基于项目式教学的物理科学思维培养的研究——以“力与运动”为例

摘要：《义务教育物理课程标准（2022年版）》强调培养学生的核心素养，包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度和责任.科学思维作为其中的关键组成部分，对于学生理解自然现象、解决问题及做出理性判断具有不可估量的价值.项目式教学能够将物理教学内容与学科核心素养发展融为一体，有助于培养学生的模型建构、科学推理、科学论证和质疑创新能力.基于此，文章以“力与运动”为例，以项目式教学为抓手，在分析项目式教学应用于物理教学的可行性后，探究物理科学思维培养路径，以期为一线教师提供参考，高效培养学生的科学思维.

关键词：项目式教学；科学思维；力与运动

中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008-0333（2024）26-0076-03

科学思维不仅能够促进学生逻辑推理能力的发展，还能够激发学生对科学知识的好奇心和探索欲，为终身学习奠定坚实的基础.然而，在初中物理教学实践中，传统讲授式教学方法在一定程度上限制了学生科学思维的发展.因此，探索并实践有效的教学方法，显得尤为重要.项目式教学作为一种以学生为中心的教学模式，通过设置真实任务，鼓励学生在做中学、学中思，恰好为科学思维的培养提供了一个理想的平台.因此，教师应该积极转变教学理念，充分将项目式教学融入初中物理教学中，这对培养学生的科学思维具有重要意义.

1项目式教学应用于物理学科教学的可行性分析

项目式教学作为一种强调实践、探索与合作的学习模式，其在物理学科教学中的应用展现了独特的优势.物理作为一门实验科学，其理论知识的建立与验证根植于丰富的观察实验之中.项目式教学恰好与物理学科这一特性高度契合，通过设计与现实生活紧密联系的项目任务，如设计简单的机械装置、探究物体运动状态变化的规律等，不仅能够加深学生对物理概念和原理的理解，还能激发他们的好奇心与探索欲，使学习过程更加生动有趣.

从教学内容的角度来看，物理课程包含诸多适02wnkeGWpew+sVZxwT6Tk17QW+0yRFkWpnaN4o/Aiks=合项目式学习的主题，如力学、光学、电磁学等，这些主题均可转化为具体可操作的项目，让学生在动手实践中体验物理规律的美妙与实用性.项目式教学鼓励学生主动建构知识体系，而非被动接受，这种“做中学”的方式有助于学生形成深刻而持久的记忆，促进深度学习.从技术角度看，技术的快速发展为项目式教学在物理学科的应用提供了强大支撑.数字化实验工具、仿真软件、在线数据库等现代科技资源，使得学生能够在安全、高效的前提下进行更为复杂和精确的实验操作，模拟难以直接观测的物理现象，扩展了学习的广度与深度［1］.此外，项目式教学强调的跨学科整合能力，对于物理教学同样至关重要.物理学与其他学科如数学、工程学乃至艺术的交叉融合，能够促进学生综合运用多领域知识解决实际问题，这种跨学科的视角有利于培养学生的科学素养.

2基于项目式教学的物理科学思维培养路径分析

2.1情境创设，激发探索欲

在项目式教学框架下，情境创设是激发学生探索欲望、启动科学思维引擎的首要步骤.情境学习理论认为，学习发生在特定的社会文化环境中，通过参与实践和与他人的互动，学习者能更有效地掌握知识.创设情境能够使学习内容与学生的生活经验、兴趣爱好相联系，从而提升学生的学习动机［2］.这种由内而外的学习动力是科学思维培养的宝贵起点.因此，教师在开展项目式教学时，应充分利用情境创设的办法，激发学生的探索欲.以沪科版初中物理八年级全一册第七章《力与运动》为例，教师可以利用多媒体展示奥运会竞赛图片与生活中的平衡现象，在视觉冲击中使学生领会自然界中的奇妙与和谐.比如，展示跳水运动员空中翻转的精彩瞬间，引导学生思考力与运动的关系；展示体操运动员在平衡木上的精湛技艺，启发学生思考重心、稳定性和力矩等物理概念在维持平衡中起到的关键作用.

2.2问题导向，驱动自主学习

问题导向学习理论基础是建构主义学习理论，该理论强调学习者通过与环境的互动，主动构建个人知识体系.以问题为导向的学习，实质上是一个模型建构的过程，学生在解决具体问题的过程中，不断调整和完善自己对物理概念的理解框架，这不仅能够促进知识的深层理解，还能够提升自主学习能力.因此，教师在利用情境吸引学生进入学习状态后，应该以提问的方式或者构建问题情境的方式驱动学生自主学习，完成模型建构.以沪科版初中物理八年级全一册第七章《力与运动》为例，教师可以让学生思考下面一段表述的不当之处：“小明用力推水平路面上的一辆三轮车，三轮车纹丝不动，因为他的推力比摩擦力小.小明又叫来小军帮他一起推车，三轮车最终被推动了，他们松手后，三轮车接着向前运动了一段距离，这是因为三轮车产生了惯性.”教师充分倾听学生的观点，记录下学生表述中的错误，并利用电子白板展示本章的学习目标作为指引，如“理解二力平衡条件；理解牛顿第一定律；能够用物体的惯性说明自然界和生活中的有关现象；知道物体运动和力之间的关系.”引导学生进入自查自纠阶段，帮助学生自我校正理解偏差.

2.3实践操作，促进深化理解

皮亚杰的认知发展理论强调，个体通过与环境的互动获得知识，特别是通过“同化”与“顺应”的过程，使认知结构得以丰富和重构.实践操作不仅是理论知识向实际技能转化的桥梁，更是深化科学思维的关键环节，其本质上是学生科学论证的过程，从而使学生在操作中验证理论、发现问题、调整假设［3］.以沪科版初中物理八年级全一册第七章《力与运动》为例，教师可以设计“自制斜面实验”，用以探究影响物体下滑速度的因素.学生需亲手搭建斜面，测量不同倾角、不同材质表面条件下物体下滑的时间，记录数据并分析.具体而言，学生首先根据理论预期设定假设，如斜面角度增大时物体下滑速度会加快.随后，通过精确测量、控制变量、收集实验数据，对收集到的数据进行分析，比较不同条件下的结果，验证或修正原有假设.如果实验结果显示斜面角度与下滑时间的关系并非线性增加，学生就需要进一步探讨是否因摩擦力的变化或测量误差导致，这一过程促使他们深入思考，提升问题解决能力，无疑为科学思维培养提供坚实的基础.

2.4合作交流，促进思维碰撞

维果茨基的社会文化理论强调，个体的认知发展是在与更有能力的同伴或成人互动中发生的.通过这种基于“最近发展区”的合作，学生能够达到更高的认知水平.因此，教师在项目式教学中应该注重小组合作学习，组织学生围绕实验中遇到的疑惑与挑战进行深入探讨，促进学生之间合作交流.例如，针对上述实验中“斜面角度与下滑时间关系非线性增加”的异常现象，教师可以引导学生在小组内开展二次探究，深化思维训练.首先，教师引导各小组回顾实验设计与操作过程，识别可能导致偏差的潜在因素.其次，引导小组成员分工合作，有的负责查阅相关文献或教科书，寻找理论依据以解释观察到的现象；有的负责设计补充实验，专门测试摩擦力变化或测量误差对结果的具体影响，比如通过改变滑块材料或使用更精密的计时工具重复实验，以验证之前的假设.最后，教师可以引导学生进行跨小组的比较分析，探讨不同小组实验结果的异同及其背后的原因，理解实验条件的微小差异导致的结果差异.

2.5RAvvZiPCDld/8tvW1TZmQOsFpX7tE+a3Ww27dxqxd1w=反思总结，提升批判性思维

学习是一个循环往复的过程，其中反思是连接经验与思维，进而产生新知识的重要途径.尤其是经过小组合作学习后的反思总结，能够促使学生从多个维度审视学习经历，质疑假设，评估证据，在批判性思维上取得显著进步［4］.因此，教师应该反思总结融入项目式教学中的收尾阶段，从而使学生深入理解，实现自我提升.例如，在上述小组合作学习之后，教师应先引导学生回顾整个项目过程，从最初的假设提出、实验设计、数据收集，到合作交流中的问题解决，再到最终的发现与修正.通过时间线的方式，帮助学生系统梳理每一阶段的收获与挑战.接着，重点引导学生反思在小组合作中遇到的分歧与解决策略，如讨论为何某些小组对于摩擦力影响的解释存在差异，是源于实验操作的细微差别，还是对理论理解的不同？促使学生从多角度分析问题，理解科学结论的不确定性，以及在不确定性中寻找最合理解释的方法，这正是批判性思维的核心所在.而教师可以进一步让学生撰写个人或小组的反思报告，详细记录实验中的观察、分析过程中的推理、遇到的问题及解决方案，以及个人的学习感悟，使学生的批判性思维具象化［5］.

2.6创新展示，激发创造力

在情境创设、问题引导、实践探究、合作交流、反思总结等环节后的创新展示环节，为学生提供了一个展现学习成果的舞台，是激发学生创造力、提升科学思维的重要契机.在准备展示环节过程中，教师需要促使学生深度整合知识，引导学生整合前期实验数据、理论分析及团队讨论的精华.同时，引导学生思考传达信息的创新方法，在思考过程中

培养学生的创新思维和表达能力.学生在创新展示环节，可以设计各种富有创意的项目，如制作一个物理科普视频，以动画形式解释摩擦力如何影响物体运动；或开发一个交互式模拟程序，让用户可以调整斜面角度、物体质量等参数，直观看到对下滑时间的影响；或制作微型过山车模型，通过调整轨道形状和车辆设计，来展示动能、势能转换与摩擦力的影响，在多样的创新展示活动中强化科学思维.

3结束语

将项目式教学应用于初中物理教学，有利于培养学生的科学思维能力.在教学实践中，教师应该转变教学理念，积极应用并不断验证项目式教学在其他物理单元的适用性，探索多样化的评价体系以准确衡量科学思维的培养成效，同时长期跟踪研究，评估该教学模式对学生后续学习及职业生涯的影响.只有这样，才能保证学生具备成熟的科学思维，进而为未来的学习和发展奠定坚实的基础.

参考文献：［1］ 张娱，曹冬梅.基于项目式教学的物理科学思维培养的研究：以“力与运动”单元为例［J］.物理教学探讨，2023，41（11）：67-71.

［2］ 陈瀛洲.核心素养导向下高中物理项目式教学实践研究［J］.教学管理与教育研究，2023，8（15）：122-124.

［3］ 赵彬斌，赵倩，蔡文秀.初中物理教学中开展项目式学习教学策略研究：以初中物理学科“简单机械”教学为例［J］.新课程教学（电子版），2023（7）：32-34，67.

［4］ 李帆.微型项目式教学在初中物理教学中的应用：以“光的反射”为例［J］.湖南中学物理，2022，37（6）：25-27，33.

［5］ 唐珊珊，李卫东.基于项目教学培养科学思维能力：以“力的合成”教学过程为例［J］.求知导刊，2020（29）：83-84.

［责任编辑：李璟］