物理常态课堂中开展微项目化研究的实践探索——以“变阻器”教学为例

张敏红 江苏省苏州市景范中学校

一、问题的提出

2019年6月，中共中央、国务院印发了《关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》，指出要强化课堂主阵地作用，优化教学方式，切实提高课堂教学质量，包括重视情境教学，探索基于学科的课程综合化教学，开展研究型、项目化、合作式学习。其中，项目式学习是基于新课程理念下的一种教学模式，在促进学生素养发展上有极大优势。学生通过一段时间对真实、复杂问题的探究，不断自我评价、反思、修正，实现了深度学习，逐步习得知识并将其内化，培养了综合实践能力和创造性解决实际问题的能力，全面提升了核心素养。

在教学实践中，由于项目化学习每次经历的周期相对比较长，而初中物理教学课时紧、教学内容多，为不影响正常的教学进度，每学期开展的次数屈指可数，很难通过它有效促进学生深度学习。在常态课堂中开展微项目化研究解决了这一问题，教师可以将课本知识点设计成相对较小的微项目融入物理教学课堂中进行探究，或者在实际教学中展开项目中的部分环节，通过创设真实情境，以问题驱动的方式引导学生进行项目化研究。本文以苏科版物理“变阻器”一课为例，具体阐述如何通过优化教学设计、搭建“思维阶梯”等途经，让微项目化研究在常态课堂中落地生根。

二、教学实施

（一）分析学情，选择合适的知识点设计成微型项目

在常态课堂中开展微项目化研究，首先要将合适的知识点设计成一个具有真实情境化的微型任务，而后需要教师综合考虑学情，在课堂上顺利展开微项目化研究。

在学习“变阻器”一课前，学生在知识储备上已经掌握了电流、电压、电阻及其影响因素等内容，具备了电学学习的一般思路和方法，具有一定的物理观念和理论基础。在能力储备上，通过课堂探究式教学以及问题驱动式教学的开展，学生已具备一定的科学探究能力以及动手实践的能力，对电路的连接也掌握了一定的技能。但是，有不少学生对知识的理解存在一知半解的情况，究其原因是没有经历知识的生成过程，而且绝大多数学生缺少对问题的深入思考以及将所学知识用来解决实际问题的能力。基于以上思考，我们认为可以将“变阻器”一课改成微项目化研究课，引导学生利用已掌握的知识来解决“如何调节小灯亮度”这一现实问题。在知识迁移的过程中，层层深入，最终制作成“滑动变阻器”，经历变阻器的制作过程，能更好地掌握变阻器的使用方法，实现深度学习，提升核心素养。

（二）优化教学设计，将课程内容融入微项目化研究

将常态课改成微项目化研究课，需要教师提前优化设计课程内容，将原有的教学安排揉碎重组并融入项目中。微项目化研究不是孤立的一个环节，而是要将低阶认知包裹入高阶思维中，学生在完成项目任务的过程中，完成了课程内容的学习，同时还解决了知识的生成、建构、应用等系列问题，化知识为素养。

“变阻器”这节课的教学任务主要是让学生认识并学会使用滑动变阻器。根据教材安排，常规教学设计为三个环节：（1）通过“用铅笔芯改变电路中的电流”活动，让学生知道，改变接入电路的铅笔芯的长度可以改变接入电路中的电阻，从而达到改变电路中电流的目的，进而直接引入滑动变阻器；（2）学生观察滑动变阻器，了解其结构、各部分名称等；（3）学生通过探究活动，掌握滑动变阻器的使用方法。其中，第三个环节是本节课的重点，也是课堂耗时最长的部分，教师通常采用任务单的方式让学生分组合作进行探究，最终根据实验现象，讨论总结得出滑动变阻器的连接方式以及连接不同接线柱时接入电路的对应电阻值。这部分探究属于验证性探究，学生没有经历对知识的构建过程，更没有思维能力的培养过程。这种忽视学生认知规律的学习，很难让学生理解核心概念并学会在新情境中迁移与应用。

以微项目化研究思路设计“变阻器”这节课，将变阻器的结构认知及使用方法融入项目中，设计流程（如图1 所示）。首先，创设真实情境导入项目：“改变小灯亮度，有哪些方法？”根据驱动性任务，学生设计项目，然后利用提供的器材进行项目论证，在论证过程中发现问题，进而进行反思，重新调整项目设计。其次，在不断地设计、实施、反思、修正过程中，学生逐步完成任务，最终制作出一个简易的变阻器。在此过程中，学生经历了知识产生的全过程，对核心概念的理解更加深刻。经历变阻器的制作、使用说明书的撰写等过程，学生已经掌握了它的构造和使用方法，因此课堂上无须再额外安排环节来探究滑动变阻器的使用。将教学任务有效地融入微项目研究中，在完成教学目标的同时，实现了在常态课堂中微项目化研究的有效践行。

图1 微项目化研究流程图

（三）搭建“思维阶梯”，在自我反思性评价中实现深度学习

在常态课堂中开展微项目化研究，除了将课堂教学内容融入微项目化任务中，还要根据学情帮学生搭建“思维阶梯”，突出问题导向，在学生自我反思助评价中实现深度学习，有效推进微项目化研究的进程。

【项目导入】创设真实情境：“改变小灯亮度，有哪些方法？”根据之前的学习，学生很快能想到调节亮度的四种方法：改变电压、改变导体材料、改变导体长度、改变导体横截面积。基于理论分析得出的方法，具体哪些可行，哪些操作简便，很多学生对此是一知半解的。此时，学生用老师提供的器材进行试验，来验证自己的想法。器材如下：电源、开关、小灯、50cm 长铜棒、20cm 长铅笔芯、长度为1m 的直径0.7mm、1mm、1.5m 镍铬合金丝各一根。

【设计意图】当有疑惑时，学生能马上在课堂上找到合适的器材，通过实验来验证自己的想法。这种便捷性能提高学生学习的主动性，让学生保持学习兴趣，激发学习热情。

【学生实验】学生分组实验，有的小组选择改变电源电压，有的小组选择改变电阻丝的材料，有的小组选择改变电阻丝的粗细来改变电路中的电流。

【展示评价】小组展示采用不同方法改变电路中电流大小的效果，学生进行评价：采用改变电源电压、电阻丝的材料、粗细等方法来改变小灯的亮度，在操作上都比较麻烦，而且亮度不能连续改变。有的小组将铜棒接入电路中，当改变铜棒的长度时，小灯亮度几乎没有变化，学生分析，因为一根铜棒的电阻几乎为零。有的小组将铅笔芯接入电路来实现小灯亮度的改变。根据实验，学生评价：该方法有两个不足之处：一方面是铅笔芯容易断；另一方面由于铅笔芯不够长，所以小灯亮度改变范围不够大。其中，有几组学生选择在电路中接入镍铬合金丝，发现小灯亮度的改变范围很大，但合金丝太长，操作不方便。学生尝试后，讨论决定还是使用镍铬合金丝来调节小灯的亮度，但必须进行优化，缩短操作长度。

【设计实施】学生将镍铬合金丝绕在绝缘体纸筒上，缩短了操作长度，同时用衣架作为支架，方便操作，图2是学生制成的第一个成品。

图2

【反思修正】学生将成品接入电路，具体实施操作后，对成品进行自我评价：操作长度确实变短了，而且也可以改变小灯的亮度，但存在不足：每次改变接入电路的电阻丝长度时都要重新连接接线柱，操作不方便。学生讨论后提出解决方案：可以加一根横杆（一次性筷子），将一把铜钥匙悬挂在上面，并与导线相连。当移动铜钥匙时，便可以改变接入电路的电阻丝长度了。于是，学生修正项目，制成了第二个成品（如图3所示）。

图3

【展示评价】学生将第二个成品接入电路进行展示测试，其他学生进行评价：第二个成品在操作上优于第一个成品，只要移动钥匙，便可以改变接入电路的电阻丝长度，从而改变小灯亮度，操作上确实便捷了很多。但是移动钥匙时会带动导线一起移动，容易导致连接处接触不良。

【修正实施】为解决以上问题，学生再次进行尝试，修改方案设计。学生想到在之前的实验中，已发现铜的电阻率很低，铜棒的电阻可以忽略不计。由此想到，可以将木棒换成铜棒，导线连接处从钥匙触片处换到铜棒的两端，这样，导线只要连接在铜棒一端，效果与连接在铜钥匙上是一致的，完美地解决了接触不良的问题。由此，学生完成了第三个成品（如图4所示）。

图4

【评价反思】学生展示交流，当移动铜钥匙时，小灯亮度持续改变，操作简单，不会出现接触不良的问题，而且整个装置非常稳固，但有一点不足，就是小灯时亮时暗。学生分析原因：镍铬合金丝线圈间有空隙，不导电，导致在移动铜钥匙时，电路的连接是时断时续的。为了解决这个问题，学生提出解决方案：将合金丝绕得相对紧密一点（如图5 所示）。但由于合金丝具有较大的弹性，要想绕得非常紧密、不留空隙，是有一点难度的。同时，学生提出，如果线圈绕得非常紧密，线圈与线圈之间是导电的。那这个问题怎么解决呢？如果给镍铬合金丝涂上绝缘漆，那如何解决铜钥匙与镍铬合金丝接通问题呢？由于课堂时间有限，这些问题没能在课堂上深入探究，作品也没能在课堂上继续优化，留给学生课后思考、完善。

图5

一节课的时间，学生以小组合作的方式，在问题驱动下，通过项目设计、项目实施、展示评价、反思修正，不断调整项目实施方案，初步制作成了滑动变阻器，完成了改变小灯亮度的项目任务，获得了成就感。课堂的学习目标从了解滑动变阻器的构造、学会使用滑动变阻器转变为学会制作滑动变阻器。这个转变，充分激发了学生学习的内驱力。学生在一遍遍的设计、实施、评价、反思、修正中实现深度学习。

三、结语

在常态课堂中开展微项目化研究，能够大大提高学生的高阶思维水平，高效达成常态课堂原定的教学目标，同时锻炼了学生的团队协作能力、创新思维能力以及综合运用知识解决实际问题的能力，是落实学生核心素养的有效途经。苏科版物理课本中有很多知识点可以设计成微项目化任务，只有在常态课堂中常态化开展项目化研究，才能有效提高课堂教学质量，有效促进深度学习，学生的创新实践能力才能得到真正的提升。另外，值得注意的是，微项目化研究在常态课堂中的开展需要“量体裁衣”，除了要选择合适的知识点，将其设计成可行的微项目化任务外，还要综合考虑学情、所需的项目资源等，把握和平衡好学科内容与其所在真实的生活情境之间的关系等，这样才能使微项目化研究在常态课堂中发挥真正效能。