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基于项目学习的物理教学以项目任务为引领,以项目过程为载体,将抽象的物理概念和规律的学习与真实的任务情境紧密联系,使学生在完成真实任务的过程中实现自主学习与合作学习,在手脑并用中实现知识的自主建构,这样的学习符合科学认知规律,符合新课程理念,是一种充满活力的学习方式。
但是,并非所有的初中物理知识都适合用项目学习的方式组织学习,项目学习也并非是一种“放之四海而皆准”的唯一的最优化的学习方式。只有将它和其他优秀学习方式一起合理安排,灵活应用,才能实现优势互补,相得益彰。因此,项目的开发和设计就显得尤为重要。只有根据具体教学内容,整合各方面的教学资源,经过精心设计的项目,才能充分体现项目学习的独特优势。项目的开发要坚持宁缺毋滥的原则,要充分考虑其适用性、切合性和有效性。
一、整合资源,兼容并蓄,项目开发就要“不拘一格”
在初中物理教学中,不论是新授课还是复习课,只要教学内容适当,项目设计科学合理,都可以设计成项目学习,让学生在完成项目任务中领悟物理学科的真谛,体验物理学习的快乐。下面以基于项目的“电磁联系”一章的复习拓展课为例加以说明。
(一)项目设计
本项目共设计四个小项目,有随堂项目,也有课后项目,具体如下。
项目活动一:研究“按压式自发电小手电筒”。(如图1所示)
项目活动二:做一台最简单的直流电动机。(如图2所示)
项目拓展一:做一个纸桶扬盆式扬声器,用它听音乐。(如图3所示)
项目拓展二:从“电磁炮”到航空母舰。(如图4所示)
(二)活动安排
本节课前三个项目主要在课堂上完成,第四个项目安排在课后完成。
(三)项目内容
1.研究按压式自发电小手电筒。
器材:按压式自发电手电筒一台。(2人一组)
活动设计:
(1)桌上有一个手电筒,你会使用它吗?试一试,你能为我们介绍一下它的功能和优点吗?
(体验式引入,让学生在对自发电手电筒实物的观察和思考中将“电磁感应”原理与实际应用相联系,引出并复习“电磁感应”现象,磁生电——发电机的原理。)
(2)怎样让你的手电筒发光更亮?这一现象说明了什么?
(教材只讲了决定感应电流方向的因素,此处自然拓展到感应电流的大小与什么有关。)
(3)仔细观察,当我们按压手柄时,自发电手电筒究竟是怎样工作的?
(特意选择这款外壳透明的手电筒,层层递进,让学生在实践操作的基础上进一步感悟:感应电流的大小和什么有关?通过详细观察体会到:切割磁感线的运动是相对的,可以磁场固定,线圈运动,也可以线圈固定,磁场运动。而且在实际产品的设计中常常采用线圈固定的方式,因为磁体没有接线,运动更方便,大型的发电机组等均是如此。)
(4)教师演示:给自发电手电筒中的线圈接上外接电池后,线圈转动起来,发电机又变成了电动机。
(融会贯通,加深理解。)
2.做一台最简单的直流电动机。
器材:5号电池1节,小磁体3个,螺帽1个,铜丝1根。(2人一组)
活动设计:
(1)试一试,你制作的电动机能转起来吗?它的工作原理是什么?
(2)你能改变这台电动机的转动方向吗?试一试,你是怎样做到的?
(3)你能让你的电动机转得更快吗?试一试,说说你是怎样实现的?
(设计意图:将直流电动机的工作原理、怎样改变直流电动机的转动方向、怎样改变直流电动机的转速等知识融合在手脑并用的项目活动中,学生在实践体验、小组合作中实现自主建构和拓展提升。)
学生两人一组制作最简易的直流电动机,因为教师指导到位,制作又非常简单,学生很快就看到:一节5号电池,三个小磁铁,一个小螺帽,在自己手中就能让小铜丝圈连续地转起来。学生发现,原来制作一台直流电动机这么简单,又是这么有趣。当各组的小电动机转起来时,学生充分体会到了物理世界的奇妙和乐趣。在项目展示环节,教师选取两个小组,用摄像头动态展示学生制作的电动机的转动情况,并请同学介绍展示如何改变电动机的转动方向。(图5和图6为学生制作场景)
学生交流1:改变电动机转动方向有两种方法:一是交换磁极,改变磁场方向;二是交换电源的正负极,改变电流方向。
这个电动机虽然简单,却将这些物理原理体现得淋漓尽致,收到了很好的教学效果。
学生交流2:怎样让你的直流电动机转得更快些?一是增强磁场,再多加几个磁体或换用磁性更强的磁体;二是增大电流,用两节干电池串联以提升电压,但这样一来线圈直径也要相应变大些;三是改变线圈形状。
考虑同等条件下方形线圈有没有可能转起来更快呢?线圈形状会不会影响线圈转速呢?这个需要有兴趣的同学课后深入研究。
(后两个项目内容略。)
二、切合内容,锐意创新,项目开发更要“独具慧眼”
(一)内容的适切性
本课选择这些项目是经过认真的思考的。首先是项目内容切合本章的知识。这些项目都蕴涵着电磁转换的物理原理,电磁转换和我们的生活联系非常密切,这些项目的研究,有利于学生深入理解电磁转换的物理原理,真正做到了寓物理知识和能力培养于项目学习之中。其次,直流电动机、纸盆式扬声器、发电机等在我们的生活中有着广泛的应用,学生对这些设备有所了解,对其结构和原理感兴趣却又知之不深,充满了好奇心和探究欲。本节课是在“电磁转换”新授内容完成后的一节复习拓展课,采用项目学习的方式,让学生在手脑并用的学习过程中理解这些设备的物理原理,更体会到物理知识无处不在,科学技术是第一生产力。同时,也加深了学生对教材中的物理知识的理解,体现了“从生活走向物理,从物理走向世界”的学科理念。 (二)项目的趣味性
在本项目的开发与设计中,还有一点非常重要,就是这些项目对学生而言都非常有趣,符合学生的兴趣需求,容易激发起强烈的学习动机,使学生感受到物理世界的奇妙。正所谓“知之者不如好之者,好之者不如乐之者”,兴趣永远是最好的老师。物理课堂应该始于欢乐,更应该在欢乐中走向智慧。
(三)实践的可行性
本项目中用到的直流电动机、纸盆式扬声器、自发电小手电筒等器材价格低廉,可以提供相当数量的器材供学生学习研究,这都为我们丰富物理学习方式提供了有利条件。本节课要在45分钟内完成三个小项目,时间上并不充裕,设计时充分考虑到时间因素,所以前两个项目相对比较简单。第一个项目——观察研究自发电小手电筒,用时约8分钟;第二个制作最简单的直流电动机的项目,教师预先将制作过程拍成照片,提供制作指导,适当降低了学生的制作难度,使学生有较多的时间用于研究“如何改变简单直流电动机的转速和转向”,这个项目用时约12分钟;第三个项目——制作简易纸盆式扬声器相对来说麻烦一些,学生需要合作在矿泉水瓶颈上绕线,用砂纸除去接头处的绝缘漆并连接音频连接线,同样由于教师预先作了充分的准备,学生制作的难度得到了有效控制,制作成功率相对还是较高的,用时较少,可以节省出宝贵的时间用于项目交流和评价,这个项目用时约20分钟;第四个“电磁炮”的拓展项目则主要放在课后进行,由教师进行玩具电磁炮演示,结合PPT作介绍,指导学生课后查阅资料,自主研究。经过课堂实践,在教师前期的精心设计和充分准备下,学生完全有能力在课堂上完成前三个项目,制作成功率较高。对学生而言,这些项目既充满乐趣,又有一定的挑战性,能让他们在不知不觉中愉快度过一节课的时间,收获到物理课堂的“奇趣体验”。
三、凸显优势,精心设计,项目开发坚持“宁缺毋滥”
实践表明,经过认真挑选、精心设计的项目学习可以彰显其教学的优势。物理教学中合理引入项目学习后,对课堂教学组织形式的优化、学生物理学习品质的提升、教师专业素养的提高和物理课程内涵的挖掘都产生了积极的影响,使物理学习和真实情境更加紧密联系,提升了学习的实践性、生成性、互动性和协作性。这种基于项目的物理学习虽然看似比常规教学更耗时费力,有些舍近求远的味道,但正是这种注重学生亲历实践,体验感悟中交流合作,自主建构的“慢教学”,对于学生科学素养的提升,物理学习兴趣的激发,见物思理、格物致知的良好习惯和科学方法的培养,无疑有着极为重要的作用。
同时,我们也应该清楚地认识到,项目开发是一项费时间、高难度的创造性劳动,不可能一蹴而就,需要我们在教学实践中不断进行研究、总结和提炼。
但是,并非所有的初中物理知识都适合用项目学习的方式组织学习,项目学习也并非是一种“放之四海而皆准”的唯一的最优化的学习方式。只有将它和其他优秀学习方式一起合理安排,灵活应用,才能实现优势互补,相得益彰。因此,项目的开发和设计就显得尤为重要。只有根据具体教学内容,整合各方面的教学资源,经过精心设计的项目,才能充分体现项目学习的独特优势。项目的开发要坚持宁缺毋滥的原则,要充分考虑其适用性、切合性和有效性。
一、整合资源,兼容并蓄,项目开发就要“不拘一格”
在初中物理教学中,不论是新授课还是复习课,只要教学内容适当,项目设计科学合理,都可以设计成项目学习,让学生在完成项目任务中领悟物理学科的真谛,体验物理学习的快乐。下面以基于项目的“电磁联系”一章的复习拓展课为例加以说明。
(一)项目设计
本项目共设计四个小项目,有随堂项目,也有课后项目,具体如下。
项目活动一:研究“按压式自发电小手电筒”。(如图1所示)
项目活动二:做一台最简单的直流电动机。(如图2所示)
项目拓展一:做一个纸桶扬盆式扬声器,用它听音乐。(如图3所示)
项目拓展二:从“电磁炮”到航空母舰。(如图4所示)
(二)活动安排
本节课前三个项目主要在课堂上完成,第四个项目安排在课后完成。
(三)项目内容
1.研究按压式自发电小手电筒。
器材:按压式自发电手电筒一台。(2人一组)
活动设计:
(1)桌上有一个手电筒,你会使用它吗?试一试,你能为我们介绍一下它的功能和优点吗?
(体验式引入,让学生在对自发电手电筒实物的观察和思考中将“电磁感应”原理与实际应用相联系,引出并复习“电磁感应”现象,磁生电——发电机的原理。)
(2)怎样让你的手电筒发光更亮?这一现象说明了什么?
(教材只讲了决定感应电流方向的因素,此处自然拓展到感应电流的大小与什么有关。)
(3)仔细观察,当我们按压手柄时,自发电手电筒究竟是怎样工作的?
(特意选择这款外壳透明的手电筒,层层递进,让学生在实践操作的基础上进一步感悟:感应电流的大小和什么有关?通过详细观察体会到:切割磁感线的运动是相对的,可以磁场固定,线圈运动,也可以线圈固定,磁场运动。而且在实际产品的设计中常常采用线圈固定的方式,因为磁体没有接线,运动更方便,大型的发电机组等均是如此。)
(4)教师演示:给自发电手电筒中的线圈接上外接电池后,线圈转动起来,发电机又变成了电动机。
(融会贯通,加深理解。)
2.做一台最简单的直流电动机。
器材:5号电池1节,小磁体3个,螺帽1个,铜丝1根。(2人一组)
活动设计:
(1)试一试,你制作的电动机能转起来吗?它的工作原理是什么?
(2)你能改变这台电动机的转动方向吗?试一试,你是怎样做到的?
(3)你能让你的电动机转得更快吗?试一试,说说你是怎样实现的?
(设计意图:将直流电动机的工作原理、怎样改变直流电动机的转动方向、怎样改变直流电动机的转速等知识融合在手脑并用的项目活动中,学生在实践体验、小组合作中实现自主建构和拓展提升。)
学生两人一组制作最简易的直流电动机,因为教师指导到位,制作又非常简单,学生很快就看到:一节5号电池,三个小磁铁,一个小螺帽,在自己手中就能让小铜丝圈连续地转起来。学生发现,原来制作一台直流电动机这么简单,又是这么有趣。当各组的小电动机转起来时,学生充分体会到了物理世界的奇妙和乐趣。在项目展示环节,教师选取两个小组,用摄像头动态展示学生制作的电动机的转动情况,并请同学介绍展示如何改变电动机的转动方向。(图5和图6为学生制作场景)
学生交流1:改变电动机转动方向有两种方法:一是交换磁极,改变磁场方向;二是交换电源的正负极,改变电流方向。
这个电动机虽然简单,却将这些物理原理体现得淋漓尽致,收到了很好的教学效果。
学生交流2:怎样让你的直流电动机转得更快些?一是增强磁场,再多加几个磁体或换用磁性更强的磁体;二是增大电流,用两节干电池串联以提升电压,但这样一来线圈直径也要相应变大些;三是改变线圈形状。
考虑同等条件下方形线圈有没有可能转起来更快呢?线圈形状会不会影响线圈转速呢?这个需要有兴趣的同学课后深入研究。
(后两个项目内容略。)
二、切合内容,锐意创新,项目开发更要“独具慧眼”
(一)内容的适切性
本课选择这些项目是经过认真的思考的。首先是项目内容切合本章的知识。这些项目都蕴涵着电磁转换的物理原理,电磁转换和我们的生活联系非常密切,这些项目的研究,有利于学生深入理解电磁转换的物理原理,真正做到了寓物理知识和能力培养于项目学习之中。其次,直流电动机、纸盆式扬声器、发电机等在我们的生活中有着广泛的应用,学生对这些设备有所了解,对其结构和原理感兴趣却又知之不深,充满了好奇心和探究欲。本节课是在“电磁转换”新授内容完成后的一节复习拓展课,采用项目学习的方式,让学生在手脑并用的学习过程中理解这些设备的物理原理,更体会到物理知识无处不在,科学技术是第一生产力。同时,也加深了学生对教材中的物理知识的理解,体现了“从生活走向物理,从物理走向世界”的学科理念。 (二)项目的趣味性
在本项目的开发与设计中,还有一点非常重要,就是这些项目对学生而言都非常有趣,符合学生的兴趣需求,容易激发起强烈的学习动机,使学生感受到物理世界的奇妙。正所谓“知之者不如好之者,好之者不如乐之者”,兴趣永远是最好的老师。物理课堂应该始于欢乐,更应该在欢乐中走向智慧。
(三)实践的可行性
本项目中用到的直流电动机、纸盆式扬声器、自发电小手电筒等器材价格低廉,可以提供相当数量的器材供学生学习研究,这都为我们丰富物理学习方式提供了有利条件。本节课要在45分钟内完成三个小项目,时间上并不充裕,设计时充分考虑到时间因素,所以前两个项目相对比较简单。第一个项目——观察研究自发电小手电筒,用时约8分钟;第二个制作最简单的直流电动机的项目,教师预先将制作过程拍成照片,提供制作指导,适当降低了学生的制作难度,使学生有较多的时间用于研究“如何改变简单直流电动机的转速和转向”,这个项目用时约12分钟;第三个项目——制作简易纸盆式扬声器相对来说麻烦一些,学生需要合作在矿泉水瓶颈上绕线,用砂纸除去接头处的绝缘漆并连接音频连接线,同样由于教师预先作了充分的准备,学生制作的难度得到了有效控制,制作成功率相对还是较高的,用时较少,可以节省出宝贵的时间用于项目交流和评价,这个项目用时约20分钟;第四个“电磁炮”的拓展项目则主要放在课后进行,由教师进行玩具电磁炮演示,结合PPT作介绍,指导学生课后查阅资料,自主研究。经过课堂实践,在教师前期的精心设计和充分准备下,学生完全有能力在课堂上完成前三个项目,制作成功率较高。对学生而言,这些项目既充满乐趣,又有一定的挑战性,能让他们在不知不觉中愉快度过一节课的时间,收获到物理课堂的“奇趣体验”。
三、凸显优势,精心设计,项目开发坚持“宁缺毋滥”
实践表明,经过认真挑选、精心设计的项目学习可以彰显其教学的优势。物理教学中合理引入项目学习后,对课堂教学组织形式的优化、学生物理学习品质的提升、教师专业素养的提高和物理课程内涵的挖掘都产生了积极的影响,使物理学习和真实情境更加紧密联系,提升了学习的实践性、生成性、互动性和协作性。这种基于项目的物理学习虽然看似比常规教学更耗时费力,有些舍近求远的味道,但正是这种注重学生亲历实践,体验感悟中交流合作,自主建构的“慢教学”,对于学生科学素养的提升,物理学习兴趣的激发,见物思理、格物致知的良好习惯和科学方法的培养,无疑有着极为重要的作用。
同时,我们也应该清楚地认识到,项目开发是一项费时间、高难度的创造性劳动,不可能一蹴而就,需要我们在教学实践中不断进行研究、总结和提炼。