立足項目學習 推動知行合一
——以“滑輪”教學為例

賁可敬

(江陰市夏港中學,江蘇 無錫 214442)

新頒布的《義務教育課程方案和課程標準(2022年版)》明確要深化教學改革，強化學科實踐，基于真實情境，培養學生綜合運用知識解決問題的能力.并提出要推進開展主題化、項目式學習等綜合性教學活動，加強課程與生產勞動、社會實踐的結合，突出學科思想方法和探究方式的學習，加強知行合一、學思結合.[1]將物理學習內容以項目學習的方式呈現給學生，能最大程度上激發學生學習的動力，能更大程度上摒棄知識學習的乏味，能有效促進學生學習方式的改進，通過模型建構促進科學思維，促成知識的結構化，將知識轉化為實踐，二者協調統一，最終達成知行合一.

1 目標任務的確立

指向物理課程核心素養目標，依據物理課程標準，解讀教材知識結構和邏輯體系，制訂單元學習目標，設計指向概念建構、實驗探究和模型建構的學習項目.項目式學習是學科實踐的抓手，單元設計解決了目標的定位和活動的序列化，活動具體怎么實施，項目學習界定了目標和項目遞進模式，項目不是單一的，而是連續性的項目.單元設計界定了課時目標，其中滑輪，尤其是動滑輪在教材中的地位不言而喻，滑輪作為社會生活生產中常見的器械，在本單元中，既是簡單機械的代表，更是研究功、功率和機械效率的有效載體.滑輪在本單元中的目標定位是通過觀察，能夠識別生活和生產中常見的定滑輪和動滑輪；了解定滑輪和動滑輪的結構及應用；進行實驗探究，了解定滑輪，動滑輪以及滑輪組的特點；會根據要求組裝和使用簡單的滑輪組；能夠根據滑輪及滑輪組的特點解決簡單問題.

1.1 概念進階分析

概念進階是學習進階的重要內容之一，是修復概念盲區，梳理知識脈絡的邏輯路線，有利于學生理解概念內涵并深究知識關聯.滑輪的本質是杠桿，杠桿屬于簡單機械，簡單機械和功是一個學習單元，要開展好“滑輪”一節的項目學習活動，必須從單元的視角整體把握基礎概念，形成核心概念，達成概念進階.本單元的概念進階如圖1所示.

圖1 “簡單機械和功”單元概念進階圖

1.2 項目目標定位

對于單元學習項目，“知”是素養目標，“行”是序列化實驗.知行合一即為通過項目學習中的序列化實驗，促進知識的結構與關聯，促進課程核心素養的培養.本單元隸屬于課程內容一級主題“運動和相互作用”“能量”及“實驗探究”，相應地隸屬于二級主題“機械運動和力”以及“機械能”.從簡單機械中的杠桿—滑輪—滑輪組—輪軸—斜面，再上升到功、功率以及機械效率.本單元學習項目設計表如表1，教材上的活動均指向形成什么觀念，經過什么探究，培養什么思維，達到什么態度與責任，這些在表1所示的單元學習項目設計表中均有相應的描述.

表1 “簡單機械和功”單元學習項目設計表

2 項目任務的實施

2.1 創設情境 激發興趣

在項目學習中一定會有一個真實的情境，也會有一個驅動性問題，它來自于學科或者跨學科的大概念，驅動性問題在這個真實情境中會變得更有意義.情境性意味著要從一個真實的問題出發開始相關的學習，這個問題不是虛構的，其本身就客觀存在或在現實中可以提出，必須具備現實的基礎.[2]本項目學習中，我們創設的真實情境是學校購買了一批物理實驗器材，器材室在實驗樓二樓，需要將器材運送到二樓，由此設計的驅動性問題是如何用帶卡扣的輪子把器材拉到二樓，提供的工具還有支架、繩索等，如圖2所示.學生聽到教師拋出的問題后，立即展開了熱烈的討論，表現出對該項目的高度關注.學生你一言，我一語，課堂氣氛日漸濃厚.當學生迫不及待地準備發表自己觀點的時候，教師的一句話讓課堂瞬間鴉雀無聲——想去親身體驗一下你們的想法嗎？學生簡直不敢相信，紛紛發出“是真的嗎？”的疑問.直到教師分組說明體驗注意事項，組織學生走出教室，走向現場時，學生才明白這真不是“演習”(演戲)，而是“實戰”(實踐).走出教室的學生興奮不已，都想感受一下“室外”物理課的學習氛圍，如圖3所示，并積極參與到項目學習的活動中，如圖4所示.沒有愛就沒有教育，沒有興趣就沒有學習.學習成效主要來源于內生動力，而非外部壓力.借助物理學中磁場、電場的模型，為學生構架真實的學習或實踐場景是物理教師的學科優勢所在.從室內走向室外，從實驗走向實踐，從物理走向生活，讓學生感受到了物理學科的魅力，也感受到了“室外課”別樣的精彩.在教學情境中，注重把真實世界的畫面場景與課堂學習連接起來，鮮明地呈現在學生面前，引起學生認識世界的興趣.情境把物理課堂與生活實際緊密結合起來，給物理課堂帶來無限生機.[3]本項目學習的具體應用深深地將學生帶入學習現場，使學生的學習興趣充分激發，學習動力明顯增強.

圖2 設備及器材圖

圖3 學生在室外上物理課的場景圖

圖4 室外項目學習場景圖

2.2 建構模型 培養思維

將生活原型遷移到課堂形成物理模型是學生物理學習過程中的關鍵能力，也充分體現了從生活走向物理的課程基本理念.模型建構就是在關注主要因素，忽略次要因素的前提下，通過類比、抽象等思想方法形成像專家研究物理問題時一樣的事實結構或思維模塊.項目學習過程中一定會遇到挑戰性問題，對滑輪的實質的理解正是學習過程中需要突破的思維障礙.借助模型的建構理解滑輪的實質是本項目學習的主要策略.例如，在研究定滑輪的實質時，可以借助自制器材(4根同軸等大的長木條可繞鐵架臺上固定圓細桿轉動，長木條兩側開槽)，將4根長木條展開，將細繩一端固定在其中一根長木條的一端，轉動4根長木條，繩子依次繞在每根長木條周邊的槽里，轉動后，可以將掛在細繩另一端的鉤碼提升起來，如圖5所示，此時轉動的長木條相當于一個軸的位置固定不動的定滑輪.將4根長木條完全重疊，對整個木條的一端施加豎直向下的力，也能使另一端的鉤碼提升起來，效果與4根長木條展開時相同，如圖6所示.學生對重疊后的木條的使用比較熟悉，是一個杠桿，進一步分析發現，定滑輪的實質是一個等臂杠桿，相應的模型建構與實質呈現如圖7所示.

圖5 轉動展開的長木條提升鉤碼示意圖

圖6 長木條完全重疊后提升鉤碼示意圖

再如，研究動滑輪的實質是什么的時候，將細繩的一端固定在支架上，細繩繞過周邊帶槽的圓盤，手拉著細繩的另一端，圓盤軸心處用另一根繩子吊著一個紙盒.手豎直向上拉動細繩，圓盤和紙盒一起向上移動，此時圓盤相當于一個動滑輪，如圖8所示.將圓盤除軸心處的長木條保留外，其余部分全部摘除，如圖9所示，手豎直向上通過細繩拉動長木條，長木條軸心處吊著的紙盒也隨之向上運動，此時學生不難發現這是一個杠桿模型，而且是一個動力臂為阻力臂兩倍的省力杠桿，相應的模型形成與迭代轉換示意圖如圖10所示.

圖8 周邊帶槽的圓盤提升紙盒示意圖

圖9 去除圓盤部分后提升紙盒示意圖

圖10 動滑輪模型建構與實質呈現圖

2.3 序列實驗形成載體

項目式學習，應該以學生為主體，整個項目的設計過程應該從學生視角出發，以學生的學習為中心，以科學探究為主線，形成以序列化實驗為主的資源載體.滑輪是生活中常見的起重類機械重要組成部分，了解、認識滑輪是本節課的思維起點.完成提升物理器材的項目學習后，學生分組進行實驗再現，將實踐操作轉移到實驗探究，用實驗室用滑輪代替工程用滑輪，用鉤碼代替實驗器材，用細線代替繩索，用鐵架臺代替支架，模擬用不同的方式在室外拉升物理器材的過程，結果呈現如圖11所示.學生歸納出滑輪的定義，并借助彈簧測力計、刻度尺進一步探究總結出滑輪的特點，如圖12所示.再根據生活經驗，研究如何綜合定滑輪和動滑輪的優勢，達到提升物體時既能省力又能改變施力方向的效果，學生演示及結果呈現如圖13、14所示.整個探究過程形成的序列化實驗進階示意圖如圖15所示.

圖11 模擬室外拉升物理器材示意圖

圖12 學生探究滑輪特點場景圖

圖13 學生研究滑輪的組合場景圖

圖14 滑輪組合結果示意圖

圖15 序列化實驗進階示意圖

3 評價任務的設計

項目學習不只看結果，評價是一種多元化的綜合表現，是對整個教學過程的評估和反思.評價要回歸教學目標，是基于課程標準的評價，而不是為了評價而評價.評價的目的在于促進學生學習和改進教師教學.[4]基于項目學習的評價要針對課時目標，依據物理學科能力表現指標體系，設計表現性評價任務；要針對單元目標，依據初中物理關鍵能力表現水平，設計實踐性任務.

3.1 表現性評價指向教學目標

表現性評價是對學生完成任務的能力的展示，而不是知識的回憶.[5]表現性評價指向教學目標，實質是形成性評價，其關鍵在于以行促知，通過行動促進知識的理解，同時能促進思維可視化，讓學生知道滑輪能用——提升重物，滑輪可用——復雜機械的基本單元，滑輪有用——促進社會進步和人類文明.從使用滑輪提升物理實驗器材到分組繞制滑輪模型，再到滑輪的組合使用，學生實驗過程中產生并解決的問題，數據分析、評估交流的過程均是表現性評價的體現.基于上述課例，本課的表現性評價的基點在于通過實踐項目建立滑輪的概念，通過科學探究認識滑輪的特點，通過模型建構形成基于滑輪本質認識的科學思維，通過實踐性任務認識到滑輪等機械的使用對社會發展的促進作用.

3.2 實踐性任務促進知行合一

實踐性任務的設計指向終結性評價，但又可以分別指向知識的評價、應用的評價和思維拓展的評價.例如，探究定滑輪、動滑輪、滑輪組工作時的特點等屬于指向知識的評價，學生的概括理解和科學探究能力得到較大提升；升降國旗、用繩和木棍體驗“滑輪組”的威力等屬于指向應用的評價，學生的實踐應用能力得到較大提升；如何將一個水桶從斜面底端運到斜面頂端，這屬于指向思維拓展的評價，此評價任務的設計引起了學生極大的思維躍遷，學生的遷移與創新能力得到較大提升.

4 結語

基于核心素養培養要求的物理教學需要整體理解與把握學習目標，注重知識學習與實踐應用有機融合，注重學科知識與學生經驗和社會生活的關聯，通過項目學習等綜合性教學活動，加強知識間的內在關聯和結構化，以知導行；加強科學探究和實踐應用，以行促知，將知識建構和實驗探究合二為一，以達到知行合一.