指向学习进阶的初中物理课时项目设计

杨琳　毛志远

摘   要：指向“学习进阶”进行初中物理项目学习设计，是落实新课标的有效途径，有利于学生在学科实践中逐阶提升理解和推理、分析综合和合作创新、实验探究等关键能力。但实际教学中，项目学习常有时间久、跨度大、评价难、参与度不高等问题。设计课时项目学习既保留了“项目学习”的原有优势，又能够在常态教学中实施，立足于解决课堂教学的重难点问题，推动以学习为中心的课堂变革。以“综合实践活动——设计和制作模拟调光灯”教学为例，基于课标和项目学习的要求，紧扣教材内容和单元核心概念设计课时项目任务，并围绕项目任务和核心概念设计进阶“阶点”，驱动学生从思维的起点逐阶经历关联“阶点”，从而达到理解学科核心概念，形成物理观念，提升物理学科核心素养的目标。

关键词：课时项目；学习进阶；高阶认知

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2024）5-0042-5

苏科版初中物理教材设置的综合实践活动具有很强的综合性、实践性和应用性，是基于“学习进阶”项目学习设计的有效载体，但实际教学中项目学习常有时间久、跨度大、评价难、参与度不高等问题。教师基于学习需求，设计课时项目学习既保留了“项目学习”的原有优势，又能够在常态教学中实施，立足于解决课堂教学的重难点问题，推动以学习为中心的课堂变革。笔者在设计“综合实践活动——设计和制作模拟调光灯”时，精心设计课时项目任务，并围绕项目任务和核心概念，设计进阶“阶点”，驱动学生通过小组合作从思维的起点逐阶经历关联“阶点”最终到达进阶终点。引导学生在解决真实问题的学科实践中，进阶科学思维，提升关键能力，理解学科核心概念，形成物理观念。

1    基于先验知识，设计适切的课时项目进阶目标

先验知识是指在进行学习或推理之前已经具备的关于问题领域的先前知识或经验。“设计和制作模拟调光灯”是九年级上册第十四章的综合实践活动，学生需要综合应用电阻、变阻器和欧姆定律的知识与技能解决生活中的真实问题。这既是对本章内容的回顾总结，又是对本章知识的迁移应用，更是对学生实验探究能力和高阶思维的进阶训练。学生的先验知识包括：已经亲历过综合实践活动，具备相对完整的探究经验；已学习简单电路的相关知识，基本掌握改变电路中电流和运用欧姆定律简单计算电阻值的方法。但学生对电路元器件的选择、使用以及保护电路安全的意识比较淡薄。

基于学生先验知识分析，设计适切的课时项目进阶目标，应基于课标要求、教材内容和学科核心概念，必须可观察、可评价、可测量。课时项目进阶目标任务应包括建构概念或规律，掌握知识、技能和迁移应用解决实际问题三个方面。本课时项目进阶目标基于学生先验知识，意在驱动学生认识事实。具体表述如下：

（1）通过观察和实验探究，知道灯泡的额定电压和额定电流；

（2）会利用欧姆定律计算保护电阻的阻值；

（3）会根据串、并联电路的特点，合理选择器材，根据要求设计多种调光灯电路；

（4）通过整合物理学、工程学和美术等学科知识和技能，根据现实生活的需要，制作、美化调光灯成品并展示；

（5）反思学习成果，评价作品，并在课后继续优化作品。

其中，设计、制作模拟调光灯是教学重点，采取多种措施保护调光灯电路安全是教学难点，需要设计合适的支架帮助学生展开学习。

2    指向高阶认知，设计清晰的课时项目学习框架

项目学习设计要依据任务目标，紧扣核心概念，设计驱动问题，调动高阶认知，让学生经历有意义的学习实践并公开学习成果，同时要进行过程性评价。基于上述要求，本课时项目设计流程如表1所示。

其中，任务情境具体设计是：教师出示照片（图1），最近班委发现午休时办公室的一位老师在较暗的环境中批改作业，需要一盏台灯，既不能太亮影响其他同事休息，也不能太暗使自己无法办公。考虑到白天不确定的环境光影响，不具备调光功能的台灯很难满足这种需求。师生共同讨论并经学校同意，决定利用学校创客中心已有的材料，为有需求的老师设计和制作调光灯。

这一情境设计赋予项目任务以意义，激发学生强烈的学习进阶兴趣和动机，同时凸显项目学习不是教师“教”学生“学”知识与技能，而是学生在完成项目任务的实践中自主习得相关知识与技能，并迁移应用，解决实际问题。

3    驱动学习实践，设计细化的项目任务“阶点”

根据教学需求，把课时项目大任务细化为三个子任务：一是选择器材设计安全的调光灯电路；二是按照设计好的电路，制作、展示调光灯；三是美化、升级调光灯作品。围绕项目子任务，基于学生思维起点设计多个进阶“阶点”，驱动学生在实践中进阶学习，提升关键能力。

3.1    设计认知冲突阶点，培养批判性思维

任务一：选择器材，设计安全的调光灯电路。教师基于教学目标和学生学习需求，在这一子任务统摄下设计了3个关联的进阶点。

阶点1，设计一个可以调光的电路。教学流程如表2所示。

小组展示交流详情如下：

生1：我们设计的电路如图2所示，通过更换连入电路的电阻来改变经过小灯泡的电流大小，实现调光功能。

生2：我们的电路如图3所示，用铅笔芯来改变阻值，通过改变铅笔芯连入电路的长度（充当变阻器）来改变经过灯泡的电流，从而调节灯的亮度。

师：老师这里有滑动变阻器，有需要的小组来领取。

生3：我们的电路（图4）和图3类似，但是串联了定值电阻来保护电路安全。

师：请思考，有必要增加保护电阻吗？

教师基于学生已学习的简单电路的相关知识和利用滑动变阻器改变电路中电流的思维起点，设计第一个进阶“阶点”。意在促进学生知识整合和迁移应用，形成概念性理解；设计认知冲突，启迪学生思考“有没有必要增加保护电阻”，渗透电路安全意识，驱动学生学习进阶。

阶点2，设计一个安全的调光灯电路。教学流程如表3所示。

学生已能利用欧姆定律和串联电路的相关知识进行简单计算，已亲历一些完整的综合实践活动过程，初步具备基本的操作技能，且已完成阶点1的任务。教师基于学生的这些思维起点设计进阶点，让小组代表合作完成实物电路的连接和调试，并亲身体验发现保护电阻的阻值偏小，电路存在安全问题，培养学生的电路安全意识，并驱动学生应用已学的电学知识计算得出电路所需的安全电阻值，培养学生发现问题、解决问题和迁移应用数理模型的能力。

阶点3，多种方案保护调光灯电路安全。

师生交流如下：

师：将图4中的保护电阻去掉，还有其他方案保护电路安全吗？

生1：可以用铅笔芯来保护电路安全。先查阅资料了解桌上铅笔芯电阻值的规格以及铅笔芯电阻值与长度之间的关系，再计算得出图4电路所需铅笔芯的安全长度，最后用刻度尺量出所需长度的铅笔芯接入电路。

生2：将电流表接入图5电路，闭合开关，将滑片向最小阻值处慢慢移动至电流表示数为0.3 A时，在滑片处做限位标记。

生3：将电压表接入图6电路，闭合开关，将滑片向最小阻值处慢慢移动至电压表示数为2.5 V时，在滑片处做限位标记。

师：各小组设计的方案都能保护调光灯电路安全，哪种方案更好？

本阶点教师进一步设置认知冲突，引导学生思考利用铅笔芯、电流表和电压表等创新设计多种方案保护调光灯电路安全，并及时进行方案评价，旨在进一步培养学生的电路安全意识和通过查阅、收集、整理资料进行自主学习的意识；进阶发展学生分析归纳、模型建构和质疑创新等高阶思维能力；积极驱动学生在完成任务的过程中进阶理解电学单元的核心概念。

3.2    设计综合实践阶点，培养解决实际问题的能力

任务二：制作、展示模拟调光灯。在该子任务统摄下，教师设计了2个关联的进阶点。

阶点4，按照电路图，制作模拟调光灯。学生小组合作，按照设计好的安全调光灯电路图，选择桌上的器材，连接模拟调光灯的实物电路，完成模拟调光灯实物电路的制作，并相互提醒连接实物电路的注意点和保护安全的方式。

这样的进阶点设计能驱动学生整合简单电路的相关知识、技能和方法，小组合作按照设计好的安全调光灯电路图，选择桌上合适的器材连接调光灯实物电路，并在连接实物电路的学科实践活动中进一步强化安全意识，培养学生解决问题的能力。

阶点5，小组交流，展示模拟调光灯作品。

师：请小组派两名代表上台展示模拟调光灯成品，其中一位同学负责演示，另一位同学负责成品说明。

生1：我们将一定长度的铅笔芯接入电路来保护电路安全。闭合开关，当滑动变阻器处于最大值时，灯泡很暗；将滑动变阻器滑片向最小阻值处移动，灯泡逐渐变亮；当滑片处于最小阻值处时，灯泡亮度正常。

生2：我们将电流表接入电路保护电路安全。闭合开关，滑动变阻器处于最大值时，灯泡很暗；将滑片向最小阻值处慢慢移动，灯泡逐渐变亮；电流表示数为0.3 A时，灯泡亮度正常。此时在滑片处做限位标记。

生3：我们将电压表接入电路保护电路安全。闭合开关，滑动变阻器处于最大值时，灯泡很暗；将滑片向最小阻值处慢慢移动，灯泡逐渐变亮；电压表示数为2.5 V时，灯泡亮度正常。此时在滑片处做限位标记。

师：几组同学的作品展示很成功！学校科技社的同学也做了成品（图7），请大家欣赏、评价该作品。

生1：调光效果很好，有外部框架支撑便于展示。

生2：将调光电路隐藏在外部支架内，不仅便于携带、展示，而且实用性很强，更接近生活实际。

生3：选用生活中随手可得的材料来制作外部支架，制作精美。

用逻辑清晰的语言表述调光灯的设计思想和工作过程，是初中生必备的能力。教师指向学生高阶思维的发展设计进阶点，驱动学生在展示、交流的实践中培养表达能力和解决问题的能力，同时用科技社的作品引导学生认真观察、合理评价，体悟学科整合应用。启迪学生反思、评价制作好的成品，思考如何进行改进与美化？让学生在观察、改进和美化调光灯的实践活动中发展学科素养。

3.3    设计跨学科阶点，培养质疑创新素养

任务三：美化、升级模拟调光灯。素养导向下的课时项目学习设计落脚点是培养学生的学科素养，跨学科阶点的设计是培养学生质疑创新素养的有效策略。

阶点6，整合应用，改进、美化模拟调光灯。

各小组在欣赏、评价科技社同学作品的基础上，改进、美化本组调光灯作品，并派代表进行成品展示、交流。

生1：我们组用鞋盒制作调光灯底座，用塑料管制作调光灯竖杆，纸盒制作灯罩。

生2：我们组用白色泡沫盒制作调光灯底座，用长筷子制作调光灯竖杆，纸盒制作灯罩。

教师充分发挥评价促进发展的功能，基于学生对科技社同学作品进行合理评价的思维起点设计跨学科阶点，引导学生选择身边常见的生活物品，整合物理、美术和工程技术等相关学科知识、技能和方法，制作、美化模拟调光灯，使其更符合生活实际，提升学生对“产品”实用性的理解，落实“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念，培养学生的质疑创新素养。

阶点7，实践应用，改进、升级模拟调光灯。

教师播放生活中多功能调光灯视频，引导学生仔细观看视频，体会模拟调光灯在生活中的用处，要求各小组根据视频给的启示，课后升级本组的调光灯。拓展课时项目学习的时间和空间，发布课后实践作业：请根据今天所学内容同时查阅电子元器件的资料，设计出不同款式的智能调光灯，如利用光敏电阻继电器发光二极管等元器件制作智能光控声控调光台灯。

课时项目学习进阶设计的最终目的是让学生学会自学，而兴趣是维持学习最好的老师。教师通过播放生活中多功能调光灯的视频，激发学习兴趣、拓宽眼界，引发学生的高阶认知和强烈的学习动机。本阶点设计把课堂的跨学科实践活动引向课外，使物理课堂教学在空间和时间上得以延伸，学生必将在持续完成项目任务的过程中，不断提升创新能力和学习能力，发展学科素养。

总之，设置综合实践活动是苏科版教材的特色，是设计课时项目学习进阶的有效资源载体。教师开展综合实践活动教学时，应留给学生足够的时间和空间亲历关联的进阶点，在创造性完成项目任务的学科实践过程中，培养学生的创新意识和实践能力，逐层进阶理解学科核心概念，形成科学的物理观念。本节课以“设计和制作模拟调光灯”为载体进行课时项目学习进阶设计（学习进阶设计路径如图8所示），驱动学生在小组合作进阶完成任务的过程中，经历相互关联的中间阶点，实现任务目标，进阶高阶思维，落实“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念，实现物理学科的育人功能。

参考文献：

［1］陈素平，缪旭春.基于学科的项目化学习设计与实施样态［J］.上海教育科研， 2019（10）：38-43.

［2］刘翠平.基于学习进阶的“电功率”教学设计［J］.中学物理教学参考， 2022，51（5）：51-53.

（栏目编辑    邓   磊）

收稿日期：2023-10-05

基金项目：江苏省中小学教学研究第十五期立项课题“指向概念理解的初中物理实验探究项目化设计与实施研究”（2023JY15-L61）；江苏省陶行知研究会重点立项课题“初中物理分组实验教学中开展表现性评价的实践研究”（JSTY14473）。

作者简介：杨琳（1977-），女，中学高级教师，主要从事初中物理教学工作。