基于物理学科核心素养导向的项目式学习

肖建华

摘 要：学科核心素养导向是新课程背景下物理课堂教学的重要目标。本文阐述了物理学科中开展项目式学习的实践与思考，旨在让学生主动探索真实情境中的问题和挑战，深刻领会知识和技能，培养关键能力，落实核心素养。

关键词：项目式学习;高中物理;真实情境

物理学科的核心素养是指学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质，是学生科学素养的关键成分。物理学核心素养的提升，有利于培養学生发现问题解决实际问题的能力，以便更好的适应社会发展的需要。教学实践表明，项目式学习可以提高学生课堂参与度，有利于促进学生进行深度学习。真实情境的项目式学习通过深度学习培养学生解决问题的关键能力，符合新课程重视“素养为本”的教学。

一、开展项目式学习的“初心”

项目式学习（project based learning），简称PBL，就是让学生围绕真实的学习任务，综合学科知识，合作交流，设计一系列的调研或探究活动，寻求解决问题的方案，通过亲身的经历和体验获得新的知识和技能，从而加深对必备知识的理解，获得跨情境的迁移能力，从而形成关键能力，提升核心素养。可见，项目式学习作为一种教学形态，对学生核心素养的发展有着积极地意义。

二、项目式学习在物理教学中的实践与研究

（一）理清项目式学习中“教”与“学”的关系

新的课程课改高度重视学生问题解决能力的培养。我校物理组刚结题的江苏省十三五重点课题倡导真实问题情境下的深度学习，培养学生的高阶思维能力、创新精神和实践能力。在此背景下，项目式学习因其注重引导学生解决现实生活中具有研究价值的问题而备受关注。在项目式学习中，教师不再只是简单地通过讲授让学生获得知识，而是引导学生经历知识获得的过程，并进行交流展示，自我评价。突出的是学习过程而不仅仅是学习结果，教师也不再是主导者，而是引导者和督促者。同时，项目式学习在内容设计上突破了传统的按单元章节分配课时的模式，打通了多模块知识之间的联系，实现了跨学科的融合，符合新课改中对核心素养的培养要求，被广泛认可和推崇。

（二）变“碎片化”思维为“整体性”思维

当下的物理教学过度关注知识点的学习，最终形成了一些零散的概念和方法，不能由点成线、由线成面，这样“不完整”的传统课堂难以培养学生物理学科核心素养。研究表明知识间的联系越丰富、越紧密，就越能被迁移到新情境中解决新问题。教学过程中教师需要具备整合能力，帮助学生将分散的知识和概念进行有意义的整合，把握知识背后的核心内容，形成看待问题的基本观念。项目式学习的设计围绕真实问题的解决，具有教学情境感强、实用性高、综合应用能力要求高的特点，是培养学生核心素养的重要路径。

“火车转弯”就可以设计成基于真实情境的项目式学习。任务1：了解火车车轮和铁轨的特点。任务2：火车转弯时需要向心力，谁来提供？靠轮缘和外侧轨道的挤压提供向心力会造成什么后果？怎么解决？任务3：完成铁轨弯道的设计方案：应使外轨略高于内轨。内外轨的高度差取决于哪些因素？任务4：了解铁路弯道处的指示牌上标注的速度的含义。速度过大或过小会造成什么后果？并完成离心、向心运动概念的构建。这样从铁路弯道的初步设计到进一步优化，将圆周运动中的核心问题——向心力、离心运动、向心运动等问题整合起来，形成了清晰的学科逻辑主线。

在本项目学习中，首先要设计完整的探究方案，其次要运用关于受力分析、圆周运动等相关知识、设计成果展示的方案，极大提高了学生参与课堂的积极性，让学生进入到深度学习的状态，有助于培养学生解决有关物理真实问题的关键能力，体现物理学科价值，落实学科核心素养。

（三）变“教教材”为“用教材”

“教教材”和“用教材教”是两种截然不同的教材观。前者是教书，后者是教人。传统课堂比较重视“教教材”，教学内容陈旧，教学模式固化，教学效率低下。项目式学习则需要教师更好挖掘教材中提供的素材，根据学生的实际能力和认知水平，驾驭教材，活用教材，赋教材以活力，提炼整合成可行性的学习任务，组织学生在真实情境中开展深度学习。

“交变电流的产生”可设计为任务1：创设真实情境，如何用自制的长约50cm、宽约35cm的大线圈产生电流？如何观察到线圈中产生的电流的特点？任务2：如何构建交流发电机的模型？物理建模的过程就是把实际的情境或问题，通过抓住主要矛盾忽略次要矛盾，将其简化为容易分析和研究的物理模型。任务3：分析交流电产生的原因。分析过程中遵循一般的认知规律，由定性到定量、由特殊到一般、由浅入深、层层递进。任务4：推导交变电流的变化规律。对于规律的推导，一定要根据学生的实际能力和水平，分层次因材施教。第一层次，从特殊到一般，通过分析平面图，动手绘图（速度分解图），和精心设计的问题链，给予学生充分自主探究的时间，进行理论推导。

项目式学习从“知识”上升到“知识的应用”，选材源于教材但又高于教材，促使教师创造性地使用教材，成为新教材的实践者和创造者。在本项目式学习中，教师适时抓住动态生成的问题，从高悬念向低悬念逐渐过渡，层层递进，逐渐找到接近“发展区”的结合点，最大限度地调动学生的思维和学习自觉性，使学生能够生动活泼、主动地发展，达到了预期教学效果，让物理学科核心素养落到实处。

（四）变落实基础为同时聚焦物理前沿发展

项目式学习要求教师在熟读现有教材内容的基础上，根据学生发展的需要，结合时代的发展和科技的进步，从社会生产生活中聚焦科技前沿的素材，用来充实日常的教学内容。

自动驾驶汽车服务上线之后，陆陆续续发生的多起交通事故，其中碰倒横向过街的行人尤为突出，可以从如何改进汽车自动驾驶中辅助刹车系统设计项目式教学。任务1：收集资料，聚焦任务：简化自动驾驶的原理，分为数据传感收集、中央数据处理、操作控制实现。任务2：可以分三个小组合作进行探究，融合知识，完成设计：优化数据传感收集，改进中央数据处理，实现精准操作控制。任务3：方案展示、实地实践。在通过头脑风暴和实验设计之后，利用可用材料进行实验探究。并且通过电脑工程软件，形成系统的设计算法。任务4：改进设计、优化方案。在完成前面初步设计和实践探究以后，小组合作探讨，进一步优化设计方案，提出有效可行性建议。

同样的素材背景，可以有不同设计角度和教学目标，产生的效果也会明显不同。项目式学习通过在不同视角下设计学习任务，加工素材，促使学生全面掌握知识和技能，更好的落实核心素养。

（五）变“封闭教学”为“开放课堂”

项目式学习起源于美国，以项目学习著称的HTH学校非常强调产品导向。然而，项目式学习不只是要做一个产品，还要明确产品背后要达成的目标是什么，以及为什么要以这种形式制作产品[1]。中学物理在实施项目式学习过程中也存在产品导向，可以是可见的产品，也可以是生成开放性的思维或实践探究。

以能源课为例，传统的教授方式多以老师课堂讲解为主，不能很好激发学生探索的兴趣，让其自主解决问题。将该课题设计成项目式课程，可先从日常生活中所接触的一些能源引入，引导学生讨论每种能源优缺点。接下来就进入项目式学习部分——新能源汽车设计。在这一部分，学生需要通过自己的前期调研，查出新能源汽车的界定，包括它们的定义、介绍，使用哪些新能源，以及优缺点分析;收集新能源车的品牌、性能、设计。还需要通过社会调研，设计调查问卷，调查人们对新能源汽车的性能、品牌以及国家对购买新能源汽车的鼓励政策的了解程度，发现各类人群为什么不愿意使用新能源车，新能源汽车普及率低的原因。在此基础上，通过绘制外观图片或制作实物模型，设计未来新能源车。整个项目时间持续近一个月，期间不仅会涉及物理、化学方面的知识，还会引入统计学上的定量、定性分析的方法，最终以艺术设计为生成的产品来进行展示。

如果说传统课堂上教师的主要工作是传授知识，那么，项目式学习更多是教会学生思考为什么要获取知识，如何获取以及怎么使用。由此可见，高水准的项目立意真实，能帮助学生从学科学习和社群生活两个层面与现实世界建立联系，同时对学生个人而言也是有意义的，能真正落实学生的学科核心素养。

三、项目式学习的反思

（一）更多关注项目的实施而不是目标

在教学实践中，很多教师将更多精力放在项目的具体实施上，对项目式学习所所需达成的学习目标关注不够，导致学生只关心某个前沿科技、某个实验结论和具体的实施过程，对项目中所承载的必备知识、关键能力和需要培养的核心素养缺乏深刻的认识，不能达到预期的教学目标。

（二）实施过程缺乏合理的时间规划

项目式学习分课后学习和课堂学习，课后的学习时间往往得不到很好的保证。为了能使项目有序开展，需要学生提前做好规划，特别是对课后空余时间的合力规划。如果学生没有规划，不能合理安排时间和学习任务，就会导致项目进展缓慢，耗时过长，甚至停滞不前，无法达成学习目标。因此必须指导学生进行项目规划，确保时间分配的合理性。

（三）聚焦项目任务时缺少真实的问题情境

真实问题情境的就是将物理知识与现实联系起来，让学生体会到物理知识有根、有源、有用。实践中我们发现教师普遍不重视真实情境的創设和真实问题的挖掘。

真实问题情境的素材需要积累，更需要集体的智慧。因此以备课组为单位负责一个项目或课题，利用集体智慧结晶，对课程的设计，尤其是素材选择和加工，展开充分研究，有利于生成项目，同时还可以验证项目的合理性。但是，不是所有的教学内容都适合开展项目式学习，以项目学习著称的HTH学校，也并非全部开设项目式学习的课程。实践证明，在高中物理教学中，有选择性地开展项目式学习，对培养学生物理的学科核心素养能起到积极地作用。

参考文献

[1]滕珺，杜晓燕，刘华蓉.对项目式学习的再认识：“学习”本质与“项目”特质[J].中小学管理，2018（2）.