和责任担当。不过，有价值的项目式学习不应只做一次就结束，例如，以实验优化为主题的项目式学习，让未优化的实验得以优化、让优化的实验有多种优化方式，后期可以持续开展学习探究，继续做持续的生态式探究，以此提高课堂实验教学质量，提升学生学科核心素养。

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责任编辑  李  源