黎敏娟

［摘 要］文章以“設計節(jié)能采光系統(tǒng)”教學為例，探討基于喚醒、融合、創(chuàng)新理念的初中物理項目式實驗教學實踐?！霸O計節(jié)能采光系統(tǒng)”教學通過喚醒學生興趣，融合不同的學科知識，采用不同的教學方式，對現有的教學資源進行優(yōu)化和改進，創(chuàng)新性地引導學生進行項目設計、實驗操作和問題解決等活動，幫助學生學會運用物理知識解決實際問題，提高學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

［關鍵詞］喚醒；融合；創(chuàng)新；項目式實驗教學

［中圖分類號］? ? G633.7? ? ? ? ? ?［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2024）12-0069-04

《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課標》）的一級主題“實驗探究”體現了物理課程實踐性的特點?！墩n標》在“學業(yè)要求”中指出，能通過物理實驗建構物理概念，深化對物理規(guī)律的認識。在物理教學中，實驗扮演著至關重要的角色。傳統(tǒng)的實驗教學往往只注重實踐內容的傳授和實驗技能的訓練，而忽略了學生對于實驗的探究和設計能力的培養(yǎng)。以“知識本位”為導向的實驗教學無法激發(fā)學生的探究潛力，使課堂失去了活力與魅力。項目引領的實驗教學方式逐漸受到關注?；趩拘?、融合、創(chuàng)新理念的項目式實驗教學，以實際項目為基礎，通過真實問題激發(fā)學生的學習興趣，將技術、工程等各種知識與物理知識相融合，引導學生主動設計、實踐和反思，提高學生的問題解決能力，進而有效培育學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

一、基于喚醒、融合、創(chuàng)新理念的項目式實驗教學的內涵

基于喚醒、融合、創(chuàng)新理念的項目式實驗教學，將喚醒、融合、創(chuàng)新理念全方位地融入各個教學環(huán)節(jié)，以實現學生實踐能力和創(chuàng)新能力的全面提升。

其一，“喚醒”理念強調的是對學生內在潛能的激發(fā)和學習熱情的喚醒。這意味著教師需要創(chuàng)設富有吸引力的實驗情境，引導學生主動觀察、思考和探索，從而發(fā)現問題并提出問題。這樣，學生的好奇心和求知欲被喚醒，他們開始積極主動地參與實驗活動。

其二，“融合”理念關注的是跨學科知識和技能的整合。這就要求教師打破學科壁壘，將不同領域的知識和方法融合在一起，形成綜合性的實驗項目。學生在完成這些實驗項目的過程中需要運用多種學科知識和技能，從而實現了對知識的綜合運用和能力的全面提升?？鐚W科融合，不僅有助于培養(yǎng)學生的綜合素質，還有助于學生更好地適應未來社會的多元化需求。

其三，“創(chuàng)新”是項目式實驗教學的核心目標。在“創(chuàng)新”理念的引導下，實驗教學不再滿足于傳統(tǒng)的驗證性實驗，而是更加注重設計探索性和綜合性實驗。通過引導學生參與實驗項目的創(chuàng)新設計與實施，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。鼓勵學生嘗試新的方法、提出新的觀點，允許他們在實驗過程中出現錯誤和失敗，使其從中汲取經驗教訓。這種對創(chuàng)新的追求，不僅有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神，還有助于他們在未來的科學研究和工作中取得更好的成績。

二、基于喚醒、融合、創(chuàng)新理念的初中物理項目式實驗教學策略

本文以“設計節(jié)能采光系統(tǒng)”教學為例探討基于喚醒、融合、創(chuàng)新理念的初中物理項目式實驗教學的策略。

（一）創(chuàng)設問題情境，喚醒興趣，激發(fā)求知欲

教師通過播放有關能源危機的視頻，引導學生圍繞“如何做到節(jié)能？”“未來新能源的前景如何？”等話題進行熱烈的討論，然后提出問題：（1）教室的照明用燈，怎樣才能做到節(jié)約用電？（2）如果我們用自然光來照明，能否達到節(jié)約能源的目的？（3）在無窗、地下室或者朝北的房間，要想減少人工照明用電，節(jié)約能源，應通過什么方式引入自然光？

在學生逐一回答問題后，教師進一步提問：上一節(jié)課我們學習了光的直線傳播，知道了光在同種均勻介質中是沿直線傳播的，那么我們運用什么方法來改變光的傳播路線，將其引入室內呢？教師接著出示地下室的模型，引導學生根據現實生活的需要尋求解決的方法，喚醒學生的學習興趣，激發(fā)學生的求知欲。

（二）任務驅動學習，融合知識，解決問題

在引導學生進入問題情境后，教師為學生分配設計節(jié)能采光系統(tǒng)的任務，以驅動他們主動學習和探究。為了完成任務，學生需要融合各種知識來設計和優(yōu)化他們的采光系統(tǒng)。這個過程可以幫助學生形成物理觀念，提升學生運用物理知識解決實際問題的能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

（1）了解光的傳播路徑和規(guī)律。學生需要知道光是如何傳播的，以及光的反射有什么規(guī)律。

（2）選擇合適的材料和工具。學生需要了解如何選擇合適的材料和工具來制作節(jié)能采光系統(tǒng)。

（3）進行實驗和記錄數據。學生需要進行實驗來驗證自己所設計的采光系統(tǒng)是否合理，并記錄相關數據。

（4）分析數據并調整方案。學生需要對實驗數據進行統(tǒng)計分析，并根據分析結果來調整和優(yōu)化自己的設計方案。

通過以上措施，教師可以幫助學生將所學的物理知識應用于實踐，使學生形成物理觀念，提高學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

為了幫助學生把握物理核心知識，探究物理規(guī)律和建構物理模型，教師將項目任務進行分解，設計如下進階任務。

任務一：探究光的反射定律。

將任務一拆分成兩個探究活動。

探究活動一：探究入射角和反射角的大小關系。

提供器材：激光筆、束光器、小鏡子、開有縫隙的PVC管、白紙、帶有量角器刻度的可折轉硬紙板。

教師活動：引導學生猜想光在反射時，入射角i和反射角r的大小關系。

學生活動：小組討論交流，自行選擇器材，設計實驗方案；分工合作，將所測得的數據記錄到表格（見表1）中。

方案一：將小鏡子塞到豎放的PVC管的縫隙中，然后放在白紙上，讓激光筆沿著白紙照向小鏡子， 在白紙上顯現出反射光路（如圖1）。

方案二：將小鏡子平放在桌面上，將帶有量角器刻度的可折轉硬紙板豎直放置在小鏡子上，激光筆順著刻度線照向小鏡子，入射光線和反射光線都顯示在硬紙板上（如圖2）。

得出結論：光在反射時，反射角等于入射角。

探究活動二：探究反射光線、入射光線、法線的位置關系。

問題1：請從數學的角度說一說法線與反射光線、入射光線之間存在什么樣的幾何關系。

教師活動：首先，教師引導學生從數學的角度歸納出以下規(guī)律：①法線是入射光線與反射光線的角平分線；②法線是入射光線與反射光線的對稱軸。接著，教師引導學生從物理學的角度對法線、反射光線和入射光線的位置關系以及選擇的參照物作對比。

得出結論：反射光線和入射光線分別位于法線兩側。

學生活動：按照實驗要求操作，將所觀察到的現象記錄到表格（見表2）中。

問題2：若向后折硬紙板，在紙板上看不到反射光，它會在哪兒？你能想辦法把它的位置找出來嗎？

教師活動：引導學生利用霧化器的水霧反光把反射光路的位置顯示出來（如圖3）。

學生活動：交流展示入射光線、反射光線與法線仍在同一平面內。

得出結論：反射光線、入射光線和法線在同一平面內。

任務二：結合所提供的模型和模擬實驗環(huán)境，運用鏡面反射采光法，將模擬的太陽光引入“地下室”內。

學生討論設計方案，實施方案。具體操作為：將一面鏡子調整角度放入（如圖4）——將兩面鏡子調整角度放入（如圖5）——將多面鏡子調整角度放入（如圖6）。通過實驗操作，學生獲得了成功的體驗，創(chuàng)新思維得到了培養(yǎng)。

（三）項目產品設計，培養(yǎng)思維，實現知識應用

在完成實驗和反思后，學生進入項目產品的設計階段。這個階段需要學生運用科學思維來分析和解決問題，以達到優(yōu)化節(jié)能采光系統(tǒng)的目的。學生通過思維碰撞，思考光是否可以通過多次反射進行傳輸，使思維得到升華，為成果的進一步物化奠定基礎。

（四）方案優(yōu)化改進，創(chuàng)新成果，實現價值轉化

學生需要分析在實驗過程中遇到的問題，并制訂相應的解決方案。學生需要考慮如何改進設計方案來提高光的利用效率。學生進入產品制作的階段，需要考慮實際應用場景中的各種因素，例如如何采光、如何增強光的反射、如何將光均勻散射到室內等。右圖為學生設計圖（如圖7）。項目產品制作說明：采用硬度高、透光率高的采光罩在室外進行采光；光導管的彎管可以靈活轉動，可以多角度傳輸光，采用反射率高、漫反射低、聚光性能好的鏡面薄鋁作為光導管內壁，提升光的利用率；通過透射性強漫反射裝置，可將光均勻地分布在室內。

（五）進行項目產品調試，制作評價量表

在項目產品調試階段，學生需要根據優(yōu)化改進后的設計方案進行項目產品的調試。這個過程中，學生需要利用合適的材料和工具，按照設計方案進行調試，同時記錄相關數據并進行誤差分析，以驗證產品的性能是否符合要求。組間討論交流，優(yōu)化設計評價量表，以評價學習成果。通過評價量表的4個維度和12個指標（見表3）對項目設計者進行評價，這有助于學生反思自己的學習過程，深化對知識原理、科學探究、科學思維、實踐活動的本質的認識。

三、教學實踐反思

在“設計節(jié)能采光系統(tǒng)”這一教學活動中，教師采用基于喚醒、融合、創(chuàng)新理念的項目式實驗教學模式，引導學生運用物理知識解決實際問題，實現了學生多方面能力的提升。下面筆者結合教學實踐進行深入反思，探討其在教學實踐中的優(yōu)點和不足。

（一）打通情境孤島，喚醒學生興趣

在傳統(tǒng)的物理教學中，學生往往是機械地記憶公式和概念，缺乏對知識的深入理解和靈活運用。在“設計節(jié)能采光系統(tǒng)”教學中，教師將物理知識融入實際生活問題中，喚醒學生的興趣，幫助學生建立物理知識與現實生活的聯(lián)系；通過實際問題的解決，將各學科知識有機地結合起來，打破情境孤島，使知識更具完整性。

在教學實踐中，教師要注意控制問題的難度和復雜度，以免出現過于復雜的問題讓學生產生畏難情緒，影響其學習積極性。

（二）促進跨學科融合，實現深度學習

在“設計節(jié)能采光系統(tǒng)”的教學中，教師通過引導學生解決問題、團隊協(xié)作和實踐操作等，發(fā)展了學生的核心素養(yǎng)。學生在解決問題的過程中，不僅需要運用所學的物理知識，還會涉獵其他學科知識，這有助于促進跨學科融合，實現深度學習。

在教學實踐中，教師還需要關注學生的個體差異和學習需求，給學生提供個性化的指導，以確保每個學生的能力都能在原有基礎上得到提升。

（三）打破知識壁壘，發(fā)展創(chuàng)新思維

在“設計節(jié)能采光系統(tǒng)”的教學中，教師通過引導學生進行項目設計、模型制作和調試、優(yōu)化改進以及產品制作和調試等一系列活動，幫助學生打破知識壁壘，實現跨學科知識的整合和應用，促進學生創(chuàng)新思維的發(fā)展。

在教學實踐中，教師需要關注學生自主學習能力的培養(yǎng)，鼓勵學生主動發(fā)現問題、分析問題和解決問題，讓學生的能力得到更高層次的提升。

綜上所述，以“設計節(jié)能采光系統(tǒng)”為教學實例，實施基于喚醒、融合、創(chuàng)新理念的初中物理項目式實驗教學，可喚醒學生興趣，引導學生將技術、工程等知識與物理知識相融合，主動進行設計、實驗與反思，使學生的實踐能力和創(chuàng)新能力得到提升，環(huán)保意識和社會責任得到培養(yǎng)?；趩拘选⑷诤?、創(chuàng)新理念的項目式實驗教學，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的人才提供了有益經驗。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準：2022年版［M］.北京：北京師范大學出版社，2022.

［2］? 胡倉兵. 項目引領下初中物理STEM-PBL教學案例的實踐與反思：以“桿秤的制作”教學為例［J］.中學物理，2021（2）：36-39.

（責任編輯? ? 黃春香）