指向深度学习的初中物理项目式实验学习

刘妍

【摘要】文章以“直线运动”这一课为例，阐述如何通过项目式实验促进学生深度学习，为激发学生的学习兴趣，提高知识迁移运用水平、合作探究能力和批判性思维水平等提供范例.

【关键词】深度学习；项目学习；直线运动

1 指向深度学习的初中物理项目式实验学习路径

项目式学习是促进学生深度学习的重要方式.结合理论基础，本文以“直线运动”教学为例，提出了指向深度学习的初中物理项目式实验学习路径.首先，教师需要仔细研究课程标准、教材内容以及当前学生的认知水平，设计基于真实情境且具有难度梯度的问题；接着，通过问题的结构化分解确定素养导向的学习目标，明确学生在各个子活动中需要达到的学科核心素养；然后，在课程实施的过程中帮助学生进行主动合作的探究式学习实践［2］，并交流讨论、展示成果，同时，教师基于学生的实践过程通过进行有效的学习评价，同时教师应该不断反思和改进，以促进学生更深入学习，帮助他们获得更高水平的素养发展.

2 案例实践：以“直线运动”教学为例

2.1 素养导向的学习目标确定

“运动和相互作用”作为《物体的运动》的一个重要组成部分，通过本单元的学习，学生不仅可以加深对物理学运动的理解，还可以养成实事求是的科学态度、培养创新精神，经历科学探究过程，能独立思考，提高批判性思维能力.研究运动，首先要学会长度和时间的测量，其次要知道如何比较物体运动的快慢，最后要对运动进行简单的分类.而“直线运动”这一课时在本单元中就是为了学生在学习“速度”即比较运动的快慢后［3］，通过生活体验、实验探究、实际应用，了解运动的分类及其规律.

2.2 真实情境下的问题设计

运动在生活中很常见，可以以此设置真实情境，引导学生根据轨迹对运动进行分类，将我们的日常生活与物理知识联系起来，自然地提出本节“给直线运动进行分类”的项目，并将其分为两个部分：一部分是探索玻璃管内气泡的运动规律，另一部分则是研究纸锥的下落运动.第一部分将由教师通过演示实验来引导学生，帮助他们更好地理解这一概念.进行初步观察，提出问题，通过师生交流设计实验方案，开展科学探究，处理、分析实验数据，最终得出匀速直线运动的定义，并建立相应的物理模型.第二个实验可以放手让学生进行自主探究，在活动一的基础上，学生有机会运用所学的探究方法，以提高学习效果.提高知识迁移运用能力，而在实践过程中，学生会发现纸锥下落的速度很快，时间难以测量，此时引导它们对实验进行创新，锻炼创新思维，自主建构变速直线运动的模型.

2.3 交流讨论为特征的项目式学习范式构建

（1）观察

情境导入：列舉生活中常见的运动，如从座位走到讲台、苹果掉落、气球被释放及火车运动等.

提出问题：如果按照运动轨迹来分，运动可以分为哪两类？

设计意图：引导学生了解机械运动的多样性，知道根据运动路线可把运动分为直线、曲线运动.接着，提出项目任务：给“直线运动”进行分类.

（2）体验

活动一演示实验：玻璃管中注入油，并留有一个小气泡，将玻璃管翻转后竖直，观察气泡的运动情况.

提出问题：气泡上升一段路程后，它的运动速度如何变化？如何设计实验进行验证？

学生进行猜想.

设计实验：方案一：用记号笔每隔相同距离做一个标记，记录每一段所用的时间，即相同路程比时间；方案二：每间隔相同的时间，在气泡运动到的地方做一个标记，即相同时间比路程.学生讨论后发现方案二来不及反应，误差较大，故选用方案一.

活动二分组实验：让纸锥从高处自由下落，观察下落时的运动情况.

提出问题：纸锥的运动速度怎样变化？又该如何设计实验？

学生进行猜想.

设计方案：方案同上，但学生用秒表预测量时，发现纸锥下落的速度较快，所用时间极短，难以测量，顺势引导学生进行实验改进，学生提出选择拍视频的方法.设计意图：在真实情境的基础上提出问题，促进学生深度学习，启发学生思考，能设计出多种方案进行实验，锻炼学生的发散性思维.

（3）测量

活动一：测量气泡从零点运动到20cm、40cm、60cm、80cm处所用的时间，读出气泡通过每一段路程的时间，计算出相应的速度.（表1-表2）

活动二：测量纸锥从零点运动到50cm、100cm、150cm处所用的时间，读出纸锥通过每段路程所用的时间，计算出相应的速度.（表3-表4）

2.4 分析

处理数据，并进行交流讨论

活动一：（1） 根据数据可知：气泡在上升一段距离后，各段的速度近似相等.（2）在坐标系中画出s－t图像，发现气泡在相同的时间内通过的路程近似相等.路程与时间近似成正比，从而得出匀速直线运动概念.

活动二： （1）纸锥通过相同路程，所用的时间越来越少.即速度越来越大.（2）画出s－t图像.从图像可以看出，相同时间通过的路程越来越大，得出变速直线运动的概念.教师引导学生知道通常采用平均速度来粗略描述变速直线运动物体运动的快慢，并根据数据，算出纸锥从零点运动到150cm的平均速度.列举学生百米赛跑的成绩，计算平均速度，体现物理应用于生活.

设计意图：首先通过数学计算，算出各区间的速度；接着，使用图像来探究物理现象，从物理学的角度建立模型；最后，数理结合，建立匀速、变速直线运动的概念.

3 结语

初中物理是一门复杂、抽象的学科，我们必须以学生为中心，努力让他们主动学习.根据教学目标组织教学过程时，要让学生积极参与科学探究，提高综合素质.而以问题或任务为导向的项目式实验学习能够促进学生的深度学习，加深对于运动这一块知识的理解，教师要仔细研究教材，积极组织学生观察实验现象，小组讨论交流，引导它们自主建构知识.

参考文献：

［1］姜爽.深度学习理念下物理学科项目式学习路径设计——以“创意吉他制作”为例［J］.物理教师，2022，43（02）：34-38.

［2］廖燕.项目式学习助力发展物理高阶思维的探索——以初中物理条形磁铁磁场分布的教学为例［J］.教育观察，2020，9（27）：58-59.

［3］彭夷.基于单元的项目学习活动案例——以苏科版初中物理“直线运动”的教学为例［J］.中学物理，2018，36（10）：41-43.