新時期高中物理課堂教學中項目式學習的實踐模式探究

隨著教育理念的不斷更新，項目式學習模式在高中物理教學中的應用逐漸受到教育界的關注。項目式學習以學生為中心，依托實際操作和問題解決促進學生對物理知識的深入理解與靈活運用，能激發學生的學習興趣，提高他們在物理學習中的參與度。在項目化學習模式中，學生通過解決真實情境下的物理問題，能將抽象知識轉化為具象的實踐體驗，逐步形成對物理學科的價值認同，產生持續的學習動力，實現從“要我學”到“我要學”的認知轉變。因此，在日常教學中，教師要精準把握項目式學習的內涵，精心設計貼合學生認知水平與生活實際的項目，引導學生積極參與，鼓勵學生自主思考、大膽質疑，以此培養學生解決復雜問題的能力，推動高中物理教學邁向新高度。

一、課程導入：情境創設與問題導向的啟發性教學

項目式學習的主題，即驅動式問題設計，既是項目的切入點，也是課堂的起點。教師應以物理學科核心概念為錨點，結合現實生活或科技前沿設計開放性問題，使學生在解決問題的過程中自然融入學習情境。情境創設除了要符合主題，還必須建立在學生已有知識體系和認知范圍的基礎上，利用階梯式問題鏈引導學生的思維從具象感知進階到抽象概括。

例如，科幻作品（如小說、電影）中常涉及宇宙探索、智能科技等主題，很容易引發學生興趣。為契合這一認知特點，物理教師可突破傳統框架，巧妙融入科幻元素，將其與科學原理相結合，創設富有吸引力的項目情境，引導學生在分析復雜問題的過程中實現知識的建構，從而達成“以境啟思、以問導學”的教學目標。

以人教版高中物理選擇性必修第二冊第一章第三節“帶電粒子在勻強磁場中的運動”與第四節“質譜儀與回旋加速器”為例，這兩課的教學目標是使學生學會用洛倫茲力公式分析帶電粒子在勻強磁場中做圓周運動的特征，理解質譜儀與回旋加速器的基本工作原理，掌握牛頓定律與能量守恒定律在復合場中的綜合應用，培養建模能力與科學推理素養。在教學這部分內容時，教師可將電影《三體》中的“良湘高能加速器”作為切入點，展示高能粒子碰撞產生奇異現象的科幻場景。同時，結合物理學背景介紹：粒子加速器是探索微觀世界的核心工具，其原理涉及電場加速與磁場偏轉的協同作用。接著，教師可引入真實存在的“美國SLAC直線加速器”作為例子，說明其如何利用長達3公里的電場持續加速帶電粒子，并通過安裝在加速管道沿途的多個特殊磁鐵控制電子束的聚焦。在此基礎上，教師可設計以下階梯式問題鏈。

（1）基礎層問題：如何利用電場實現帶電粒子的持續加速？（2）進階層問題：為何需要磁場控制粒子運動軌跡？（3）本質層問題：電場力與洛倫茲力在粒子加速過程中分別扮演什么角色？各小組可基于簡化模型，分析討論電場與磁場在粒子加速器中的協同作用原理。

二、知識構建：基于科學建模的跨學科知識整合與應用

教師引導學生進行定性分析后，還要將驅動問題定量化，通過構建物理模型揭示現象本質，實現知識體系的結構化整合。對于復雜項目，課中學習應聚焦模型構建與跨學科知識融合，這要求教師設計具有梯度的探究任務，引導學生經歷抽象概括、邏輯推理、模型修正的完整思維過程，在模型迭代中深化對物理規律的理解[]。為保障模型構建的科學性，教師可設計三級任務鏈：基礎層任務引導學生提取關鍵物理量，如分析振動問題時識別振幅、周期等要素；方法層任務指導學生掌握模型簡化策略，如忽略空氣阻力建立單擺理想模型；創新層任務幫助學生實現模型的拓展應用。在協作學習中，教師可要求各小組展示其構建的不同模型，通過對比分析篩選最優方案，以培養學生的批判性思維與模型優化能力。

例如，在“帶電粒子在電場中的運動”一課中，教師設計了如下題目：已知質子的質量為1.67×10^-27kg ，電荷量為 1.6×10^-19C ，請在經典力學的框架下計算將質子加速到 0.99c 所需的電壓（其中 c=3×10⁸m/s ）。由于此前已學過電場力做功、動能定理等知識，學生能迅速意識到可以運用動能定理求解。根據動能定理△ W=E_k1–E_k2 ， ，以及電場力做功的公式 W=qU ，學生可進行公式推導與計算。大多學生能夠順利列出等式 并代入數據運算，但也有部分學生在計算過程中出現單位換算錯誤或指數運算失誤，導致結果出現偏差。教師可借此機會組織小組討論，引導學生互相檢查計算過程是否有疏漏[2]

當學生得出計算結果后，教師提出質疑：“這個結果是否與實際情況完全相符？”這一問題引發了學生的思考。部分思維活躍的學生在查閱資料后發現，當粒子速度接近光速時，經典力學失效，需要考慮相對論效應。此時，課堂討論氛圍熱烈，學生對經典力學的局限性和相對論的應用產生了濃厚興趣。教師順勢引入相對論中質量隨速度變化的知識點，引導學生重新審視之前的計算過程，使學生認識到經典力學框架下的計算結果僅為近似值，實際情況遠比想象中復雜，從而為后續深入學習相對論的相關內容奠定認知基礎。

三、互動研習：合作探究中的思維拓展與能力提升

互動探究是課堂教學中激發學生主動性與創造性的關鍵環節。如何借助項目式學習模式推動學生深度思考，培養學生的系統性思維，使其意識到知識的關聯性與可遷移性，是評價教學效果的重要指標。在項目實施過程中，教師要立足學生的認知發展規律，以問題為導向，根據項目的復雜程度和知識目標，設計層次分明、邏輯連貫的探究活動。

一方面，教師應基于學生的現有知識儲備和技能水平，創設具有開放性的問題情境，鼓勵學生自主提出假設，設計解決方案。教師可通過設置引導性問題，啟發學生從不同角度思考，打破思維定式，培養發散思維。另一方面，教師要注重小組協作學習，促進不同能力水平、不同思維方式的學生相互交流，優勢互補。小組討論中，教師應鼓勵學生大膽表達觀點，合理質疑他人見解，在思維碰撞中深化對知識的理解。同時，教師需適時介入，給予必要指導和反饋，引導學生反思探究過程，總結方法與規律，從而提升其邏輯思維和批判性思維能力。此外，開展小組間的成果展示與互評活動也很重要，能夠營造良性競爭氛圍，激發學生的學習動力，使學生在互動交流中不斷完善知識體系，實現思維的進階。

例如，在探討回旋加速器的工作原理時，教師將驅動問題“如何實現帶電粒子加速”分解為三個子問題：（1）如何使帶電粒子持續獲得能量？（2）磁場在粒子加速過程中起什么作用？（3）如何優化加速結構以提高加速效率？

課堂上，教師將學生分成若干小組，各組圍繞這三個子問題展開探究。首先，學生針對子問題（1）進行討論。有小組提出可利用交變電場不斷給粒子加速。通過查閱資料，他們發現電場方向的周期性變化能確保粒子在合適的時機獲得能量。其次，在探究子問題（2）時，各小組結合課本知識和網絡資料，逐漸認識到：磁場雖不改變粒子速度大小，卻能使粒子做圓周運動，從而保證粒子在有限空間內反復經過加速電場，實現多次加速。最后，對于子問題（3），小組間展開了激烈的“頭腦風暴”。有小組提出增加加速電極的數量，也有小組建議優化磁場強度的分布。各小組通過繪制草圖、構建簡易模型模擬加速過程等方式，分析不同方案對加速效率的影響。

在整個互動探究過程中，教師巡視指導，適時介入引導學生深入思考。當學生遇到思維瓶頸時，教師通過提問啟發，幫助他們突破障礙。探究結束后，各小組進行成果展示，分享探究結論與心得。學生在交流中進一步加深對回旋加速器工作原理的理解，思維能力也在這一過程中得到顯著提升。

四、總結評估：信息綜合分析與方案有效性評價

在前期環節中，學生已掌握物理概念、模型構建與方法探究等核心內容。進入總結階段，教師應聚焦知識體系的結構化整合與項目方案的系統化評估，遵循“成果提煉一多維評價一反思遷移”的路徑升華課堂學習。

教師可借助智慧課堂系統的投屏功能，協助學生完善項目方案，并將設計得較為完善的方案進行可視化呈現，構建多維度的對比分析框架，引導學生在橫向比較中發現創新點與改進空間。針對設計過程中出現的共性問題，教師可投屏分享典型案例，組織學生進行問題溯源、歸因分析、策略優化。教師還可利用投票系統收集學生對不同方案的認可度，結合大數據分析定位學生的認知盲區，有針對性地進行概念澄清與方法強化。例如，教師可利用智慧課堂系統發布如下項目方案評價表（見表1）。

表1項目式學習評價表

該評價表的每個維度依據學生表現分為★★★★★（表現優秀）、★★★（表現中等）、 （表現較差）三個等級。評價方式包含自評、互評和教師評價，旨在全面評估學生在項目式學習中知識應用、思維發展、協作表現等方面的表現，促進教學改進與學生發展。

結語

綜上所述，在高中物理教學過程中應用項目式學習，教師能夠以任務為牽引，將抽象知識具象化，通過創設真實情境、引導深度探究等方法，充分激發學生興趣，培育學生核心素養。可以說，項目式學習為物理課堂注入了活力，開辟了提升教學質量與培養學生能力的新路徑。

［參考文獻]

[1]鄧灝，莫思韜，李照東.基于項目式學習的科創學習活動設計與實施：以“行星逆行模型制作”為例[J].教育科學論壇，2025（4）：16-18.

[2］王雅麗.科學素養下高中物理項目式教學路徑探索：以“電磁感應現象”為例[J].教育觀察，2025，14（2）：124-127.