基于项目式学习的中学物理力学单元教学探究

摘 要：伴随着各方面教学改革的深入，人们对科学技术学科类的教学越来越重视，再加上如今社会教育资源向科学技能型人才培育的倾向性发展，中学阶段对物理学科的重视程度日渐提高，于是越来越多的教师开始探索如何更高效地优化中学阶段的物理教学。中学阶段物理教学当中使用项目式学习进行力学单元教学的探究正是这一探索过程当中的一项内容。基于项目式学习进行中学物理阶段的力学单元知识教学，不仅可以有效地辅助学生在脑海当中构建起相应的物理单元知识框架结构，还能进一步发挥学生在学习当中的积极探索效果，落实以生为本的物理教学理念。让学生在复杂现象的探索中成长，在真实问题的研究中获得知识，这种教学状态之下培养出的学生不仅有着较强的知识理论能力，对问题的探索能力和求真意识也较强。因此，项目式学习可以成为中学物理力学单元教学中切实转变学生学习方式的一类教学方法。

关键词：项目式学习；中学物理；力学单元教学

中图分类号：G633.7   文献标识码：A   文章编号：1673-8918（2022）44-0145-05

一、 引言

项目式学习的中心是学生。项目式学习是在构建的真实复杂的情境中，学生们以团队合作的形式完成一个主题活动或解决一个具体问题的学习过程。这种学习方法对学生的框架性知识的构建以及学生自主学习意识的锻炼有着较强的效果。同样它还能够进一步实现分层教学模式的落实。分层教学模式致力于使得不同知识能力水平和不同状态的学生都能够得到发展，是贯彻以生为本教学理念，落实因材施教、因地制宜教学观念的重要手段。在常规的物理力学单元教学中，部分教师都没有采用项目式学习来开展学生的教学引导。在传统的物理课堂教学中取得的教学效果已经达到一定的瓶颈。当今时代，越来越多的教师开始实践项目式学习这种独特的学习模式并且取得了理想的教学成果。本篇文章立足于对中学物理力学单元教学出现的常见问题以及项目式学习在力学单元教学中应用的实际意义等方面内容的分析，进一步提出了在中学物理力学单元教学当中使用项目式学习开展教学的指导策略。

二、 中学物理力学单元教学常见问题

（一）教学中知识框架结构未建立

中学物理力学单元教学阶段当中，倡导大单元教学设计。大单元教学设计要求教师把握单元教学知识之间联系性，能够整合出单元知识体系，再运用逆向思维，考虑到学生知识和能力是逐步进阶的特点，具有创见性地统领设计单元教学过程，达成单元教学设计的整体性特点。但是一部分教师并不理解单元教学设计的整体性特点，只是把单元教学设计理解为普通课时设计的整合。这种理解下整合出来的单元教学设计只能说是知识点的集合，并没有系统的方法辅助学生建立单元教学知识框架。这样的单元教学设计不仅不能帮助学生整体把握单元知识，反而加重了学生的学习负担以及教师的备课量，学科核心素养更是无从落实。而项目式学习要求教师首先必须把握单元教学知识之间的联系。通过把握单元当中知识的联系性找到项目式学习的核心辐射点，随后通过学生的小组合作学习等方式有机架构单元知识体系。因此项目式学习在中学物理力学单元教学中的应用可以落实单元教学设计的特点，进而有效解决单元教学中知识框架结构未建立的问题。

（二）学生的学习效率亟待提高

除了上述的一般课堂教学环节中，教师无法有效帮助学生对相关的物理力学单元知识框架进行构建之外，学生对力学单元知识学习效率和学习兴趣的不足也是影响中学物理力学单元教学顺利开展的关键性问题。众所周知，兴趣是学生最好的老师，也是学生进行学习的第一内在推动力，当学生对某项事物有了浓厚的兴趣之后，无论遇到多大的困难和阻碍，学生都能保持一种积极向上的活力与信心，完成知识的学习。反之，如果学生对某一事物呈现一种反感、排斥的不良学习心理，学生在对相关知识的学习中必然会出现一些消极状态，这是由中学生这一特殊的学习段造成的特殊学习心理形成的问题，所以想要解决这一问题，就要立足于这一特殊心理来进行思考。学生此时对一些新奇有趣事物的学习兴趣是较为充足的。这就需要教师在对力学单元知识进行教学时，摆脱传统枯燥无聊的教学状态，探寻一个趣味性、灵活程度更高的教学方式，并通过教学氛围的有效转变来实现学生效率的提高。同样学生在这种气氛和思维活跃的学习环境当中对原有的物理学科知识的掌握也会变得更为牢固，物理学科的思维也就能够得以建立。

三、 项目式学习方法的特点

（一）知识学习的层次性

項目式学习在教学环节中进行使用的一个显著特点是能够实现知识学习层次性的丰富与提升。知识学习之间的层次性指的是知识与知识之间的连接关系和呈现方式等，如质量知识模块当中包含着质量的含义以及质量换算、估算及测量等。这样质量知识的应用与质量的定义其中就包含着较为明显的从属关系。项目式学习能够让学生完成从浅至深、从宏观到微观的知识理解和学习的过程，能让学生完成先从相关总括性的知识接触到逐步深入的知识细节内容的掌握，这种知识的学习的层次性，对物理学科这类逻辑思维需求较强的学科类型教学来说，有极为重要的实用性价值。如果学生想要学习好物理，首先就要掌握一个逻辑性的思维观念。这就需要教师能够准确地理解事物本质和表象之间的内在关联，并采用合适的教学方法帮助学生自觉地建立个性化的思考形式去理解物理定义和物理现象之间的关系。但是有的中学生的这种逻辑思维能力没有得到有效的培养。这时想要辅助学生更深一步地完成物理知识的应用，有一定困难。通过项目式学习的应用不仅可以主动地培养学生这种逻辑性思考的形式和过程，而且可以有效地避免由于学生本身能力和思维意识的不足出现的学习的阻力问题，可以进一步推进物理学科教学的发展。

（二）知识框架的构建

项目式学习不仅有利于培养学生的逻辑性的思维能力、丰富学生学习的知识之间的层次性，还有利于在这种知识之间的层次性基础之上，实现物理知识框架的构建。正如前面所举的例子，质量的应用和质量的定义，其包含着一定的从属关系。在实际的教学环节当中，如果教师没有应用项目式学习，对质量应用和质量定义之间的从属关系，教师也只是一笔带过，不会过多地强调，那么学生接收的知识仍旧是一个又一个的知识点而非是连贯的知识体系。但是通过项目式学习的应用可以融合学生脑海当中质量的应用和质量的定义两者之间的关系，辅助学生在脑海当中构建起两者之间的联系性，实现相关知识体系和框架的逐步构建。在中学物理学习阶段虽然知识与知识的联系性有稳定的体现，但是大体来看还是呈板块划分的。教师通过融合项目式学习，能够辅助学生实现脑海当中物理知识框架的构建。这就能够推动学生进一步地完成物理知识的掌握与学习，满足中学阶段对学生物理学科核心素养培养的要求。

（三）对学生思维能力的培养

脱离教学内容而言，项目式学习还能够进一步地实现学生相关思维能力和思维意识的培养。因为项目式学习的学习方式是由表及里、由简单走向深奥的学习过程。项目式学习使学生在合作交流与独立思考的交叉活动中经历自评与互评，再在互评中推动项目活动的开展或升级，更是在自评中获得成长。项目式学习过程中，团队自主把控学习方向的经历就能够给学生一个较为清晰的学习思路与明确的成长阶段。这种看着自己一步一个脚印的学习方法能够提高学生在知识学习当中的获得感与自信心，让学生越学越有动力、越学越有兴趣。这种积极的学习状态和氛围之下，无论是对知识的建构思维，还是自身学习过程中的理解思维，都能够得到有效的发展。当这两种思维得以发展和建立之后，学生对待知识的架构和知识的掌握能力都会得到进一步的提升，这样学生的思维能力就得到了明显的进步。所以从这一点来看，项目式学习的应用是能够实现对学生思维能力的进一步培养的。

四、 中学物理力学单元教学中应用项目式学习方法的意义

通过对中学物理力学单元教学中常见问题的分析不难发现，影响物理力学单元教学较为关键的因素有学生的学习状态、教师的教学手段以及教学意识。所以教师就必须要从这几方面进行综合考量，探寻一个既能够实现学生学习状态的激发，又可以使教师的教学意识得以改善和拓宽，还能以一种更高效的教学手段落实单元学习目标的方法。项目式学习就可以有效地辅助教师满足这一教学需求。

（一）辅助学生构建物理力学知识框架

在中学阶段，物理以一个独立的学科门类进入学生的学习生涯当中。这意味着中学阶段的学生对物理知识的理解和学习都处于一种起步和奠基状态，所以教师必须要帮助学生在这一阶段打好物理知识基础的根基。中学物理入门阶段学习的主要内容是力学知识。物理力学单元教学中的相关知识有着较强的关联性，通过在教学环节中挖掘这种关联性就能够进一步地辅助完成力学知识框架的构建。调查显示，在绝大多数的中学物理力学单元教学中，教师都没有有效地辅助构建知识框架。而项目式学习在中学阶段的物理力学单元教学的应用，有利于学生从相关的主题活动入手，在问题的解决过程中，逐步发现知识的关联，从而有效辅助学生做好物理力学基础知识框架的深度构建。

（二）开拓物理教师的教学视野

项目式学习在中学物理力学单元教学中的使用，除了能够实现学生脑海当中物理力学知识框架的构建，还能够开拓物理教师在教学环节当中的教学视野。项目式学习区别于传统的学习方法，它更注重于学生学习主动性的激发与调动，所以从某种程度上而言，项目式学习在物理教学当中的使用是依据于教师的教学意识觉醒和教学视野的扩展。如果没有达到这一要求，那么很难真正将项目式学习里将学生作为中心的因素在物理学习课堂中得以落实与使用。而教师通过对项目式学习进行实践之后，会逐步走入项目式学习的魅力当中。教师会发现在这种以学生为中心、团队引领的学习形式之下，学生的学习活跃程度以及教学的趣味性都能够得到飞跃式的提升。在这种提升之下，教师就会对自身的教学行为和教学意识进行反思与调整，由此教师本身教学能力的提升就有了基础与空间。所以从这一点来看，通过在中学物理力学单元教学环节当中使用项目式学习方法能够开拓物理教师的教学视野，实现教师教学水平的发展。

（三）落实学生物理学科素养的建立

学生物理学科思维的建立需要依靠学生对相关的物理知识学习。在学生的物理知识与技能得到较为扎实掌握的基础之上，才能够实现学生物理科学思维意识的进一步发展与强化。但是在实际的中学物理教学环节当中，有些教师只是注重物理知识本身内容，而忽略了对学生物理学科思维的引导，这就使得学生的物理学科核心素养难以完整建立。而在中学物理力学单元教学当中应用项目式学习，能够通过项目主题活动的开展来实现对学生科学思维的引导、实验探究的落实以及科学态度和责任的培养。这也是项目式学习在中学物理单元教学当中可以有效使用且發展的特点之一。

五、 项目式学习方法在中学物理力学单元教学中的使用策略

（一）力学知识间联系性的探寻

想要在中学物理力学单元教学当中使用好项目式学习，教师首先要找到力学知识之间的联系性。通过深入地挖掘知识与知识之间的联系性来对相关的学习内容进行拓展与探讨，进一步实现物理知识框架结构的构建。数据调研发现，有的教师虽然能够认识到在中学物理教学环节当中知识与知识之间的联系性，并且能够在一定程度上使用这一联系性来完成课堂教学，但是只有少量的教师能够实现这种联系性的深度挖掘，来辅助学生对物理知识进行更深一步的理解与掌握。这种对教师在物理教学中浪费知识与知识联系性深度挖掘的情况，在一定程度上阻碍了项目式学习的应用。所以想要在教学环节中有效地实现项目式学习对学生物理力学单元知识掌握与理解的推动，教师就必须要立足于力学知识之间联系性内容的探究，以此来发掘项目式学习的资源与素材，进而落实应用。

比如，动量定理中落体着地的缓冲问题涉及了自由落体运动、弹力相互作用等知识的相互关联等。这种关联就联系起了动量定理和牛顿第二定律，以及力的作用效果与时间之间的关系等问题。这种动量定理与牛顿第二定律之间的知识性联系就是力学教学单元当中知识与知识的联系。教师就需要对这种联系进行更深层次地使用和挖掘，发现落地缓冲等贴近生活的、适合项目式学习的资源与素材。如此可以在教学环节当中对相关的知识通过项目式学习对学生实现一种思想上的引领。通过这种拓展性的知识联系来帮助学生在脑海当中初步构建起已知的物理知识与未知的物理知识之间的联系等。这种联系一定程度上就能够辅助学生建立物理学科思维。所以从这一点进行分析不难发现，对力学知识之间的联系性的挖掘和探寻是教师将项目式学习融合进力学教学单元中的一个重要方面。而作为理念支撑的项目式学习，又能够进一步加深力学知识之间的联系性，两者互相促进、互相融合。

（二）小组合作学习模式的使用

项目式学习在课堂当中的实际应用要建立在调动起学生的学习积极性与主动性基础上，因为项目式学习过程中需要学生自主开展项目活動。而项目活动的复杂性又需要学生进行调查研究、决策规划、实验探索、解决问题等多元活动。这样单靠一个学生的力量，或者只由一位学习成绩好的同学来开展活动是难以在一定的课时时间内落实并且完成的。所以教师就需要在项目式学习的教学环节当中使用小组合作学习模式，让不同层次的学生都参与到项目活动中来。应用这种模式，首先把学生划分为一个又一个包含不同层次的学生的学习小团队。通过给予学习团队适当的项目式学习模式的指导，让不同层次学生发挥多方面能力，共同完成某一项目主题的具体探究。可见，项目式学习既实现了小组合作学习模式在教学环节的落实，又实践了不同能力和基础的学生都能够在课堂教学当中有所作为的多元化教学理念。这是教学环节当中教师所期待达到的一点。所以从这一点来看小组合作学习模式对项目式学习的开展有着极为重要的作用。

例如，“铜葫芦是否空心”这一项目主题的具体研究活动包含了质量、体积、密度及其测量等各方面的知识学习与实验探究。这一主题在质量与密度的力学单元当中是复杂程度较高，需要学生的物理学科性思维能力较强的一类主题。根据项目活动安排，在单元引入阶段，学生就提出这一项目活动主题，那么在有限的单元课时内，单纯依靠个别学生，就很难对这一主题进行全面且深刻的理解与解决。而教师可以把学生按照不同能力划分学习小组，小组内学生的能力应该是互补的。比如需要计算能力较强的学生，他擅长数据处理，专门负责相关实验数据的换算以及计算等；比如需要对物理知识掌握较为扎实的学生，他擅长物理现象和规律的综合与分析，担任项目活动中相关物理信息和物理规律的应用与分析工作；比如需要领导力和决策力比较强的学生，他擅长善于鼓励和关联同学，负责项目活动组织和研究方向的把控；还需要包括其他能力的学生，以保障多元化的项目活动开展中相关任务可以请不同能力的学生来完成。这里通过项目式学习的应用，实现了不同基础和不同水平的学生都能在同一个小组中发挥与使用自身能力，都能够在课堂当中找到属于自己的位置。

（三）评价驱动物理项目的探究

除了小组合作学习，作为项目式学习的重要特征之一，可以落实学生多元能力培养与学习动力的调动之外，评价驱动的教学手段也可以有效落实学生在项目活动当中的自主探究。学生在互评与自评的引领下推动项目活动发展，进而得到自身物理知识与技能的进一步发展，并且这种自评与互评的评价活动是在教学环节当中落实项目式学习的基础之一。前文提到，项目式学习需要学生通过团队合作解决一个真实复杂的问题。而真实问题的解构、解决方案的提出、最佳作品的交流等连贯的项目式学习环节离不开的是学生对项目活动流程的把控。如果缺少了互评与自评这两种手段，那么团队在流程把控当中就会因为缺乏全面深入地了解而无法获得决策的依据，最终也就难以获得问题的最佳解决方案等。由此可见评价驱动的教学手段有利于深化团队协作，也有利于物理学习的深度和广度的拓展，还能够辅助项目式学习在中学物理力学的教学当中的具体应用。

比如，“手控模拟潜水艇制作”的项目式学习活动中，自评与互评活动驱动着这个项目的探究。在单元项目引入环节，学生们通过对分工合作了解到的关于模拟潜水艇制作的各个方面信息展开互评与自评活动，开启了下阶段的浮力知识自主学习与潜水艇制作方案的初步设计等活动。在潜水艇方案的小组互评与自评活动之后，学生们一方面自觉进行浮沉知识的查缺补漏，另一方面则取长补短提出了潜水艇制作的小组方案。在各个团队乃至团队中的每一位学生经历了团队方案全班互评活动之后，不仅能够完成手控模拟潜水艇的作品，而且能够准确地把握浮力单元知识体系。因此，通过这些评价活动对学生进行思维上的引导，可以给学生一个明确的项目活动方向，来帮助学生进一步的理解所学知识与项目之间的关系，促使学生完成项目活动当中相关物理信息和物理数据的探寻与把握。所以从这一点来看，评价驱动手段在课堂项目活动中的实际使用能够辅助项目式学习的顺利开展。

（四）新型信息技术手段在教学中的融合

如今时代发展的一个特点是信息技术和互联网的迅速普及。这一时代性的特点就给予中学物理力学单元教学当中应用项目式学习更多便利。在信息技术发展的背景下，教师在教学环节当中获得更多可能性。比如信息技术的反馈与搜集等功能的应用，不仅提高了课堂互评的效率，而且可以记录下项目活动的成长轨迹。而信息技术所记录的内容又可以成为学生自评与互评等项目活动的依据，无形中又推动了项目式学习活动的开展，这就是信息技术带给项目式学习和物理教学的重要影响。通过在项目式学习过程中使用信息技术还能够激发学生发言或发表观点的积极性，给予学生评价与选择的时空，为学生的批判能力与创新能力的培养起到很好的辅助作用。因此教师必须要提高自身应用信息技术的意识与能力。通过不断提高使用信息技术的方式与手段来进一步地实现课堂教学的现代化，这样就能够推进项目式学习在力学单元教学中的实际应用。

六、 结语

总而言之，在中学物理教学阶段中，项目式学习的实际应用依托于教师对力学单元知识之间联系性的探索以及小组合作学习模式的使用。通过把握力学单元知识的联系性找到项目式学习的核心辐射点。通过组织学生进行小组合作学习来落实项目式学习活动，达成力学单元知识的收获与学科素养的培养。还可以通过评价驱动手段的应用以及新时代背景之下信息技术手段在物理教学中的融合来促进项目式学习的开展。无论是项目式学习模式在物理学科中的实际应用，还是力学单元知识框架在学生脑海中的建立，都代表的是时代背景和教学定位。对中学物理教学的进一步调整，蕴藏的是时代发展背景之下社会需求和人们教育需求对教学的反向推动。由此可见，基于项目式学习的中学物理力学单元教学研究，不仅仅对教学有着较强的推动作用，对赋予物理学科时代新发展的内涵也有着特殊的作用。

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课题项目：课题名称：“项目式学习在中学物理力学教学中的应用和实践研究”（课题编号：FZDJ2020A05）。

作者简介：钟剑（1981～），男，畲族，福建福州人，福建省福州第八中学，研究方向：物理教学。