石清穎

摘? ?要：在新課改的背景下，傳統(tǒng)的教學(xué)模式正在發(fā)生變化，教學(xué)模式的改革逐漸成為趨勢。以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，基于當前課堂的教學(xué)環(huán)境、教師的教學(xué)方式以及學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，提出“項目式學(xué)習”的課堂教學(xué)模式，通過“制作發(fā)動機模型”為項目主線，貫穿“內(nèi)燃機”整節(jié)課的課堂教學(xué)，助力于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；教學(xué)模式；項目式學(xué)習

核心素養(yǎng)是學(xué)生通過課程學(xué)習逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展、社會發(fā)展需要的關(guān)鍵能力、必備品格和正確價值觀。物理課程需培養(yǎng)學(xué)生物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責任等素養(yǎng)^{[ 1 ]}。因此，在初中物理教學(xué)中，賦予學(xué)生發(fā)現(xiàn)物理知識、探究物理現(xiàn)象、解決物理問題的能力，充分發(fā)展學(xué)生的素養(yǎng)，是教師的教學(xué)目的。

由于學(xué)生知識水平不夠，生活經(jīng)驗不足，在教學(xué)中，教師更多以“講授法”的教學(xué)模式，通過講解以及互聯(lián)網(wǎng)的資料的輔助，直截了當?shù)亟o予學(xué)生知識，缺少學(xué)生的參與。以初中物理九年級第十三章第三節(jié)內(nèi)燃機為例，本節(jié)課雖與生產(chǎn)生活息息相關(guān)，但其物理知識的講授，更多是結(jié)合資料，教師直接將物理知識傳遞給學(xué)生。一節(jié)本是貼近學(xué)生生活的課，由于缺乏更多的互動性，導(dǎo)致學(xué)生被動接受知識。 因此，為了解決這一問題，本節(jié)課筆者采用“項目式學(xué)習”的教學(xué)模式，嘗試將課堂的主導(dǎo)權(quán)還給學(xué)生，以學(xué)生為主體，開展此節(jié)課。

項目式學(xué)習（Project-Based Learning，簡稱 PBL）是一種以學(xué)生為中心，設(shè)計執(zhí)行項目的教與學(xué)的方式。項目式學(xué)習關(guān)注學(xué)科的核心概念和原理，基于現(xiàn)實世界的探究活動，通過學(xué)生自主學(xué)習，制作完成系列作品，建構(gòu)系統(tǒng)的知識體系，以培養(yǎng)綜合實踐創(chuàng)新能力為終極目標^{[ 2 ]}。在內(nèi)燃機這節(jié)課中，筆者嘗試用“項目式學(xué)習”的教學(xué)方法，以“制作一個發(fā)動機”為任務(wù)主線，觀察日常生活中的發(fā)動機，學(xué)生通過自行查閱資料，初具一定知識基礎(chǔ)，并在教師的引導(dǎo)下，在任務(wù)完成過程中發(fā)現(xiàn)存在的問題，分析解決，再通過教師進一步教授，從而建構(gòu)本節(jié)課所聯(lián)系的物理知識。最后教師通過本節(jié)課所學(xué)的知識，引導(dǎo)學(xué)生進行改進創(chuàng)新，培養(yǎng)質(zhì)疑創(chuàng)新能力。

培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為教學(xué)目標，結(jié)合物理學(xué)科的內(nèi)涵，筆者認為本節(jié)課以“項目式學(xué)習”的教學(xué)模式開展，可以注重以下四個方面。

1? 注重課前預(yù)習，提高課堂效率

項目式學(xué)習著重以學(xué)生為主體，教師為輔的教學(xué)模式，這就要求學(xué)生有一定的知識儲備以及生活經(jīng)驗，在課前對于模型進行初建構(gòu)。因此，課前預(yù)習在本節(jié)課中起著至關(guān)重要的作用，便于學(xué)生對該節(jié)課知識體系進行架構(gòu)。

（1）理解項目情境，清晰問題設(shè)置

教師需要對本節(jié)課設(shè)置的項目任務(wù)進行介紹，提供一定的情境信息，學(xué)生清晰本節(jié)課主要問題內(nèi)容?；诖?，布置學(xué)生了解生產(chǎn)生活中的一些機械，以及簡單的工作原理，并且初步形成制作發(fā)動機模型的思路。教師在課前準備好本節(jié)課需要的實驗器材以及實驗視頻，預(yù)計學(xué)生可能出現(xiàn)的問題，準備好可能改進的方案和用具：紙盒、易拉罐、竹簽、塑料片、燈泡、電源等器材。

（2）制定項目計劃，形成項目小組

課前學(xué)生可通過自主匹配、教師協(xié)調(diào)的方式，組建2-6人學(xué)習小組，通過小組討論，制定項目計劃，推選組長，討論分工，組織協(xié)調(diào)，成品展示等。以小組的形式展開，提高課堂項目完成度。

通過以上預(yù)習環(huán)節(jié)，使得課堂教學(xué)更有針對性，大大提高了課堂效率，將更多的時間留在后面的模型建構(gòu)。

2? 注重項目設(shè)置，助力素養(yǎng)培育

2.1? 任務(wù)驅(qū)動——制作一個發(fā)動機

任務(wù)驅(qū)動是項目式學(xué)習中的主線任務(wù)。本節(jié)課是以項目式學(xué)習的教學(xué)模式展開，以“制作一個發(fā)動機”為主線，整節(jié)課貫穿這一主題，教授其中蘊含的物理知識，通過教師一步一步引導(dǎo)，學(xué)生不斷改進，成功制作出發(fā)動機模型。

2.2? 情境創(chuàng)設(shè)——舊識引新知

本節(jié)課，教師通過以日常生活中的汽車發(fā)動機為情境引入，調(diào)動學(xué)生積極性，并且通過已有的實驗情境，對模型進行初建構(gòu)。并通過演示實驗：利用酒精燈，加熱試管中的水，水沸騰后，產(chǎn)生大量高溫、高壓的水蒸氣，水蒸氣對活塞做功，活塞飛出試管口。

合理地進行情境創(chuàng)設(shè)能夠增加學(xué)習的趣味性，情境創(chuàng)設(shè)對于提升學(xué)生的能力具有較大的意義。

2.3? 模型建構(gòu)——化抽象為具象

物理模型就是針對實際問題進行科學(xué)的抽象和概括，舍棄次要因素，抓住主要因素，形成一種能反映事物本質(zhì)特性的理想物體（過程）或假設(shè)結(jié)構(gòu)^{[ 3 ]}。學(xué)生根據(jù)已有的實驗現(xiàn)象，對模型進行初建構(gòu)，在建構(gòu)的過程中，尋找實驗與實際模型的異同點，發(fā)現(xiàn)初模型存在的問題，并通過嚴謹?shù)膶嶒?、生活的?jīng)驗等找到改進方案。以下例子為在模型建構(gòu)中遇到問題以及解決方法。

問題一：機械循環(huán)問題

試管模型確實解決了發(fā)動機對外做功的功能，但是若要循環(huán)工作，就得重新安裝裝置，導(dǎo)致整個過程無法連續(xù)。

解決一：活塞做往復(fù)運動

通過展示農(nóng)作工具：石推磨，發(fā)現(xiàn)磨棍在磨盤的轉(zhuǎn)動下，做往復(fù)運動。這樣的裝置滿足發(fā)動機循環(huán)工作的目的，因此在發(fā)動機上設(shè)計此裝置，就可以解決機械循環(huán)問題。這個裝置叫做：曲軸連桿（如圖1）。

教師根據(jù)學(xué)生的經(jīng)驗儲備和知識儲備，從知識中找答案，從生活中找方案。對建模中遇到的問題，教師創(chuàng)設(shè)生活情境，引導(dǎo)學(xué)生通過日常生活中的現(xiàn)象，發(fā)表觀點，進行改進，使學(xué)生慢慢形成科學(xué)建模的能力。

問題二：能量損失問題

改造后的模型，其實跟蒸汽機模型相似。教師介紹蒸汽機，并發(fā)現(xiàn)蒸汽機的其中一個結(jié)構(gòu)就是曲軸連桿，可見曲軸連桿這一構(gòu)造確實得到認可且投入使用。而蒸汽機漸漸被淘汰的其中一個原因，是因為其工作時能量損耗大。因此能量損耗的問題是接下來需要對模型進行改進的方向。

解決二：空氣壓縮引火儀

這里主要解決外界環(huán)境的熱吸收問題，可以嘗試直接將燃料放在容器內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力，而爆竹就是利用這個原理制作而成?？諝鈮嚎s引火儀也是將燃料放在容器內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力的裝置。這個實驗裝置可以降低能量的損耗，這時候再把曲軸連桿安裝上去，就實現(xiàn)了連續(xù)對外做功。教師重新演示空氣壓縮引火儀的實驗過程。

此過程引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會通過已有實驗進行分析，解決實際遇到的問題，從實驗中提煉模型的關(guān)鍵信息，注重科學(xué)建模，并再次闡明實驗背后的本質(zhì)。

問題三：燃料進出問題

教師引導(dǎo)再次發(fā)現(xiàn)問題，學(xué)生發(fā)現(xiàn)若要再次對外做功，還是需要重新手動排出廢料，添加燃料，整個過程還是無法連續(xù)，新的問題又出現(xiàn)。

解決三：增加進出通道

學(xué)生通過觀察發(fā)現(xiàn)，造成這個問題主要是因為燃料、廢料進出都在同一口，若進出在不同口，就可以解決這個問題。因此，教師在模型上方分別增加一個進氣口，一個排氣口。并且安裝上小燈泡，當燈亮起，表示閥門打開，燃料進入或者廢料排出。這樣的構(gòu)造，解決了因為燃料進出導(dǎo)致的無法連續(xù)做功的問題。

因此，在整個模型的建構(gòu)過程中，教師要先清楚模型的本質(zhì)，再根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習要求、學(xué)生認知水平實施教學(xué)。教學(xué)進度不宜太快，對學(xué)生要求無需太高，要注重學(xué)生的習得與養(yǎng)成，方能達到培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的目的^{[ 3 ]}。

最后，教師不斷引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)發(fā)動機模型，并且在建構(gòu)模型的過程中，學(xué)會遇到問題的時候，通過生活經(jīng)驗以及學(xué)過的知識，對出現(xiàn)的問題進行改進，成功地自制出發(fā)動機模型。再通過改變不同的交通工具，拓展發(fā)動機在不同交通工具中的作用（如圖2）。

2.4? 模型展示——建立評價體系

最后各小組進行成果展示，對成果的“完成度”“美觀度”“穩(wěn)定性”等方面制定完整的評價體系，并對優(yōu)秀的成果進行展示推廣。

在上述案例中，教師將項目主線任務(wù)貫穿整節(jié)課，讓學(xué)生積極參與設(shè)計發(fā)動機的模型。通過情境創(chuàng)設(shè)，提高學(xué)生的學(xué)習興趣。在設(shè)計過程中，通過出現(xiàn)的問題引起學(xué)生的認知沖突，層層遞進，不斷改進，并且學(xué)會舉一反三，懂得將物理思想、方法應(yīng)用于生產(chǎn)生活中。

3? 注重模型利用，剖析物理本質(zhì)

教師利用學(xué)生自制的模型，對整個制作過程進行復(fù)盤，關(guān)注學(xué)生制作過程遇到的問題，并對其中包含的知識點進行總結(jié)歸納，剖析內(nèi)燃機的物理本質(zhì)。

利用自制的模型，對內(nèi)燃機的四個工作沖程進行分析，用有色棉花充當燃料以及產(chǎn)生的廢料。通過轉(zhuǎn)動軸，觀察：曲軸連桿圈數(shù)，活塞上下運動情況，閥門開關(guān)情況，能量轉(zhuǎn)化情況（如圖3），并指導(dǎo)學(xué)生完成學(xué)習任務(wù)單，構(gòu)建完整的內(nèi)燃機知識體系。

上述案例中，教師引導(dǎo)，學(xué)生通過建構(gòu)的模型，提取主要因素，忽略次要因素，用最直觀明了的方式反映事物的本質(zhì)，解決生活中的實例，并嘗試對生產(chǎn)生活的工具進行優(yōu)化。在項目式學(xué)習中，模型建構(gòu)是最重要的一環(huán)，具備初步的模型思路，不斷改進、探索，最后成功制作出模型，完成項目式學(xué)習核心的環(huán)節(jié)。

4? 注重課堂交流，培養(yǎng)態(tài)度責任

模型建構(gòu)后，教師通過生活中遇到的現(xiàn)象：汽車尾氣，提出關(guān)于能源損耗以及環(huán)境保護的問題，由學(xué)生小組討論這些問題的解決方法：如何提高能源利用率，有效保護環(huán)境？若未燃盡的燃料再次進入到氣缸內(nèi)重新燃燒，就能增加能源利用率。因此現(xiàn)在的交通工具一般使用：多氣缸發(fā)動機。而排出的廢氣也因為燃料利用較為充分，減少了對環(huán)境的污染。

最后教師總結(jié)內(nèi)燃機的優(yōu)缺點，也為柴油機進行鋪墊。鼓勵小組成員對自己做的模型進行展示，并且對自己小組的作品在其他方面，比如結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，外形美觀度等結(jié)合其他小組的作品進行評價。

在上述案例中，學(xué)生在觀察、改進中逐步養(yǎng)成尊重事實、務(wù)實求真的態(tài)度。并且對本節(jié)課主題進行升華，將學(xué)生的思路引伸到環(huán)境保護，激發(fā)學(xué)生社會責任感。

綜上，本節(jié)課以項目式學(xué)習的教學(xué)方式展開，其中經(jīng)歷了遇到問題、解決問題的過程，對一些難以解決的問題，教師提供必要的幫助。而在制作內(nèi)燃機的過程中，模型建構(gòu)遇到的問題，需要多次由教師引導(dǎo)遇到問題的解決方案，通過生活實例，進行改進。學(xué)生被動接受知識較多，很難從自己的生活實例得到啟發(fā)，針對這些問題，教師可以從課前入手，先讓學(xué)生進行預(yù)習，主觀上先有一定的知識儲備，對于后續(xù)的教學(xué)有較大的幫助。通過項目式學(xué)習，帶領(lǐng)學(xué)生在學(xué)習物理的同時，完成對生活的大膽探索和創(chuàng)造。真實情境下解決實際問題的教學(xué)模式，將會是接下來物理教學(xué)的發(fā)展趨勢。

參考文獻：

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