基于项目学习的科学探究课初探

徐江

基于项目学习的初中物理教学，就是在初中物理教学实践中运用项目学习的方式来组织课堂教学。这是一种构建起以任务驱动、行为引导为主的教与学的方式。

目前来说，在初中阶段开展项目学习，最大的问题是没有相应的教材。笔者所在地区使用的是苏科版物理教材。苏科物理教材将科学探究作为一种重要的学习方式。科学探究是人们研究各类科学特别是自然科学问题时所采取的一种严格的科学研究方法，即学生像科学工作者那样，经历一个探究未知世界的过程。使用苏科版教材如何开展项目学习，能否将项目学习与科学探究有机整合起来，成为笔者探索的一项课题，以下是笔者以苏科版物理九年级上册《电阻》一节教学为例进行的尝试。

一、教学案例：基于项目学习的科学探究课——《电阻》

1.项目任务目标：

制作一个神奇的开关，能够调节电路中灯泡的亮度。

2.项目器材准备：

学生学具1（用一大信封装）：接线板（图1），两根完全相同的康铜合金丝（约0.6米长），一根铜导线。

学生学具2：电源一组（含2节干电池），电流表一只，小灯泡一个，开关一个，电阻的比较装置一个（图2）。

教师教具：电源一组，开关一个，演示电流表一只，小灯泡一个，铁丝一根，康铜合金丝一根，日光灯电阻一个，打火机一只。

3.教学过程：

（1）明确任务，项目导入。

教师展示调光灯，引导学生发现实现调光的装置是一个神奇的开关。教师展示自己制作的一个调光开关，并演示调光功能，在此基础上，询问学生：你想制作这样一个神奇的开关吗？

项目任务：制作一个神奇的调光开关。

（2）制订计划，项目设计。

①发现调光开关的秘密。

师：这个神奇的开关的秘密是什么呢？怎么制作？

教师展示自制调光开展的内部结构，学生发现内部有金属丝。

师：金属丝可以改变电路中的电流。

②发现导体具有电阻。

教师展示并介绍不同材料、粗细、长度的金属丝，请学生演示将不同金属丝接入电路，引导学生观察电流表的示数变化和电灯亮度的变化。

學生发现金属丝确实可以改变电流的大小。

师：金属丝在电路中除了可以导电外，对电流还有什么作用？

教师展示山间流水，引导学生观察流水中的石头对流水有阻碍作用。与此类比，说明导体对电流有阻碍作用。

得到电阻的概念。

③发现影响电阻大小的因素。

师：根据刚才的实验现象，请你猜想电阻的大小和导体的哪些因素有关？

生：导体的长度、材料、横截面积。

师：请大家观察电阻的比较装置，发现这些金属丝有什么区别？

生：A是锰铜丝，B、C、D是镍铬合金丝。A、B、D横截面是S，C的横截面是2S。A、B、C的长度是D的2倍。

师：如果我们要研究电阻和导体长度的关系，该怎么选择导体呢？

生：选择B、D。因为，B、D长度不同，材料和横截面积相同。

师：很好，这是一种什么样的科学方法呢？

生：控制变量法。

师：请同学们拿出实验活动单，表一是研究电阻与长度的关系，表二是研究电阻与横截面积的关系，表三是研究电阻与材料的关系，请同学正确选择导体并记录在表中。

学生思考并填写记录单。

师：在实验中，怎么比较电阻的大小？

生：观察电流表的示数。

师：导体电阻越大，电流越小。

师：实验测试电路应该怎样操作呢？刚才老师演示的电路可以用吗？

生：可以，只需将金属丝接入即可。

师：请同学以小组为单位，进行实验。

学生实验。

交流总结：影响导体电阻的因素有长度、横截面积、材料，认识到电阻是导体本身的一种性质。

教师演示加热日光灯的电阻丝，学生发现电路中的小灯泡明显变暗，并说明大多数金属的电阻与温度有关。

④项目分析。

教师请学生拿出制作材料：两根完全相同的康铜合金丝，一根铜导线。明确目标：制作一个神奇的调光开关。明确要求：制作的开关具有三个档位，能明显改变灯光亮度。

师：利用这些材料，通过什么方式来改变电流呢？

生：改变金属丝的电阻。

师：两根完全一样的康铜合金丝，怎样改变它们的电阻？

生：改变横截面积或者长度。

师：请同学们按照自己的想法去试一试吧。

学生分组制作调光开关。

（3）项目展示。

各小组完成调光开关的制作，上讲台展示并演示其功能，同时讲解原理。

教师总结：要使调光开关效果明显，就得使接入的电阻差别大。

二、案例分析

这个课例曾在“国培计划”骨干教师培训班上作过展示，受到好评。后来参加“一师一优课”被评为江苏省优质课。从这个案例的成功，可以看出在项目学习中开展探究教学是可行的。

1.任务驱动：项目学习和科学探究的共同点。

《电阻》教材首先从两个卡通人物的一段对话开始：小明：“我想设计一个调光灯。”小红：“要调控电灯的亮暗，就要调控通过电灯的电流。怎样才能改变电路中电流的大小呢？”接着，教材安排“尝试改变电路中电流的大小”“探究影响导体电阻大小的因素”两个探究活动，最后引出电阻的概念。可见，教材的意图是通过问题驱动来开展科学探究的教学。问题是科学探究的驱动力，是激发学生深入学习兴趣的导火索。科学探究是本节内容的重要学习方法。

项目学习是以任务来驱动的学习。任务，即项目，它是以解决现实生活中的问题或者制作有实用价值的产品为内容来架构的。从对项目的释义中，可以认为问题的探索也可以成为任务。对问题的探索可以认为是研究性学习在初中物理项目学习中的一种形态。“怎样才能改变电路中电流的大小呢？”既可以是科学探究的驱动问题，也可以是项目学习的驱动任务。可见，项目学习与科学探究都需要学习的驱动力。

2.“产品”设计：从科学探究走向项目学习的核心。

项目学习的核心要素是任务。任务的成果是“产品”。所谓产品，是指学生项目学习的成果。杨勇诚老师认为，这个产品是学生在项目学习过程中在“知识与技能”“过程与方法”“情感态度价值观”三个方面得到发展的“产品”。这种“产品”可以是物化的东西和非物质化的东西。那么具体到物理课堂教学中，“产品”呈现为物化的产品和学生的研究报告或者论文。

科学探究课的核心要素是问题。通过对问题的科学探究，引导学生找到问题的答案，来达到教學的目的。如果把问题当成是项目学习的任务，那么对应的产品应该是学生的研究报告或者论文。撰写研究报告或者论文，对于大多数初中生来说难度不小，而且撰写研究报告需要一定的时间，将突破原有的一节课的课时安排，导致研究成果无法及时呈现，给教学增加了不少难度。基于以上分析，要在一个课时内完成一个项目，项目的“产品”设计为物化的产品更容易操作。在本课例中，笔者设计一个“制作一个调光灯开关”的任务，对应的产品就是物化的调光灯开关。那么这个项目是怎样设计出来的？

在《电阻》一课中，教材提出“我想设计一个调光灯”，这个可以看作是一个可以预期的项目，调光灯就是预期的产品。分析教材后发现，十四章《欧姆定律》最后安排一个综合实践活动，课题为《设计和制作一个模拟调光灯》。可见设计和制作一个调光灯是整章知识的综合运用。从项目学习的角度来看，这是一个章节的大项目。《电阻》一课的教学内容包括电阻概念以及影响电阻的因素，除此之外还有一个科学方法——控制变量法的教学。所以，把设计一个调光灯作为项目学习的任务，不太符合《电阻》的教学目的。教材在开展教学过程中，实际提出了两个逻辑上递进关系的问题。问题一：可用哪些方法来改变电路中电流的大小？通过接入各种金属丝来改变电流，引出电阻的概念。在此基础上，自然而然引出第二个问题：影响导体电阻大小的因素可能有哪些？这样就将教学推进到了教学的重点——科学探究环节。教材通过两个问题的驱动，形成两次探究活动，完美解决了教学问题，达成了教学目标。因此，笔者没有在这个探究环节中做更多的修改。

笔者认为教材安排仍具有一定局限性。教学中围绕问题展开的探究，最后的落脚点只是知识本身，而不是知识的运用。教材一开始提出的“我想设计一个调光灯”的任务没有要求完成，学生也就损失了一次运用知识解决实际问题的机会。项目学习的驱动是任务，成果是产品。从任务的导入，到为了任务开展学习，到最后掌握知识完成任务制作出物化的产品，实现知识应用的最终目标。预期的产品必须对应驱动的任务。对于制作物化产品的项目学习来说，产品的制作就是任务，任务和成果是高度一致的。设计了产品，也就是设计了任务。《电阻》教材中只有问题，没有产品。产品怎么形成？这必须要考虑知识在实际生活中有什么应用。《电阻》一节，围绕“改变电流”展开讨论，学习电阻相关知识。这些知识和“我想设计一个调光灯”有什么联系呢？基于以上问题的考虑，笔者认为可以设计一个改变电流的装置，这样的装置对应生活中的应用就是调光开关。当然，学生只能制作一个模拟的调光开光。由此产生了本课例中的产品，也是项目学习的任务：制作一个模拟调光开关。

3.探究融合：在项目学习中发挥1+1>2的作用。

项目学习是一种学习方式，科学探究也是一种学习方式。两种方式可否运用在同一节教学课中？两种教学方式的运用对教学效果的影响怎么样？首先来比较一下项目学习流程和科学探究的步骤（见下图）。

科学探究教学包括了提出问题、猜想与假设、设计实验与制订计划、进行实验与收集证据、分析论证、评估、交流与合作共七个步骤，如下图可以分为五个环节。项目学习流程同样有项目导入、项目设计、项目实施、项目展示、项目评价五个基本环节。这五个基本环节同科学探究的五个环节一一对应，其功能大体相当。因此，采用项目学习与科学探究教学在教学结构上有很多相似之处，这让两种教学方式融合在一节课具备了可能性。

《电阻》课例中，从项目导入后让学生明确本课的任务是制作一个调光灯的模拟开光，接着如何去制作，具体到需要哪些材料，这些材料有什么特性，怎么运用这些材料就成为学生乐于探究的问题。围绕这些问题，教师借用了教材的安排，进行了两次探究。

一探：这些金属丝可以改变电流吗？学生猜想后，师生共同尝试将不同材质、粗细、长短的金属丝接入测试电路，观察现象。通过师生质疑，获得导体具有电阻的概念。

二探：影响导体的电阻的因素有哪些？在上面探究的体验中，学生进行了有依据的猜想，并提出自己的观点。如何去验证这些猜想，让科学探究进入第三个环节：设计实验与制订计划。通过生生互动、师生互动，学生掌握了控制变量法的运用。接着学生分组实验，收集证据、分析论证，最后得出结论并进行评估。

两次活动均严格遵守科学探究的要求进行了探究，达到了科学探究的目的。由此表明，在项目学习过程中完全可以完美地融合科学探究活动。

科学探究的过程已经结束，但从项目学习的流程来看，这仅仅是为了完成产品所做的准备工作，将知识转化为产品，才能真正体现知识的价值。可以说，科学探究的完成，不是一个终点，而是一个新的起点。产品的制作、展示、交流评估三个环节将学习推向高潮，学生在制作产品时，将知识内化为能力，将创新意识表达在产品中；在展示过程中，体验项目学习带来成果的愉悦；在交流评价中，获得友善的建议，深化个体的感受与认识。可见，项目将探究学习引向更深的层次——学以致用。而二者相融，发挥的作用远远大于1+1=2。

三、结束语

《电阻》课例实践证明，科学探究完全可以融入项目学习，完美发挥科学探究的功能。不仅如此，项目学习设置产品化的任务，比问题更加具体，更好地驱动了学生开展学习的热情，产品的制作与展示，进一步强化了科学探究成果的运用。在项目学习中开展探究课教学，是科学探究与项目学习的融合，发挥了1+1>2的作用，在倡导科学精神的同时，更注重将知识转化为生产力，体现物理最终服务于社会的新课程理念。

作者单位：江苏省苏州市吴江区芦墟初级中学