基于項目學習開展初中物理綜合實踐活動
——以“設計和制作一個模擬的調光燈”教學為例

魯佩用 夏文彬

（南京育英第二外國語學校，江蘇 南京 210044）

1 引言

“綜合實踐活動”是蘇科版初中物理教材的一大特色，它是在一章或數章后為學生提供的一種特別的學習活動，目的是以某一章或前述各單位知識為基礎，提供一個開放的平臺，使學生得到過程的體驗和感受.

“初中物理綜合實踐活動”是一種基于物理知識的項目學習活動，項目學習作為教與學的一種方式，有人認為，“項目學習”指通過學生制作某一個特定的“產品”或完成某一項特定的“任務”，充分選擇和利用最優化的學習資源，在實踐體驗、內化吸收、探索創新中獲得較為完整而具體的知識，發展技能，培養習慣，陶冶情操，學會合作的學習.基于此，把“設計和制作一個模擬的調光燈”教學過程設計成一個可操作的項目，學生共同參與，經歷從項目導入到項目展示整個過程，具有初步的技術設計和評價能力，提高基本的動手能力，促進創新意識和實踐能力的發展.

2 教學流程

基于“項目學習”的初中物理“綜合實踐活動”應包含著情境、任務、活動和產品四大要素，即在特定的環境下，通過學生小組合作學習，以任務來驅動學習，在項目學習過程中獲得知識和技能，體驗過程和方法，形成情感態度和價值觀.常見的教學流程見圖1.

圖1

2.1 項目導入：比較兩盞臺燈在調光方面的相同點和不同點

展示生活中兩種常見的調光燈，如圖2所示.左邊的調光燈亮度可以連續調節，我們把它叫做無級調光；右邊的調光燈不能連續調節，我們把它叫做分段調光.學生交流后，知道這兩種調光燈都是靠改變接入電路中電阻的大小，改變電路中電流的大小，從而改變燈泡的亮度.然后，師生共同確定“設計和制作模擬的調光燈”為本次綜合實踐活動的項目.

圖2

分析：項目導入過程就是在教師指導下的學生根據教學要求設計一項或多項任務，讓學生從自己的興趣出發，根據自己已有知識水平和能力，自主選擇合適的任務.當然，項目的創設應依據需要解決的實際問題而定，而問題應該面向生活，走進社會，也就是說問題應具有真實性，同時還應具有挑戰性和可操作性.調光燈是生活中常用的家用電器，課堂上先給學生示范，讓學生了解它的作用和工作原理，為后面的項目設計和項目實施做好鋪墊.

2.2 項目設計：設計模擬調光燈

2.2.1 電路設計

以小組為單位，學生根據提供的器材：蓄電池（6 V）、小燈泡（2.5 V，0.3 A）、燈座、開關若干、單刀雙擲開關一個、各種規格的定值電阻、鉛筆芯、鋼尺、銅絲、鎳鉻合金絲、電位器、電壓表、電流表、導線若干等，設計出無級調光和分段調光電路圖.

2.2.2 電路展示

教師利用希沃授課助手將學生設計的電路投影到電腦（圖3、圖4和圖5為學生設計的無級調光電路圖；圖6、圖7和圖8為學生設計的分段調光電路圖），讓學生進行討論.

圖3

圖4

圖5

圖6

圖7

圖8

2.2.3 電路選擇

教師提出問題：大家設計的圖3、圖4和圖5的無級調光電路以及圖6、圖7和圖8的分段調光電路，哪些能滿足我們的要求？說明理由.大家共同討論得出：對于無級調光電路，圖3在調節過程中容易燒壞燈泡，圖4電路與生活實際不符，圖5中，學生根據已知條件求出串聯定值電阻的阻值為11.7Ω，而我們提供的定值電阻只有1Ω、5Ω、10Ω和15Ω，只要選擇比計算出的電阻稍大些的定值電阻15Ω就可以了，這樣既不太影響亮度，也不影響燈泡的壽命；對于分段調光電路，圖6容易燒壞燈泡，圖7和圖8都可以滿足要求.

分析：項目設計過程是學生在教師的指導下，根據任務的需要，對學習進行規劃的過程.它包括項目活動小組分工、學習環境的選擇、知識和技能的準備.項目設計過程本身也是學生自主學習的過程.教學中，圍繞目標進行項目設計，強化學生對串并聯電路的理解，電路設計的開放性，也為發揮學生的個性特長和創造性思維提供空間；方案選擇過程中，教師鼓勵學生發表自己的觀點，學生暢所欲言，體現出學生的質疑和批判精神.

2.3 項目實施：檢驗和修正電路

2.3.1 項目檢驗

各小組根據電路圖5、圖7和圖8選擇合適的器材連接電路進行實驗（實驗前提醒學生們連接電路時要注意斷開開關和將滑動變阻器滑片移到最大阻值處）.

2.3.2 項目分析

針對學生實驗，教師提出：由于實驗室滑動變阻器體積太大，剛才大家選擇什么材料做滑動變阻器？實驗中，你還發現了什么問題？

通過實驗學生知道，不能選擇銅絲和鋼尺，因為它的電阻率太小，起不到調節作用；通過對比，學生發現用電位器比用鎳鉻合金絲和鉛筆芯要好，因為鉛筆芯占用空間較大，在使用過程中，容易斷掉和接觸不良，同時在調節過程中也會出現不平滑的現象.

學生提出用圖9的電位器接入圖5電路實驗時，調節電位器旋鈕時，只有很小一段燈泡才發光.原因是“2.5 V”的小燈泡正常發光的電阻只有8～9Ω，而電位器阻值范圍太大，所以只有當電位器接入電路阻值較小時，燈泡才能發光，但如果在實際的家庭電路中使用，要給1000多歐的白熾燈進行調光，確實需要幾百歐甚至一兩千歐的電位器.另外學生提出圖7中S2調到“R2”和圖8中S2斷開時會出現燈泡不亮的情況.主要原因是圖7中R2和圖8中R1選擇的電阻太大造成的，實驗中，R1、R2應分別選擇1Ω和5Ω的定值電阻.

圖9

2.3.3 項目修正

教師投影圖2的調光燈面板.如圖10和圖11，并做演示實驗.圖10中，開關調到“0”，也就是開關斷開，電位器能連續調節燈泡亮度；當開關調到“1”，開關閉合，電位器起不到調節作用.圖11中（原調光燈內部電路進行了改裝，取掉電位器，原電位器位置換為幾百歐的定值電阻，也可用二極管替代），開關調到“0”，燈泡較暗；當開關調到“1”，燈泡正常發光.

圖10

圖11

學生根據實際調光燈設計滿足要求的電路圖.

分析：項目實施過程就是學生學習體驗的過程.形式上，在興趣的引導下完成選擇的任務，實質上，學生在任務的驅動下逐步達成課程學習目標.這個過程是項目學習的關鍵.當然，在項目實施過程中，教師要適時組織學生進行項目評價.通過項目分析指導學生發現問題、糾正偏差、調整方案.“設計和制作一個模擬的調光燈”屬于技術設計類型的綜合實踐活動，又與歐姆定律等物理知識緊密相關，因此該項目適合具備各種各樣智力、技能的學生，既能促進學生“揚長避短”的錯位、個性化發展，又能促進學生“揚長補短”的全面發展.

2.4 項目展示：了解真實調光燈

教師展示學生設計的電路，共同討論完善得到圖12和圖13所示電路.

圖12

圖13

教師提問：對比模擬調光燈和真實調光燈電路，從節能角度看，模擬調光燈電路有什么缺點，如何改進？學生討論后得出：模擬調光燈電路中，串聯的定值電阻一直消耗電能，可采用降低電源電壓或提高燈泡的額定電壓，讓電源電壓等于燈泡的額定電壓，這樣可以節約能源.

教師演示觸摸式調光臺燈，通過觸摸開關就可以調節燈泡的亮度.學生猜測后，教師總結：觸摸式調光臺燈實際上它采用的三極管觸摸延時電路.當然，現在的調光燈除了調亮度還可以調色彩，如（黃光 正白 暖白），這就需要半導體集成電路或半導體芯片來完成.如果感興趣，可以上網去查找.

分析：項目展示過程就是展示學生自己的“勞動成果”過程，實質上是分享學習成果的過程.通過展示活動，組織學生進行交流，在交流中，教師及時幫助學生進行歸納和總結，發現知識和技能上的空白，及時進行補充；學生在與同伴的交流中、教師的補充歸納中獲得系統的、完整的、并且來自于實踐的知識.

作為技術設計制作類的綜合實踐活動，在項目展示環節，不僅要展示實驗方案電路圖，還應該展示模擬制作的成品，并且每一小組的作品都應該有它的獨特性.但由于設計的電路比較簡單，前面已經驗證過較復雜電路，另外，其它類型的調光燈原理比較復雜，超過學生的知識儲備，所以課堂上沒有安排學生進行模擬制作.

3 結束語

用“項目學習”方式開展初中物理“綜合實踐活動”，不僅能讓學生掌握物理核心知識，而且學生在項目實踐過程中，經歷全程的實踐活動和開放性的技術訓練，發揮了他們的個性特長，豐富了他們的學習經驗，同時增加了他們的合作的意識和能力.總之，采用“項目學習”方式開展“綜合實踐活動”是發展學生綜合素養的重要途徑，值得我們做更多的實踐研究.