基于项目式学习理论的物理跨学科实践活动——以“物质的物理属性”为例.pdf

2023年第1 0 期物理教学探讨Vol.41 No.10基于项目式学习理论的物理跨学科实践活动以“物质的物理属性”为例辛建军，邱洁镇江市宜城中学，江苏镇江2 1 2 1 4 3摘要：义务教育物理课程标准（2 0 2 2 年版）增设了一级主题“跨学科实践”。在进行“物质的物理属性 教学时，设计项目式学习方案，能有效落实新课程标准要求，发展学生跨学科运用知识的能力、分析和解决问题的能力、动手操作的能力，培养学生积极认真的学习态度和乐于实践、敢于创新的精神。关键词：项目式学习；跨学科实践；评价中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1 0 0 3-6 1 4 8(2 0 2 3)1 0-0 0 7 6-51项目式学习项目式学习(project based learning,简称PBL)是以学生为活动主体，以解决问题为导向的学习方式。项目式学习需要在真实情境中开展，而初中物理学习的内容也多是来自于真实情境，初中物理教师可以充分利用本学科的优势，对教材的内容进行开发，设计出一系列的项目式学习活动方案。2 课标义务教育物理课程标准（2 0 2 2 年版）对“物质的物理属性”的要求是“通过实验，了解物质的一些物理属性,如弹性、磁性、导电性和导热性等,能用语言、文字或图表描述物质的物理属性。例1:通过实验，了解金属或塑料的弹性。列举弹性在生活中应用的实例。例2：通过实验，了解物质的磁性和磁化现象。调查磁性材料在生活中的应用。例3：通过实验，了解物质的导电性，比较导体、半导体、绝缘体导电性能的差异。例4:通过实验，了解金属与陶瓷导热性的差异。”2 1 根据课标的要求，可以采用实验教学的形式，具体目标是了解物质的属性及其应用，能用多种方式描述物质的属性。因此，本节课就以实验来完成对物质属性的学习。3学学情分析教师在进行教学设计时，如果只关注了所教学段教材中需要教授的内容，不知道学生已有的知识储备水平，就会造成学生在学习过程中的思维发展受到限制 3 。对于学生来说，弹性、磁性、导电性和导热性等属性并不是全新的知识，学生对它们已经有不少基于生活经验的了解。因此，教师在进行教学设计时,应该在学生已有经验的基础上设计教学内容，加深他们对这些属性的了解，从而更加深刻地理解它们的用途，并根据它们的用途来完成自己需要完成的一个小项目。4项目式学习的方案设计项目式学习活动的开展必须指向学习目标的达成，因此教师也必须围绕目标设计具体的教学过程。笔者围绕“物质的物理属性”设计出了如表1 所示的项目式学习初步方案。本项目式学习过程可以分为四个阶段。第一阶段：确定研究的问题。解决问题的前提是发现问题，创新往往是基于具体问题的。善于发现问题、寻找问题是创新思维培养的重要条件。利用问题链，先发散再聚焦，可以促进学生确定所研究的问题。在此阶段，教师要引导学生分析问题、聚焦问题,以问题为导向确定问题小组。而学生也可以通过阅读学习材料,提出问题,完善问题。收稿日期：2 0 2 3-0 4-0 5作者简介：辛建军（1 9 7 7-），男，中学高级教师，主要从事初中物理教学中项目式学习和自制教具研究。-76-Vol.41 No.10教师在对教材内容及课标要求进行分析后发现，这节课需要掌握的几种物质的物理属性在家庭厨房用具中几乎都可以找到。因此，决定以“用空气炸锅制作一份烧烤”作为本次项目式学习的主题,将这些物理属性渗透在项目学习中。第一阶段对应设计如表2 所示。第二阶段：方案设计阶段。在此阶段，通过小组汇报，展示本小组的阶段性学习成果，学习其他组的优点，完善自己的方案，最终确定方案。目学科学段物理八年级下册江苏凤凰科学技主要教材项目时间术出版社(2 0 1 2)所需资源食材、调味料、食用油、食谱、切菜刀、砧板、透明空气炸锅、锡箔纸等作品类型一份食物学习清单1.通过实验了解厨房中常见物质的物理属性，如硬度、弹性、磁性、导电性和导热性等。学习目标2.了解物质的物理属性在生活中应用的其他例子。3.能用图表归纳家庭厨房中常见物质的物理属性。驱动问题使用空气炸锅制作烧烤的过程中，都利用到了哪些物质的物理属性？1.采购食材过程涉及到哪些物质的属性？2.清洗食材过程涉及到哪些物质的属性？驱动问题分解3.制作食材时涉及到哪些物质的属性？4.烤制的过程中涉及到哪些物质的属性？范式类型科学探究类教学阶段阶段目标第一阶段：确定研究明确如何准备食材，如何问题使用工具。教学阶段阶段目标第二阶段：方案设每个小组汇报自己“用空气炸锅计阶段制作一份烧烤”的设计方案，通过小组互评，教师评价，整合成一份最完善的方案，并设计出相关的PBL学习评价量表。物理教学探讨的是培养学生多方面、多角度分析问题的能力，尝试进行更加全面的设计。本阶段，教师要引导学生确定研究思路、设计交流汇报图、确定解决方案。学生则应选择探究的问题，确定研究思路，多角度分析设计图并进行汇报，修正完善设计，确定解决方案。针对本次项目式学习，第二阶段的设计如表3所示。表1 PBL项目式学习初步方案1.活动名称：用空气炸锅制作一份烧烤物理初中2.学习目标分析3.项目式学习方案类型表2 PBL第一阶段方案4.活动流程教师活动1.协助学生分析后续各个步骤可能出现的问题。2.帮助学生分析要完成这一项目需要先掌握哪些技能。表3 PBL第二阶段方案教师活动1.指导学生对方案开展互评。2.引导学生整合方案。3.协助学生制作PBL学习评价量表（具体见课程评价）。2023年第1 0 期年级八年级2课时学生活动1.学习清洗食材的方法。2.学习制作食材的方法。3.学习空气炸锅的使用方法。4.自主形成八个合作小组。5.初步形成各小组的方案。学生活动1.开展设计方案的互评，做好对评价的记录。2.根据方案的互评结果，重新整合，形成新方案。3.对新方案再次进行讨论、修改、完善。4.设计学习的评价量表。-77-2023年第1 0 期第三阶段：问题解决阶段。项目实施过程中，教师可采用问题解决的策略开展教学活动，学生自主尝试与设计在先，教师的教在后，不是直接教学生如何制作，而是留给学生更多遇到困难的机会，创造更多解决问题的机会，一边动手做，一边动脑想，使其在解决问题过程中发展高阶思维。教师重点要做的是指导学生处理问题解决过程中出现的困难和疑惑，学生在此过程中则应不断尝试不同的问题解决方案。第三阶段对应方案如表4 所示。第四阶段：展示、评价、反思阶段。该阶段主要包括分享问题解决的过程和结果、全班交流与教学阶段阶段目标利用空气炸锅制作1.指导学生有条不地开展活动。一份烧烤，在此过程2.协助学生在遇到问题时利用网第三阶段：问题解中，掌握使用到的各络搜索问题，寻找答案。决阶段种工具所具有的物3.提醒学生做好每个环节的记录，3.网络搜索发现的问题，记录搜集的答案。理属性。完成自评及组员间互评工作。物质属性的研究记录活动阶段使用的物品物理教学探讨评价、问题反思、改进方案、总结提升等过程。教师需要组织学生进行交流与评价，然后对本次项目式学习进行反思、总结和提升。第四阶段的对应方案如表5 所示。项目式学习的评价方式与传统教学的评价方式有所不同。传统教学对学生的评价多在学完之后进行测试，答案往往固定，评价标准相对单一。项目式学习中的评价在纵向上对活动的每个环节进行评价，在横向上对学生的各方面表现进行评价。评委也不仅限于教师，还有自己、组员、专家等。本项目式学习的评价方案如表6 所示。表4 PBL第三阶段方案教师活动Vol.41 No.10学生活动1.根据既定方案开展活动。2.活动过程中使用的各种器具利用了物质的哪种属性，做好记录。4.完成自评及组员间互评。物理属性采购阶段清洗阶段制作阶段烤制阶段品尝阶段表5 PBL第四阶段方案教学阶段第四阶段：展示、评力、沟通能力、表达能力的提升。价、反思阶段3.增强对我国科技的自信。4.对活动的整个进程进行反思，提出新想法。-78-阶段目标1.完成对物质属性的知识部分的学习。2.实现对探究能力、科学思维、合作能教师活动1.指导学生将自己小组的活动成果进行展示交流。2.对每个小组的成果进行评价，提出建议，协助他们完成方案的选代。学生活动1.展示学习成果。向其他小组介绍本组在活动过程中使用了哪些器具完成活动目标，每一种器具的物质属性如何。2.小组间互评成果。3.完成方案的迭代。Vol.41No.10评价目标与内容2.能力方面：小组合作是否开展有序；方案设计是否细致清晰；表达是否到位。过程性评价1.自我评价（学生进行自我评价）。2.同伴互评（学生之间进行互相评价）。评价方式3.教师评价（教师对学生进行评价）。4.成果评价（收集学生在主题活动过程中的记录单、PPT、模型等，并对之进行评价）。5.测验(通过测试题，检验学生的知识掌握情况）。评价工具评价表，测试题评价项目能顺利地利用网络、书籍等寻找制作方法。能制订出合适的制作流程。能制订表格并记录每个流程需要去研究哪些物质及对应的属性。能顺利地依据方案清洗、制作、烤制食材。能与同学讨论交流，能分析问题和解决问题。能认真倾听组员想法。能独立思考，表达清晰、简练、有条理。评价项目对食物的满意度。对不同环节涉及物质的物理属性的记录及研究。对不同物理属性在生产生活中应用的了解。物理教学探讨表6 PBL评价方案5.课程评价 4 1.学习效果：是否掌握了各种物质的各种属性，能否举出生活中相关的例子。过程性评价表自评(1 0 分)成果评价表自评(1 0 分)2023年第1 0 期互评(1 0 分)师评(1 0 分)互评(1 0 分)师评(1 0 分)评价方案中的拓展检测卷主要如下：1.由于橡胶具有较好的胶制成的轮胎可以大大减轻由于震动带来的颠簸。2.下列实例与所利用的物质物理属性不相符的是（A.电线线芯用铜制成是因为铜的导电性好B.大部分的金属材料能够被打成片、拉成丝，是因为具有延展性，所以用橡C.水壶的把手用胶木制成是因为胶木的导热性好D.划玻璃的刀刃用金刚石制成是因为金刚石的硬度大3.在静电现象的学习中，我们常用玻璃棒、橡胶棒或塑料棒来研究带电体的性质，而不用铁棒,其原因从物质物理属性的角度主要考虑的是-792023年第1 0 期（）A.硬度C.磁性4.用笔画线将左边的物质的物理属性和右边的应用连接起来。硬度弹性密度导热性导电性磁性5收获与反思本次基于项目式的学习活动是规模比较小的一个活动，活动内容贴近学生的生活，在活动中也有一些学生家长参与到活动中来，给予了学生技术上的支持和帮助。活动中，学生以小组的形式合作设计方案、开展活动、记录所得、思考应用，不仅收获了更多的知识，而且增强了探索精神，训练了设计能力，培养了合作精神，提升了沟通技巧，锻炼了耐挫能力。本次项目式活动与劳动教育相结合，让学生物理教学探讨体验了劳动的乐趣,体恤了父母的不易，增加了B.导电性对生活的热爱。D.密度反思这次活动，也有一些不足的地方：第一，在学生组建合作小组的过程中，教师过于放手，让学生自由组合，所以组员之间的能力匹配情况弹簧测力计不是很理想，给后续活动的开展造成了一些障铁片在水中下沉碍。第二，教师仍然受传统课堂的影响，缺乏对学用铜作导线生的循循善诱，往往直接把方法告诉学生。第三，磁铁由于在学校开展活动，让学生把需要的物品带到用金刚石切割玻璃学校来，并在学校食堂完成烤制活动，由于前期冬天穿棉袄御寒的准备不够充分，造成有些小组带来的物品不全，耽误了活动进程。这些都是在以后的项目迭代中需要注意改进的地方。参考文献：1马宁，孙亦凡，魏晓阳.证据导向的项目式学科实践活动设计 J.中小学数字化教学，2 0 2 2（1 1)：5-9.2中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准(2 0 2 2年版)S.北京：北京师范大学出版社，2 0 2 2.3张怀玉.打通知识脉络激活学生思维 J.广西教育A（小学版）,2 0 1 5(9)：1 1 3,1 2 8.4陈琳,刘杨,邹金伟.基于项目式的跨学科主题学习-“以美化校园为例J.地理教学,2 0 2 2(1 9)：3 7-4 1.Vol.41 No.10（栏目编辑屏李富强）(上接第6 2 页）121mA+.5m(0.8。)=2212联立(9)(1 0)式解得VA=Voo若用牛顿碰撞定律结论，相互作用前接近速度和相互作用后分离速度相等，则VA+0.8vo=2vo-VB联立(9)(1 1)式可以解得VA=Vo,UB=1Vo5很明显(1 1)式比(1 0)式更为简略，在联合(9)式计算上更为方便。点评弹性碰撞在高考试题中出现频率较高，若考生能够熟练掌握牛顿碰撞定律结论，则能够在更短的时间内计算出准确结果4评价和总结模型建构是学生根据研究的问题和情境,构建易于研究的、能反映事物本质特征和共同属性的理想模型的过程 3 。通过将牛顿碰撞定律应用到弹性碰撞模型中，帮助学生从接近速度和分离速度的视角理解碰撞过程，完善了学生的运动和+1.5mWB22(10)(11)相互作用观念，通过“引力弹弓”现象和“子母球”实验，了解了弹性碰撞在科技、生活领域的广泛应用，能够对新的物理情境进行问题表征和模型建构,培养学生的科学思维和科学探究能力，同时为学生提供了新的视角认识弹性碰撞模型，提升学生的探究兴趣，帮助学生逐步增强探索自然的内在动力。参考文献：1漆安慎,杜婵英.普通物理学教程力学（第二版)M.北京：高等教育出版社，2 0 0 5.2沈克琦.高中物理学（力学)M.合肥：中国科学技术大学出版社,2 0 1 5.3廖伯琴.普通高中课程标准(2 0 1 7 年版)教师指导物理 M.上海：上海教育出版社，2 0 1 9.蒋小平）(栏目编辑-80-