廖 燕

(廈門市第十一中學，福建廈門，361004)

項目式學習(Project Based Learning)也稱任務驅(qū)動教學法或行為引導教學法，是指學生通過完成某一項特定的任務，在動手、動腦的實踐體驗過程中，經(jīng)歷構(gòu)建、內(nèi)化、吸收、探索、創(chuàng)新等復雜認知，從而獲得較為完整而具體的知識，培養(yǎng)習慣，發(fā)展技能，并學會合作。[1-2]項目式學習體現(xiàn)了互動式、啟發(fā)式、體驗式、探究式的教學方法，一般包括項目驅(qū)動、項目設計、項目實施和項目評價四大環(huán)節(jié)。在科學技術快速發(fā)展的今天，項目式學習符合核心素養(yǎng)導向下的教與學，是當前眾多學習方式中較為被推崇的一種。滬科版九年級物理磁學開篇第一節(jié)“磁是什么”，包含了磁極、磁化、磁場的內(nèi)容，以其中條形磁鐵磁場分布的教學為例，恰當、合理地導入項目式學習的教學方式，可以培養(yǎng)以學生高層次認知水平為主的綜合能力，發(fā)展學生的物理高階思維能力。

一、真實情境，引發(fā)項目驅(qū)動

在認識磁現(xiàn)象的學習中，學生已經(jīng)完成磁性、磁極及相互作用、磁化的知識儲備，為條形磁鐵磁場分布的學習奠定了學習基礎。教師演示小魔術“受意念控制的湯勺”，學生通過觀察湯勺的運動，揭秘湯勺是受到磁鐵吸引，并意識到即使沒有直接接觸，條形磁鐵也能對湯勺產(chǎn)生吸引力，因為條形磁鐵周圍存在著磁場，相互作用是通過磁場產(chǎn)生的。教師繼續(xù)提出驅(qū)動問題：“條形磁鐵周圍的磁場摸不著、看不見，是什么樣的？怎樣做才能把抽象的磁場具體表現(xiàn)出來？”這一學習項目的驅(qū)動任務貼近學生生活，符合學生的認知水平，能激發(fā)學生的學習興趣。

二、交流討論，優(yōu)化項目設計

在明確驅(qū)動任務后，學生根據(jù)已有的知識或經(jīng)驗儲備自主設計實驗。此過程是培養(yǎng)學生分析、評價和創(chuàng)造高階思維的關鍵，可以用一組問題引導過程的推進。

問題1：表現(xiàn)條形磁鐵周圍的磁場，選擇什么物品？

要解決這個問題，學生必須選擇合適的物品把分布的磁場外化出來。通過討論，學生明白了應選擇鐵、鈷、鎳等鐵磁性物質(zhì)組成的物品，如回形針、鐵釘、小磁針等，因為鐵磁性物質(zhì)被磁化后與條形磁鐵發(fā)生相互作用，就能表現(xiàn)磁場。通過解決這個問題，學生不僅能將學過的磁化知識聯(lián)系起來，還能經(jīng)歷辨別、選擇、區(qū)分和聚焦的過程，分析確定哪些信息是相關信息，并將相關信息和無關信息區(qū)分開來。

問題2：如何利用鐵磁性物品簡單表現(xiàn)磁場？

大多數(shù)學生的設計實驗如圖1所示，教師引導學生分析、評價其優(yōu)缺點。圖1的實驗簡單，可視性效果好，但大頭針的數(shù)量只能說明磁性強弱，無法說明磁場具體分布的情況。這一分析再次引發(fā)學生思考和設計。

圖1 學生實驗1

問題3：如何較好地表現(xiàn)磁鐵磁場分布？

根據(jù)交流討論，學生在吸收他人經(jīng)驗和反思設計缺陷的基礎上進行二次設計，如圖2、圖3所示。交流展示時，學生試圖尋找磁場分布的規(guī)律，大膽畫出了一些“線條”。然而也發(fā)現(xiàn)距離較遠的個別小磁針由于受到磁場作用較弱和偏轉(zhuǎn)不靈敏，偏轉(zhuǎn)異常。于是設計了圖4的實驗，在玻璃板上噴灑小鐵屑，替代小磁針。當鐵屑磁化后，在玻璃板上出現(xiàn)了直觀、清晰的若干“線條”，恰與圖4畫出的磁場“線條”吻合，從而得到驗證。教師繼續(xù)引導學生思考，圖4的“線條”分布只表現(xiàn)了某方向平面的磁場，仍然存在實驗缺陷。

圖2 學生實驗3

圖3 學生實驗4

圖4 學生實驗5

問題4：所有的磁感線通過條形磁鐵內(nèi)部，應該是磁感線最密集的地方，為什么條形磁鐵中部反而磁場最弱呢？

磁感線是人們用來描述和研究磁場而假想引入的模型，其疏密程度代表磁場強弱，磁極是磁場最強的地方。此問題是少數(shù)善于思考的學生經(jīng)常疑惑的問題，需要在自學相關知識的基礎上運用綜合知識來解決，是培養(yǎng)高階思維的重要機會。自學內(nèi)容涉及安培分子電流假說：從微觀角度分析組成物質(zhì)的原子、分子或分子團等物質(zhì)，其微粒內(nèi)部存在著一種環(huán)形電流，即分子電流(安培電流)。每個物質(zhì)微粒因為分子電流都形成了一個微小的磁體，即磁分子(圖5甲)，其兩側(cè)相當于兩個磁極。未被磁化時，每個磁分子的磁場方向非常紊亂，對外不顯磁性(圖5乙)。一旦磁化，每個磁分子的磁場方向變得幾乎相同，由于磁性疊加因此對外顯示出磁性(圖5丙)，從外部看就有了磁體的兩個磁極(圖5丁)。

圖5 物體磁分子示意圖

環(huán)形電流的磁場在空間中的分布情況如圖6甲所示。來自兩個磁極的磁場在中點交匯，好似產(chǎn)生了一條磁極分界線，內(nèi)部磁場在此處是最強的，其相鄰部分的磁場隨距離的增加而逐漸減弱。由于環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場均處于磁體內(nèi)部，因此不會對外部的鐵磁性物質(zhì)表現(xiàn)出作用力。在環(huán)形電流的內(nèi)部磁場中，磁感線同電流一樣，傾向于沿著阻力最小的路線行走。由于磁體中間處的磁矩排列最整齊，磁感線沿著磁場行走遭遇的阻力最小，因此也就不會溢出多余的磁感線，如圖6乙所示。在這種情況下，磁體對外的表現(xiàn)為幾乎沒有磁性。反之，兩個磁極溢出的磁感線最多，也就對外表現(xiàn)出較強的磁性。當磁感線從磁體中溢出時，就會對鐵磁性物質(zhì)產(chǎn)生吸引力。

圖6 環(huán)形電流的磁場分布

從解決的問題來看，問題1和問題2更多的是培養(yǎng)學生的分析和理解能力，即能對物品分類并能說明原因。問題3需要學生分析如何更好地表現(xiàn)磁場的實驗設計方案，區(qū)別多種實驗設計，準確歸因存在的問題，評價優(yōu)缺點，并不斷調(diào)整計劃設計，再次組織實驗，通過檢查和驗證生成學習成果，建構(gòu)出條形磁鐵磁場分布的空間概念。問題4是少數(shù)學習和探究能力突出且有濃厚興趣的學生提出的較高水平的疑問。教師在備課中要對問題4進行教學預設，儲備一定的學習資源，為學生高階學習發(fā)展搭建合適的腳手架。教師要引導學生自學相關知識，并借助已儲備的知識和能力，向未知的知識領域進行探索和學習，拓寬此問題的認知領域，生成代表較高思維和能力水平的學習成果。從問題1到問題4的教學過程中可以看出，無論是從常規(guī)問題到開放問題，還是從基礎問題到較難問題的解決，都呈現(xiàn)出對物理高階思維能力的培養(yǎng)。

三、構(gòu)建框架，推進項目實施

首先，教師要請學生展示常見物品設計實驗，引導學生對物品進行分類，初步建立實驗物品的選擇決定實驗設計效果的認識；然后，要求學生根據(jù)自己的設計展現(xiàn)磁場、交流評價，經(jīng)歷根據(jù)任務、反復優(yōu)化設計并實施的過程，建立磁場是空間立體分布的概念，并為后續(xù)磁感線的教學奠定基礎。

杜威認為，思維一定是由“難題和疑問”或“一些困惑混淆或懷疑”引發(fā)的[3]，這種“不憤不啟，不悱不發(fā)”最適合高階思維能力的培養(yǎng)。所以，項目式學習中所涉及的開放性、挑戰(zhàn)性、層次性問題的解決，在真實的情境中促進理論聯(lián)系實際，在手腦并用中實現(xiàn)自我意義的建構(gòu)，突顯了項目式學習助力發(fā)展物理高階思維能力的優(yōu)勢，具有推廣性。