为校园转弯处设计限速牌

王金娥 董双丽 史勇生 贾爱菊 王智荣 王晓宇

摘 要：本文以人教版高中物理必修2第五章4～7节为例，说明如何依据现行课标和教材，紧扣教学内容，运用项目学习教学模式落实具体知识和技能。在项目实施过程中要对教材进行重新组合，多学科融会贯通；在设计、实施、评价项目的过程中，要坚持学生的主体地位。

关键词：项目学习 高中物理 圆周运动 限速

基金项目 全国教育科学规划课题“基于课标的‘习得性’项目学习教学模式的实践研究”（FHB170581）

一、设计项目的缘起

1.培养学科素养的要求

将科学探究列入物理课标中，让学生动脑动手，引导学生改进学习策略和学习方法，通过学生自主进行科学探究，学习物理的基本概念和基本规律，掌握进行科学探究的基本技能，包括观察、实验、推理方面的技能，以及收集、处理、传递信息的技能；培养学生探索科学的兴趣和对物理现象的好奇心，激发学生独立思考、勇于实践、敢于创新的科学精神，逐步形成科学态度和科学价值观。[1][2]所以，物理教师的主要职责是创造学习情境和学习途径。项目学习是培养学生科学研究思维方式和研究方法的有效形式，它将“学科素养的培养”放在重要的位置上，故我们在课堂教学中对课程的重组、方法的运用要有足够的重视。

2.借课题研究的东风

2019年1月9日全国教育科学规划课题“基于课标的‘习得性’项目学习教学模式的实践研究”在山西省实验中学召开了第二次会议，山西省教育科学研究院普通高中课程教学研究中心副主任薛红霞解读了这个课题，将项目学习做了如下定位：

（1）“基于课标”。项目学习是依据现行课标，紧扣教学内容，落实具体知识技能的项目学习，而不是脱离课程标准，发展一般能力的项目学习。

（2）“习得性”。项目学习是帮助学生习得知识的项目学习，而非学生完成新知识学习任务之后运用知识解决问题式的项目学习，这就是“习得性”的含义。之所以这样定位，就是要将项目学习引入课堂，使之成为学生学习的主导方式。这样定位也提高了项目学习的难度，特别是对于结构性比较强的学科，其自身具有的逻辑性与项目学习所具有的现实性如何融合将是一个难点。

（3）跨学科，跨课程。项目学习是依托于一个具体的学科，在学习本学科的内容时进行项目学习，当需要时再进行跨学科、跨课程的研究。事实上，只要进行真正的项目学习，必然会进行融合。

（4）融合性。以项目学习为主导，不排斥其他教学方式，而是互相融合，为着共同的目标协同共进。

（5）教学模式。项目学习是回到课堂上的、全员参与的项目学习。它不是利用学生的业余时间，由兴趣小组来完成的。虽然在实验的初级阶段这种方式是一种必要的过渡，但最终我们应该将项目学习作为一种常态的学习方式。

3.借鉴以往课题研究的经验

山西省实验中学教师积极参与课题的研究，物理组更是有近十年的课题研究经验。尤其是2014年由贾爱菊、王金娥、曹小青负责的项目学习课题“感受拔河比赛中的力学问题”，让大家完整地经历了项目学习实施的全过程，积累了宝贵的经验。

二、项目学习的设计与实施

1.项驱动问题及成果

寒假来临，同学们一定安排了外出活动，可能会选择飞机、动车、火车、汽车、公交车、自行车等不同的交通工具出行，在不同的路线上都会遇到一个共同的问题——转弯。大家可能依生活经验知道转弯时要限速。寒假结束后的学期伊始，教师明确告诉学生将完成一个项目“为转弯处设定限速”，请学生从身边发现问题，寻找生活中的圆周问题。学生发现校园西北角拐弯处电线杆伤痕累累，显而易见，这儿需要一个限速牌；另外，通过实地考察发现车库出口与3号教学楼的这个拐角处，学生人流量大、车辆出入频繁，这个位置也必须有一个限速牌（图1）。

3.实施过程

任务一：体验转弯，形成小组

假期至少体验一种交通工具在某路段的转弯，并通过查阅资料、调研、采访、实地测量等方式采集这个路段的重要指标（如弯道半径、表征路面粗糙程度的系数、交通工具的速度等），结合自己的体验感受写出一篇报告。先个人体验，完成报告后班级群汇总，互相学习后4～6人自行组队，并确定组长。

任务二：组内交流，确定问题

体验同种交通工具转弯的同学，可能是在不同的路段，不同的速度，会有不同的感受。请在组内交流，总结出这次体验的共同特点。

任务三：储备知识，自主学习

当交通工具转弯时，它的运动轨迹是一段圆弧，请依据北师大版初中数学九年级下册、人教版高中数学必修2，并结合网络资料学习有关圆的几何知识，充分认识圆，为后期设计限速牌储备知识。为完成这个项目，需进行跨学科、跨课程的知识整合。

任务四：目标引领，问题导学

要想真正能为弯道设定限速，必须理解圆周运动的特点，尤其是向心力的来源。首先进行了课程整合，将人教版高中物理必修2第五章4～7节内容整合成一个项目“为校园转弯处设计限速牌”，编写出新的学案。学生课下自主学习，课堂上用三个课时和小组内成员交流，达成共识，共同的问题在老师的指导下课堂上一起解决。依托问题导学案，理解描述圆周运动的基本物理量，并能分析水平面、竖直面内各种模型中质点做圆周运动向心力的来源。

任务五：构建模型，设计方案

结合每个小组在假期的体验和达成的共识，将全班选定的实际背景——校园西北角转弯处构建成物理模型，利用一个课时应用所学的理论知识为该弯道设定限速，并讨论出需要实际测量的物理量（图2）。层层思考，发现问题，各抒己见，层层突破，在不断地研究中完善了最终的方案：将全班同学分成三组，1组测弯道半径，2组测轮胎与地面间的动摩擦因数，3組计算限速值并设计限速牌。

任务六：实地测量，设定限速

学生依照设计的方案，进行实地测量，利用大课间在学校西北角转弯处进行测量（图3）。由于提前预设了各种测量方案，测半径进行得很顺利，甚至把浇花草的水管都拿来做了测量工具。在测汽车轮胎与地面间动摩擦因数时，遇到了各种突发状况，比如系轮胎的绳子在做了几次实验后被磨斷了；汽车加速距离太短，轮胎留下的痕迹不清晰等等，但是师生在现场一起想办法解决问题，最终测出了实际值。令人激动的是，测出的值与课本中给出的值很接近。

根据理论计算得出，为保证车辆转弯时不侧滑，转弯速度不能超过30 km/h，但是考虑到校园里还有学生步行通过这个位置，最后确定限速为5 km/h。

任务七：设计产品，展示交流

3组利用周末的时间设计限速牌。学生提出限速牌上想要有班级LOGO，教师认同学生的观点，最后的产品可以张扬个性、体现文化（图4）。1807班刘越扬所作藏头诗，不仅有“五迈缓步，蹄声更柔”的温馨提示，还有实中校园“零则事故定庠序”的安全保障，更有实中学子“凌云壮志挥豪（毫）纵”的雄心壮志，体现了实中学子“悟理不休”的探究意识和精神。

教师、学生与校方、广告公司积极商讨，确定限速牌的制作、安装等问题。

4.成果验收

2019年6月18日上午，山西省实验中学物理项目学习课题“为校园转弯处设计限速牌”在校园西南角举行了限速牌揭牌仪式，将限速牌作为校园设施正式投入使用（图5、图6、图7） 。

在揭牌仪式上，山西省实验中学校长孙秀梅和薛红霞老师现场聆听了学生的简单汇报。孙校长对这次活动高度肯定，讲道：“物理组项目学习活动只是山西省实验中学众多项目学习活动中的一个，但有着不同的特点和重大的意义。同学们真正经历了从身边发现问题，将实际问题变成研究课题，依照科学研究的方法步骤，综合运用多学科相关知识分析推理探索，发挥团队合作精神，不仅解决了问题，还形成了研究成果。看似一次普通的学习活动，同学们却从中锻炼了思维，发展了能力，增强了社会责任感，将探究意识和精神落于实处。这次活动，是一次启迪，一次激励，对同学们的影响会辐射到终身。希望同学们能继续从身边小的问题着手，将这次活动留给大家的启发延续至未来，在中华民族伟大复兴大业中贡献一分力量。”

孙校长表示这个小小的限速牌承载着山西省实验中学的诸多第一：第一个以实物的形式展示项目学习成果；第一个实用性学生作品作为校园设施投入使用；第一个跨学科、跨年级的研究团队，集物理、数学、工程等多学科于一体……

学生们备受鼓舞，纷纷发表学习感悟。

1807班张楠说：“正如王老师所说，比起最后的研究结果，研究过程更重要，出现问题后不断思考，不断商讨，不断突破，解决问题的过程更珍贵，我们要敢于研究，不拘课本，这是这次项目学习留给我最大的启发。”

1807班张帅军说：“说来容易做来难。在实际测量中，我们深切地体会到理论与实践的差别，我与老师配合不当没有成功；人员分工不明确没有成功。本以为万事俱备，没想到实验器械中绳子又发生了断裂……实际中会遇到许多事先考虑不到的问题。或许在理论学习中我们游刃有余，而在现实生活中我们可能四处碰壁。但是，只要坚持思考，勇于尝试总是能解决掉问题的。”

1807班刘越扬说：“看到我写的藏头诗、温馨提示能放在限速牌上作为校园设施投入使用，我好骄傲！学校能给我们每一个学生彰显个性、施展才华的机会，大实中有着不一样的胸怀，接纳每一个成长的孩子，为了能帮着学生茁壮成长，她在尽可能地提供肥沃的土壤、充足的养料！今日我感谢学校，明日学校定能以我为荣。”

三、反思

运用项目学习这一教学模式，首先要发生改变的应该是教师。当前科技发展迅速，课堂早已不是“一块黑板一支粉笔一张嘴”的模式，课堂应是师生共同学习进步的舞台 。教师必须改变观念，改变方式，不断学习，应该从以下四个方面落实：

1.以核心素养为指导

“核心素养”这个概念体系正在成为新一轮课程改革深化的方向。核心素养不是各门学科知识的总和，它是支撑“有文化教养的健全公民”形象的心智修炼或精神支柱。决定这种核心素养形成的根本要素，在于教育思想的进步与教育制度的健全发展。

发展学生的核心素养，落实在学校教育上，需要每一位教师去实践，落脚点就在于每一堂课。那么核心素养如何融入课堂教学呢？笔者认为应着重抓好以下几个方面：

（1）课堂教学学习目标需要转向，学生核心素养的“核心”是关键能力的提高和必备品格的形成。

（2）课堂教学方式要情境化、活动化，学会讲故事。

（3）学生学习方式，要从以往的被动接受型向自主、合作、探究的学习方式转变。

（4）课堂教学评价，要向培养人的核心素养的评价角度不断拓展。

（5）由“教师中心”转向“学生中心”，促进学生主动学习和合作学习的意识与能力。

从根本上来说，发展学生核心素养就是要解决“教育要培养什么样的人”的问题。

2.以课题研究为引领

山西省实验中学物理组教师积极参与课题研究，主动关注教育动态，敢于改革，勇于接受新的教学思想和理念，较早开始尝试项目学习教学实践。

3.以常态教学为基础

项目学习是一种手段，是一种引导教师改变教育思想意识的手段；项目学习常态化可以把“以生为本”理念贯穿到整个教学过程中。经历一次项目学习活动，教师就能切身体会到，引导学生在做中学，在学中做，培养具有创新精神和能力的新时代高水平人才不是空话大话，在我们平时的教学中就可以实实在在地落实。将项目学习这种教学模式引入课堂并常态化是培养学生核心素养的有效途径。教师必须改变观念，变“教”为“学”，变“老师中心”为“学生主体”，变“灌输”为“引导”，变“学会知识”为“发展素养”，形成“素养为本、以研为本、以学为本、以人为本”的教育常态。

4.以发展素养为目标

确定项目、设计项目、实施项目都应明确它的主体是学生，目标是发展学生素养。所以，选择项目应结合学生的实际情况及定位。如果是体验类探究，那么问题就要从学生身边的实际情境中来，最好引导学生自主发现问题，将实际问题变成课题研究，依照探究的科学方法步骤进行，综合运用多学科相关知识，发挥团队合作精神，完成项目成果的设计制作。如果是理论探究，那么需要学生整合已有的知识，并查阅资料，经历理论探究的过程，体验物理的严谨之美、高深之美……

无论在哪个环节，都要坚实学生的主体地位，项目要与学生已有知识和生活经验相结合，设计、实施项目要考虑学生能从中习得什么，培养目标有哪些，要有量化考核，把发展素养落到实处。

参考文献

[1]庄涛.基于物理核心素养的概念教学实践研究[J].学周刊，2019（03）：44-45.

[2] BROWN J S，COLLINS A，DUGUID P. Situated cognition and the culture of learning[J]. Educational researcher， 1989，18（1）： 32-42.