基于項目學習的科學探究課初探

基于項目學習的初中物理教學，就是在初中物理教學實踐中運用項目學習的方式來組織課堂教學。這是一種構建起以任務驅動、行為引導為主的教與學的方式。

目前來說，在初中階段開展項目學習，最大的問題是沒有相應的教材。筆者所在地區使用的是蘇科版物理教材。蘇科物理教材將科學探究作為一種重要的學習方式。科學探究是人們研究各類科學特別是自然科學問題時所采取的一種嚴格的科學研究方法，即學生像科學工作者那樣，經歷一個探究未知世界的過程。使用蘇科版教材如何開展項目學習，能否將項目學習與科學探究有機整合起來，成為筆者探索的一項課題，以下是筆者以蘇科版物理九年級上冊《電阻》一節教學為例進行的嘗試。

一、教學案例：基于項目學習的科學探究課——《電阻》

1.項目任務目標：

制作一個神奇的開關，能夠調節電路中燈泡的亮度。

2.項目器材準備：

學生學具1（用一大信封裝）：接線板（圖1），兩根完全相同的康銅合金絲（約0.6米長），一根銅導線。

學生學具2：電源一組（含2節干電池），電流表一只，小燈泡一個，開關一個，電阻的比較裝置一個（圖2）。

教師教具：電源一組，開關一個，演示電流表一只，小燈泡一個，鐵絲一根，康銅合金絲一根，日光燈電阻一個，打火機一只。

3.教學過程：

（1）明確任務，項目導入。

教師展示調光燈，引導學生發現實現調光的裝置是一個神奇的開關。教師展示自己制作的一個調光開關，并演示調光功能，在此基礎上，詢問學生：你想制作這樣一個神奇的開關嗎？

項目任務：制作一個神奇的調光開關。

（2）制訂計劃，項目設計。

①發現調光開關的秘密。

師：這個神奇的開關的秘密是什么呢？怎么制作？

教師展示自制調光開展的內部結構，學生發現內部有金屬絲。

師：金屬絲可以改變電路中的電流。

②發現導體具有電阻。

教師展示并介紹不同材料、粗細、長度的金屬絲，請學生演示將不同金屬絲接入電路，引導學生觀察電流表的示數變化和電燈亮度的變化。

學生發現金屬絲確實可以改變電流的大小。

師：金屬絲在電路中除了可以導電外，對電流還有什么作用？

教師展示山間流水，引導學生觀察流水中的石頭對流水有阻礙作用。與此類比，說明導體對電流有阻礙作用。

得到電阻的概念。

③發現影響電阻大小的因素。

師：根據剛才的實驗現象，請你猜想電阻的大小和導體的哪些因素有關？

生：導體的長度、材料、橫截面積。

師：請大家觀察電阻的比較裝置，發現這些金屬絲有什么區別？

生：A是錳銅絲，B、C、D是鎳鉻合金絲。A、B、D橫截面是S，C的橫截面是2S。A、B、C的長度是D的2倍。

師：如果我們要研究電阻和導體長度的關系，該怎么選擇導體呢？

生：選擇B、D。因為，B、D長度不同，材料和橫截面積相同。

師：很好，這是一種什么樣的科學方法呢？

生：控制變量法。

師：請同學們拿出實驗活動單，表一是研究電阻與長度的關系，表二是研究電阻與橫截面積的關系，表三是研究電阻與材料的關系，請同學正確選擇導體并記錄在表中。

學生思考并填寫記錄單。

師：在實驗中，怎么比較電阻的大小？

生：觀察電流表的示數。

師：導體電阻越大，電流越小。

師：實驗測試電路應該怎樣操作呢？剛才老師演示的電路可以用嗎？

生：可以，只需將金屬絲接入即可。

師：請同學以小組為單位，進行實驗。

學生實驗。

交流總結：影響導體電阻的因素有長度、橫截面積、材料，認識到電阻是導體本身的一種性質。

教師演示加熱日光燈的電阻絲，學生發現電路中的小燈泡明顯變暗，并說明大多數金屬的電阻與溫度有關。

④項目分析。

教師請學生拿出制作材料：兩根完全相同的康銅合金絲，一根銅導線。明確目標：制作一個神奇的調光開關。明確要求：制作的開關具有三個檔位，能明顯改變燈光亮度。

師：利用這些材料，通過什么方式來改變電流呢？

生：改變金屬絲的電阻。

師：兩根完全一樣的康銅合金絲，怎樣改變它們的電阻？

生：改變橫截面積或者長度。

師：請同學們按照自己的想法去試一試吧。

學生分組制作調光開關。

（3）項目展示。

各小組完成調光開關的制作，上講臺展示并演示其功能，同時講解原理。

教師總結：要使調光開關效果明顯，就得使接入的電阻差別大。

二、案例分析

這個課例曾在“國培計劃”骨干教師培訓班上作過展示，受到好評。后來參加“一師一優課”被評為江蘇省優質課。從這個案例的成功，可以看出在項目學習中開展探究教學是可行的。

1.任務驅動：項目學習和科學探究的共同點。

《電阻》教材首先從兩個卡通人物的一段對話開始：小明：“我想設計一個調光燈。”小紅：“要調控電燈的亮暗，就要調控通過電燈的電流。怎樣才能改變電路中電流的大小呢？”接著，教材安排“嘗試改變電路中電流的大小”“探究影響導體電阻大小的因素”兩個探究活動，最后引出電阻的概念。可見，教材的意圖是通過問題驅動來開展科學探究的教學。問題是科學探究的驅動力，是激發學生深入學習興趣的導火索。科學探究是本節內容的重要學習方法。

項目學習是以任務來驅動的學習。任務，即項目，它是以解決現實生活中的問題或者制作有實用價值的產品為內容來架構的。從對項目的釋義中，可以認為問題的探索也可以成為任務。對問題的探索可以認為是研究性學習在初中物理項目學習中的一種形態。“怎樣才能改變電路中電流的大小呢？”既可以是科學探究的驅動問題，也可以是項目學習的驅動任務。可見，項目學習與科學探究都需要學習的驅動力。

2.“產品”設計：從科學探究走向項目學習的核心。

項目學習的核心要素是任務。任務的成果是“產品”。所謂產品，是指學生項目學習的成果。楊勇誠老師認為，這個產品是學生在項目學習過程中在“知識與技能”“過程與方法”“情感態度價值觀”三個方面得到發展的“產品”。這種“產品”可以是物化的東西和非物質化的東西。那么具體到物理課堂教學中，“產品”呈現為物化的產品和學生的研究報告或者論文。

科學探究課的核心要素是問題。通過對問題的科學探究，引導學生找到問題的答案，來達到教學的目的。如果把問題當成是項目學習的任務，那么對應的產品應該是學生的研究報告或者論文。撰寫研究報告或者論文，對于大多數初中生來說難度不小，而且撰寫研究報告需要一定的時間，將突破原有的一節課的課時安排，導致研究成果無法及時呈現，給教學增加了不少難度。基于以上分析，要在一個課時內完成一個項目，項目的“產品”設計為物化的產品更容易操作。在本課例中，筆者設計一個“制作一個調光燈開關”的任務，對應的產品就是物化的調光燈開關。那么這個項目是怎樣設計出來的？

在《電阻》一課中，教材提出“我想設計一個調光燈”，這個可以看作是一個可以預期的項目，調光燈就是預期的產品。分析教材后發現，十四章《歐姆定律》最后安排一個綜合實踐活動，課題為《設計和制作一個模擬調光燈》。可見設計和制作一個調光燈是整章知識的綜合運用。從項目學習的角度來看，這是一個章節的大項目。《電阻》一課的教學內容包括電阻概念以及影響電阻的因素，除此之外還有一個科學方法——控制變量法的教學。所以，把設計一個調光燈作為項目學習的任務，不太符合《電阻》的教學目的。教材在開展教學過程中，實際提出了兩個邏輯上遞進關系的問題。問題一：可用哪些方法來改變電路中電流的大小？通過接入各種金屬絲來改變電流，引出電阻的概念。在此基礎上，自然而然引出第二個問題：影響導體電阻大小的因素可能有哪些？這樣就將教學推進到了教學的重點——科學探究環節。教材通過兩個問題的驅動，形成兩次探究活動，完美解決了教學問題，達成了教學目標。因此，筆者沒有在這個探究環節中做更多的修改。

筆者認為教材安排仍具有一定局限性。教學中圍繞問題展開的探究，最后的落腳點只是知識本身，而不是知識的運用。教材一開始提出的“我想設計一個調光燈”的任務沒有要求完成，學生也就損失了一次運用知識解決實際問題的機會。項目學習的驅動是任務，成果是產品。從任務的導入，到為了任務開展學習，到最后掌握知識完成任務制作出物化的產品，實現知識應用的最終目標。預期的產品必須對應驅動的任務。對于制作物化產品的項目學習來說，產品的制作就是任務，任務和成果是高度一致的。設計了產品，也就是設計了任務。《電阻》教材中只有問題，沒有產品。產品怎么形成？這必須要考慮知識在實際生活中有什么應用。《電阻》一節，圍繞“改變電流”展開討論，學習電阻相關知識。這些知識和“我想設計一個調光燈”有什么聯系呢？基于以上問題的考慮，筆者認為可以設計一個改變電流的裝置，這樣的裝置對應生活中的應用就是調光開關。當然，學生只能制作一個模擬的調光開光。由此產生了本課例中的產品，也是項目學習的任務：制作一個模擬調光開關。

3.探究融合：在項目學習中發揮1+1>2的作用。

項目學習是一種學習方式，科學探究也是一種學習方式。兩種方式可否運用在同一節教學課中？兩種教學方式的運用對教學效果的影響怎么樣？首先來比較一下項目學習流程和科學探究的步驟（見下圖）。

科學探究教學包括了提出問題、猜想與假設、設計實驗與制訂計劃、進行實驗與收集證據、分析論證、評估、交流與合作共七個步驟，如下圖可以分為五個環節。項目學習流程同樣有項目導入、項目設計、項目實施、項目展示、項目評價五個基本環節。這五個基本環節同科學探究的五個環節一一對應，其功能大體相當。因此，采用項目學習與科學探究教學在教學結構上有很多相似之處，這讓兩種教學方式融合在一節課具備了可能性。

《電阻》課例中，從項目導入后讓學生明確本課的任務是制作一個調光燈的模擬開光，接著如何去制作，具體到需要哪些材料，這些材料有什么特性，怎么運用這些材料就成為學生樂于探究的問題。圍繞這些問題，教師借用了教材的安排，進行了兩次探究。

一探：這些金屬絲可以改變電流嗎？學生猜想后，師生共同嘗試將不同材質、粗細、長短的金屬絲接入測試電路，觀察現象。通過師生質疑，獲得導體具有電阻的概念。

二探：影響導體的電阻的因素有哪些？在上面探究的體驗中，學生進行了有依據的猜想，并提出自己的觀點。如何去驗證這些猜想，讓科學探究進入第三個環節：設計實驗與制訂計劃。通過生生互動、師生互動，學生掌握了控制變量法的運用。接著學生分組實驗，收集證據、分析論證，最后得出結論并進行評估。

兩次活動均嚴格遵守科學探究的要求進行了探究，達到了科學探究的目的。由此表明，在項目學習過程中完全可以完美地融合科學探究活動。

科學探究的過程已經結束，但從項目學習的流程來看，這僅僅是為了完成產品所做的準備工作，將知識轉化為產品，才能真正體現知識的價值。可以說，科學探究的完成，不是一個終點，而是一個新的起點。產品的制作、展示、交流評估三個環節將學習推向高潮，學生在制作產品時，將知識內化為能力，將創新意識表達在產品中；在展示過程中，體驗項目學習帶來成果的愉悅；在交流評價中，獲得友善的建議，深化個體的感受與認識。可見，項目將探究學習引向更深的層次——學以致用。而二者相融，發揮的作用遠遠大于1+1=2。

三、結束語

《電阻》課例實踐證明，科學探究完全可以融入項目學習，完美發揮科學探究的功能。不僅如此，項目學習設置產品化的任務，比問題更加具體，更好地驅動了學生開展學習的熱情，產品的制作與展示，進一步強化了科學探究成果的運用。在項目學習中開展探究課教學，是科學探究與項目學習的融合，發揮了1+1>2的作用，在倡導科學精神的同時，更注重將知識轉化為生產力，體現物理最終服務于社會的新課程理念。

作者單位：江蘇省蘇州市吳江區蘆墟初級中學