周 潔

(江蘇省江陰初級中學,江蘇 無錫 214442)

如何讓復習課不再是學生原有知識的重復、零碎知識的疊加,而是單元知識的歸納整理、核心知識的關聯(lián)進階?基于項目式學習的單元復習,有助于實現(xiàn)零碎知識的有機整合,[1]凸顯高階思維的特征,同時引導學生學以致用,在實際問題解決中提高核心素養(yǎng)。

1 基于項目式學習的內容分析與教學目標確定

1.1 內容分析

“電磁轉換”這一單元是蘇科版物理九年級下冊第十六章的內容,是在學習電功和電熱后,對電學現(xiàn)象的進一步探索,同時讓學生明白電和磁有著密切的聯(lián)系。本單元在新課教學時,旨在通過四個實驗探究活動和兩個學生實驗,讓學生達成以下學習目標:認識磁場、知道地磁場;了解電流周圍的磁場及通電螺線管外部的磁場方向;了解通電導線在磁場中會受到力的作用,并知道力的方向的影響因素;知道導體在磁場中運動時產生感應電流的條件。由于概念較多,作為單元復習,很適合用項目式學習的方式,提綱挈領地將零碎知識結構化,這樣便于學生找到核心概念以及關聯(lián),實現(xiàn)本章知識的總結和遷移。

1.2 學情分析

本章內容從學生熟悉的磁體入手,學生學習的興趣很濃,但由于初中生空間想象能力相對較弱,而磁場的概念又比較抽象,所以認識磁場是個難點。又因為“電流的磁效應”“磁場對電流的作用”“電磁感應”這三個實驗探究的裝置有很多相似之處,學生學完這一單元后,對“電流的磁效應”“磁場對電流的作用”“電磁感應”這三大概念理解不清,容易將與此對應的三個實驗張冠李戴,難以準確辨析。因此,在單元復習過程中,用項目引導學生解決實際問題,讓學生將核心知識在情境中再建構、再應用,實現(xiàn)學習者的心智轉換。[2]

1.3 教學目標

(1) 物理觀念

“場”是物理學中一個很重要的概念,而且對磁場的正確認識是本章后面幾節(jié)內容的基礎,所以需要引導學生正確認識磁場的基本性質,建構磁場概念。本章內容隸屬于課程內容中的一級主題“運動與相互作用”,所以在單元復習時,需要引導學生用運動與相互作用觀念去理解本章知識。

(2) 科學思維

磁場看不見、摸不著,從磁場基本性質入手,通過轉換法有助于學生認識磁場;為了描述磁場,引導學生建構“磁感線”模型,讓學生體會模型分析帶來的便利。本章的實驗器材有很多相似之處,本單元復習也會多次采用比較法、歸納法等,以培養(yǎng)學生的模型建構、科學推理、科學論證等能力。

(3) 科學探究

通過“遠距離控制車庫道閘”任務展開項目式學習,進行單元復習,先后涉及三個具體任務,分別是電磁繼電器工作電路實物模型的連接、直流電動機模型的安裝、發(fā)電機和靈敏電流計的奧秘探尋。學生分組設計探究方案,進行實踐操作,收集與處理信息,與他人交流并發(fā)表自己的觀點,培養(yǎng)質疑創(chuàng)新能力,體驗科學探究的樂趣。

(4) 科學態(tài)度與責任

學生在單元復習中能體驗到科學探究的艱辛與不易,逐漸形成自然界現(xiàn)象之間是相互聯(lián)系的科學觀念,激發(fā)學生嘗試運用實驗的方法探索自然界奧秘的興趣,養(yǎng)成科學態(tài)度和責任。

2 基于項目式學習的教學設計

2.1 尋找核心知識

常規(guī)的單元復習,通常是按照章節(jié)順序,復習每一小節(jié)的知識點,這樣復習帶來的問題是學生對所學習的內容沒有整體感,一旦碰到具體的情境,很難靈活應用。項目式學習聚焦概念的深層次理解和遷移,需要設計者關注從核心概念到關鍵概念再到具體概念的一整套知識體系。

世界是物質的,磁極間的相互作用、奧斯特實驗中小磁針的偏轉、電動機的轉動等都涉及物質間的相互作用,所以本單元的重要任務是促進學生形成運動和相互作用觀念。而發(fā)生作用的本質就是因為磁場對放入其中的磁體和電流有力的作用,所以磁場是本單元的關鍵概念,單元復習時需要引導學生認識磁場的本質特征,在不同情境中豐富對磁場的認識。站在這樣的高度去看本單元的知識點,它們之間自然就有了聯(lián)系,學生很容易將零碎知識串聯(lián)起來(圖1)。

圖1

2.2 設計驅動性問題

驅動性問題的設計應指向物理觀念,讓學生在解決實際問題的過程中感受到學習物理是有用的。為了保障學生安全,學校在車庫旁裝有一個道閘(圖2),實行人車分流,但隨之帶來了問題,每當課間跑操的時候,體育老師都要從較遠的辦公樓跑過來打開道閘讓學生通過,這樣很不方便。能否設置一個遠程控制裝置,讓體育老師在辦公室就可以打開道閘,這就成了本單元復習課的驅動性問題,這個問題的解決涉及磁場、電磁繼電器電路的設計與連接、電動機的原理與連接等,是將本章知識有效關聯(lián)的載體。

圖2

2.3 培養(yǎng)高階認知

2.3.1 問題解決與決策

電磁繼電器可以實現(xiàn)遠程控制,這是學生的低階知識儲備。通過小組討論,學生決定使用電磁繼電器,幫助體育老師實現(xiàn)在辦公室遠程控制道閘。雖然學生能順利完成電路圖的設計,但要在模擬板上連接實物,這對學生的模型建構能力提出了挑戰(zhàn),需要學生仔細研究電磁繼電器的結構(圖3),知道哪些接線柱需要連入控制電路,哪些是連入工作電路的,為后續(xù)的操作做好準備。道閘通過電動機來控制,從安全使用的角度,學生選擇了玩具直流電動機控制道閘,然后依次連接低壓控制電路和高壓工作電路。由于實物模擬中的閘桿是用泡沫板制作的,盡管直流電動機功率小,但閘桿抬起的速度依然較快,容易損壞,于是,學生通過改進、調試,在工作電路中串聯(lián)滑動變阻器來優(yōu)化設計,最終完成項目任務(圖4)。整個問題解決與決策的過程是一個使用高階認知策略的過程,能有效培養(yǎng)學生的解釋、交流、反思、應用等科學探究能力。

圖3

圖4

2.3.2 科學推理與比較

學生參與項目的積極性特別高,利用問題鏈可啟發(fā)學生深入思考,問題鏈是由低階認知螺旋上升到高階認知的鑰匙。因此,用問題鏈貫穿整個單元,運用科學推理,聚焦磁場的基本性質;結合圖形比較,歸納實驗及其裝置的異同。最后,電流計的原理是本章復習的拓展延伸,引導學生從表象走向本質,需要學生運用邏輯推理,由指針偏轉到線圈受力,再到通電線圈在磁場中受力,最后指向感應電流的產生,這是評價學生對于物理概念掌握情況的依據(jù)。因此,通過閉環(huán)式的問題鏈設計(圖5),能培養(yǎng)學生的科學推理、科學論證能力,同時給學生呈現(xiàn)了本章知識之間的內在聯(lián)系,學生能深刻感受電與磁之間的聯(lián)系,形成自然現(xiàn)象之間是相互聯(lián)系的科學觀。

圖5

2.3.3 實驗探究與創(chuàng)新

蘇科版初中物理教材在本章第四節(jié)安排了一個學生實驗:安裝直流電動機模型,能夠讓學生進一步認識電動機的原理,單元復習課應在原有基礎上進行提升與創(chuàng)新。在課堂上讓學生拆卸玩具電動機,了解其內部結構,并與圖6作對比,在實物中準確找到換向器和電刷,同時提出新問題:如果沒有換向器,能否實現(xiàn)通電線圈的連續(xù)轉動?以此培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力。

圖6

在學生分組活動中,老師提供漆包線繞制成的線圈、銅支架、磁體等,讓學生制作沒有換向器的簡易直流電動機。經過反復實驗,學生發(fā)現(xiàn)用砂紙將線圈兩端的漆包線一邊全部刮去,一邊刮去一半,可以實現(xiàn)線圈連續(xù)轉動。同時,他們還利用自制的裝置,借助靈敏電流計,轉動線圈時成功產生了感應電流(圖7),親身體驗兩個實驗裝置的異同,深刻感受電動機和發(fā)電機之間的區(qū)別和聯(lián)系,用能量觀念認識自然現(xiàn)象之間的聯(lián)系。

3 教學反思

本單元復習課運用項目式學習方式,使復習更具有大局觀、整體觀。驅動性問題貼近學生的生活實際,設計的起點較低,能激發(fā)學生的學習熱情。但是,該驅動性問題仍有一定的局限性,例如利用電磁繼電器實現(xiàn)遠程控制,大都是用低電壓、弱電流控制高電壓、強電流的電路,而我們在用模擬板仿真演示時,從安全的角度只能選擇玩具電動機,導致控制電路的電壓比工作電路中的電源電壓還要大,對學生已有的認知會產生一定的干擾,還需進一步優(yōu)化。

4 結語

項目式學習是學生能力的培養(yǎng)與學科知識的習得相兼容的一種學習方式,是落實物理核心素養(yǎng)的有效途徑。盡管一節(jié)課不能顯著提高學生的核心素養(yǎng),但只要教師在平常教學中持之以恒,一定會促進學生核心素養(yǎng)的提升。