項目學習走入高中物理常規課堂探討

李振文 鹿英妮

摘? ?要

項目學習是促進學生核心素養發展的一條有效途徑，但在應用于常規課堂時遇到挑戰，其關鍵在于如何同時滿足基于課標原則和情境原則，保證項目內容與課標之間的一致。文章從驅動問題與項目任務兩個重點環節的設計入手，提出驅動問題須聚焦于核心概念，項目任務要兼顧情境連貫性和課標一致性，從而解決挑戰。

關鍵詞

項目學習? 常規課堂? 基于課標

我國2017版物理課程標準倡導促進學生物理學科核心素養的全面發展[1]。項目學習通過驅動問題引導，讓學生經歷科學探究過程完成項目成果，可以有效促進學生概念和能力的發展[2]，是促進核心素養發展的重要教學模式。但項目學習應用于常規課堂時面臨挑戰，如何設計項目學習以將其應用于常規課堂，是當前研究者努力的方向[3]。

一、項目學習應用于常規課堂的挑戰、原則和路徑

1.挑戰：項目內容與課標要求之間的矛盾

研究者在將項目學習應用于常規課堂時遇到挑戰，約瑟夫·科瑞柴克（Joseph S.Krajcik）等研究者指出其中兩個比較關鍵的挑戰[4][5]：一方面，項目背景所包含的知識在廣度上可能超出了課標的要求;另一方面，項目學習對知識的深度處理可能超出了課標的要求。前者指學生需要學習一些并非本次課堂所聚焦的科學內容，才能解決驅動問題。后者指為了解決驅動問題，學生可能會對某些科學內容進行深度挖掘，但課標對相關知識的要求卻并未達到該水平，而超出課標的深度挖掘可能會帶來額外的認知負荷。總體上，這兩個挑戰表現為項目情境所包含內容在廣度和深度上與課標要求之間存在難以吻合的矛盾。

2.原則：基于課標原則和情境原則

本研究試圖從項目學習所應符合的基本原則中，尋找解決挑戰的途徑。喬恩·辛格（Jon Singer）等研究者提出項目學習應用于常規課堂時所需遵循的原則，其中包含基于課標原則和情境原則[6]。基于課標原則是指，應該讓學生學習符合課標要求的知識，要突出課標對本節課的核心要求。情境原則是指，通過使用基于真實生活經驗的驅動問題來創建情境，讓學生在連貫的項目情境中經歷科學活動。基于課標原則是項目學習應用于常規課堂的必備要求，情境原則是項目學習重要特征的體現。項目學習應用于常規課堂所遇到的挑戰，即項目情境所包含的科學內容與課標要求之間難以吻合的矛盾，本質上就是項目學習需要同時符合基于課標原則和情境原則而遇到的困難。

3.路徑：從驅動問題與項目任務的設計入手

項目學習教學設計的環節主要包括教學目標、驅動問題、項目任務、項目成果的設計[2][7]。其中，驅動問題和項目任務兩個環節的設計尤為重要。如侯肖與胡久華等研究者所述：“實施項目學習主要包括確立項目和規劃項目兩步。”[3]確立項目的核心即驅動問題的設計，驅動問題為整個項目提供了背景。規劃項目的核心即項目任務的設計，各個任務構成整個項目的主體。本文從這兩個主要環節入手，探尋同時符合基于課標原則和情境原則的項目學習教學設計，從而使其能夠應用于常規課堂。

二、驅動問題須聚焦核心概念

驅動問題引領學生在整個項目中經歷科學實踐過程完成項目成果[2]。對于驅動問題的設計，首先，依據基于課標原則，驅動問題所設定的情境需要覆蓋課標中的要求，同時又不能超出課標的要求。其次，根據情境原則，驅動問題需要來源于真實的生活情境，能夠激發學生的學習動機，促進學生建構相關知識。考慮到驅動問題直接影響到整個項目的設計，影響到學生如何借助于項目活動建構知識，所以驅動問題所設定的情境是否能聚焦于課標中所要求的核心概念將非常關鍵。

對于牛頓第三定律，根據2017版高中物理課程標準[1]，其學習目標包含：（1）知道物體間的作用總是相互的;（2）能正確表達牛頓第三定律，運用牛頓第三定律分析具體實例;（3）可以區分相互作用力和平衡力;（4）提升學生受力分析的能力。可見，課標所包含的學習目標聚焦于探究作用力與反作用力之間的關系。這意味著牛頓第三定律項目，可以涉及到部分其他知識點，但不能過深，須聚焦于“作用力與反作用力”的核心概念。

項目初期設計時，研究者結合學生的生活經驗，設計的驅動問題是“拔河比賽中的制勝本質是什么？”但是經過試講之后發現，拔河的情境比較復雜。它雖然能夠引起學生學習的興趣，也可以通過對雙方作用力的測量與分析涵蓋牛頓第三定律的內容，但是學生很好奇雙方隊員的姿勢會如何影響拔河的勝負。這需要對力的合成與分解、牛頓第二定律等知識有比較深刻的理解，甚至需要涉及力矩，但是這些內容并不在課標對本節課的要求范圍內。所以，拔河比賽雖然能夠滿足情境原則，卻不能很好地滿足基于課標原則。

此后對驅動問題進行了改進，為了能夠聚焦于本節課的核心概念牛頓第三定律，本研究采用押加比賽作為項目的情境，來替換拔河比賽。押加比賽進行時，兩個同學將繩子系在身上，背對著趴在地上彼此用力競爭（如圖1）。押加比賽的規則與拔河比賽類似，優點在于兩邊隊員對繩子的拉力基本處于同一水平面內，避免了拔河時雙方姿勢不同而引起的復雜受力分析問題，可以集中研究作用力和反作用力之間的關系。當然，此模型也需要進行理想化處理，即認為繩子是沒有質量的輕繩，這樣雙方的力才是等大反向的。所以，最終的驅動問題設計為“押加比賽中的制勝本質是什么？”這樣的驅動問題既來源于生活情境，符合情境原則，又能體現課標中對本節課核心概念的要求，符合基于課標的原則。對應驅動問題，本次的項目成果為“設計押加比賽制勝策略的展板”。

三、項目任務須兼顧情境連貫性與課標一致性

在驅動問題設計完成后是項目任務的設計。項目任務是對學生完成驅動問題和項目成果過程的分解。學生通過完成多個任務，逐步實現課標要求[4]。對于項目任務的設計，首先，依據基于課標原則，項目任務要覆蓋課標要求的所有內容，并要突出核心概念。其次，依據情境原則，項目任務要貫穿于整個驅動問題所設定的情境中，盡可能不脫離情境。總體上，項目任務需要兼顧情境連貫性與課標一致性。

依據課標要求，初期將本節課的驅動問題分解為四個項目任務。任務1是讓學生探究有作用力是否一定會有反作用力。任務2是讓學生探究作用力和反作用力在大小、方向上的關系是什么。任務3讓學生探究相互作用力與平衡力的相同點和不同點。任務4讓學生分析押加比賽中的制勝本質是什么。在四個任務后，學生完成項目成果。但在設計這四個項目任務時，與約瑟夫·科瑞柴克（Joseph S.Krajcik）等研究者所遇到的困難類似[4[[5]，項目任務總是很難較好地同時滿足基于課標原則和情境原則。針對此問題，本研究提出兩種方法，來解決項目情境與課標要求之間的矛盾。

1.符合情境原則：變離散型教學任務為連續型項目任務

設計項目任務遇到的第一個困難是：在符合基于課標原則基礎上，難以符合情境原則。在項目任務1、2、3的設計中，都是利用多種獨立情境讓學生理解對應內容，而這些情境卻與押加比賽脫離。其本質為離散型教學任務。但情境原則要求，每個項目任務需與驅動問題所設定的情境保持一致，以引導學生連貫地建構知識，從而形成連續型項目任務。故需要對任務1、2、3進行修改，由離散型的教學任務轉變為連續型的項目任務。

以任務2的改進過程為例進行詳細說明。初期，研究者在設計項目任務2時，試圖通過彈簧測力計、力傳感器等實驗儀器，讓學生在實驗中觀察作用力和反作用力在大小、方向上的關系，以及這些關系是否會因為物體運動狀態的變化而發生變化，從而使學生較為深刻地理解牛頓第三定律。但這樣的設計和押加比賽的情境沒有建立承接關系，未能體現情境原則。

后期，研究者對任務2進行了改進。改進的任務2中，讓學生用兩個近似相同的拉力計或者彈性繩，通過相互對拉來模擬押加比賽，依據拉力計或彈性繩的形變方向、形變量來判斷相互作用力的方向和大小之間的關系。由于雙方拉力較大，實驗室的儀器不足以承受如此大的力，故可以借助于健身用的拉力器來實現。完成此任務的關鍵在于測量拉力器的形變量。研究者預期學生可能會采用多種方法，如米尺測量、錄像機錄像、頻閃照相等。另外，學生可以在比賽雙方僵持不下、雙方開始出現勝負等多種情況下，觀察兩個拉力器的形變量是否相等，從而探究相互作用力之間的關系與物體的運動狀態是否有關。

由此，研究者將任務2設計為兩個同學模擬押加比賽，用拉力器的形變量來表征力的大小，從而理解牛頓第三定律。而將彈簧測力計、力傳感器等實驗放在了任務2的分析與討論部分。因此，任務2不僅滿足基于課標原則，也滿足情境原則。任務1、3與此同理。與傳統教學相比，這樣的項目任務，其情境是連貫一致的，可以促進學生在同一個項目情境中由淺入深逐步建構知識。

2.符合基于課標原則：聚焦核心概念進行取舍

設計項目任務時遇到的第二個困難是，在符合情境原則的前提下包含的知識內容過多，導致學生對核心概念的討論不夠深入，不能充分體現基于課標原則。為了在有限時間內突出本節課的核心概念，需要對項目任務進行一定取舍，其中關鍵在任務3的取舍。

初期設計任務3時，將教學目標中“對相互作用力和平衡力的區分”單獨作為任務3的內容。但是在試講后發現，四個項目任務內容過多，導致學生在有限時間內不能對作用力和反作用力大小、方向之間的關系進行深入的討論和交流。

后期，對任務3的地位重新進行斟酌。經過對課標的認真分析，確認本節課的重點教學內容是牛頓第三定律，而區分相互作用力和平衡力是其擴展內容。只要學生對作用力和反作用力的關系有了深入理解，那么理解相互作用力和平衡力之間的差異將水到渠成。所以，可以將此內容放在課后的分析與討論中，讓學生課下討論。這樣就能使本節課更加聚焦于核心概念，從而符合基于課標的原則。

“押加比賽”項目由實驗教師在高一年級輔以學案完成教學，學案包含驅動問題、項目任務等主要內容。具體教學流程為：課前為學生提供學案;課下學生小組合作探究，完成項目任務，并完成成果;在課堂上，各個小組進行充分地展示與交流。在完成項目過程中，學生采用了多種方法來測量押加比賽時拉力器的形變量，包括米尺直接測量、攝像與照相、頻閃照相等。其中攝像的誤差最大，清晰度不高，而利用單反相機進行照相的清晰度很高，誤差很小。學生制作的項目成果中，包含了對甲乙雙方的受力分析;結合牛頓第三定律，通過推理得出押加比賽中最大靜摩擦力更大的一方獲勝;提出押加比賽的制勝策略，包括“派體重更大的同學、穿摩擦力更大的鞋”等，從而增加勝利的概率。

根據對教學過程的觀察和課后訪談發現，首先，學生對驅動問題非常感興趣，積極主動參與本次項目探究;其次，學生認真完成各個任務，實現了對作用力和反作用力的深度理解;再次，學生經歷了受力分析、平衡與非平衡狀態的分析、頻閃照相等過程，促進了學生對力與運動知識的整合。特別地，在此次項目學習過程中，學生對押加比賽的建模、對科學探究過程的設計、對數據的處理、對項目結果的展示交流等過程，促進了學生科學思維的發展與科學探究能力的提升，從而促進了學生核心素養的全面發展。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版）[S].人民教育出版社，2018.

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[3] 侯肖，胡久華.在常規課堂教學中實施項目式學習——以化學教學為例[J].教育學報，2016（04）.

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[7] 蔣玉中.英語項目式學習的要素與實踐[J].教學與管理，2020（04）.

【責任編輯? 孫曉雯】