摘" 要：在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)真實(shí)問(wèn)題情境是當(dāng)前中學(xué)物理教學(xué)的重點(diǎn)，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)在真實(shí)情境下設(shè)置驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，學(xué)生圍繞問(wèn)題自主探究，形成作品，使學(xué)生在實(shí)踐中獲取對(duì)概念的直觀認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，發(fā)揮學(xué)生的自主性與合作性，對(duì)提升學(xué)生核心素養(yǎng)具有重要意義。本文以“自制簡(jiǎn)易閃光燈”為例，探討基于真實(shí)情境的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的實(shí)施路徑及意義。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；真實(shí)情境；學(xué)習(xí)路徑；閃光燈

1" 引言

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》指出，創(chuàng)設(shè)情境進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生在實(shí)際情境中獲得解決物理問(wèn)題的大量經(jīng)驗(yàn)，形成把情境和知識(shí)相關(guān)聯(lián)的意識(shí)和能力，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)具有關(guān)鍵意義。［1］項(xiàng)目式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)把學(xué)生置于真實(shí)情境中，在分析問(wèn)題、探究問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程中學(xué)習(xí)隱含于問(wèn)題背后的知識(shí)，提升解決問(wèn)題和自主學(xué)習(xí)的能力。因此，結(jié)合真實(shí)情境下的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，是一種值得探索的中學(xué)物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的教學(xué)模式。

2" 項(xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)施路徑

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（Project-based learning，簡(jiǎn)稱PBL）以建構(gòu)主義理論為指導(dǎo)，學(xué)科知識(shí)為載體，從現(xiàn)實(shí)世界的現(xiàn)象或問(wèn)題出發(fā)，設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)性任務(wù)，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，以小組合作的方式，獨(dú)立開(kāi)展探究活動(dòng)，最后以項(xiàng)目作品或知識(shí)總結(jié)的形式展示出來(lái)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)所學(xué)知識(shí)的內(nèi)化、進(jìn)階，并能靈活地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)以學(xué)生為中心，充分發(fā)揮學(xué)生的自主性、合作性，培養(yǎng)其物理學(xué)科核心素養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。基于上述理論分析，本文提出了基于真?shí)情境的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)路徑（如圖1所示）。

3" 教學(xué)實(shí)踐

電容器是生產(chǎn)生活中的一種重要的電學(xué)元件，但由于電容器多存在于電器的內(nèi)部電路中，學(xué)生鮮有機(jī)會(huì)直接接觸和使用電容器，缺乏感性認(rèn)識(shí)和直接經(jīng)驗(yàn)，電容器的構(gòu)造與功能對(duì)于高中的學(xué)生而言是抽象的，一定程度上增加了理解難度，而閃光燈是學(xué)生生活中常見(jiàn)的物品，廣泛應(yīng)用于攝影、施工等領(lǐng)域。閃光燈的基本工作原理涉及電容器的充、放電過(guò)程，［1］在高中學(xué)生學(xué)習(xí)電容器相關(guān)知識(shí)后，通過(guò)制作閃光燈有助于其獲得直觀認(rèn)識(shí)，深度掌握相關(guān)知識(shí)，提升實(shí)驗(yàn)技能。

3.1" 創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境 設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)任務(wù)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的實(shí)施注重設(shè)置生活實(shí)際問(wèn)題情境，讓學(xué)生將真實(shí)生活與教學(xué)實(shí)際相結(jié)合，選取具有生活化的、吸引學(xué)生注意力的情境，以喚起學(xué)生的生活體驗(yàn)，激發(fā)探究的欲望。［2］在此情境中，設(shè)置落在學(xué)生最近發(fā)展區(qū)內(nèi)的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題和任務(wù)，在解決問(wèn)題和達(dá)成任務(wù)的過(guò)程中發(fā)掘和提升學(xué)生的探究能力和實(shí)驗(yàn)技能。

在日常生活中，絕大部分學(xué)生使用過(guò)閃光燈，熟悉其功能，卻鮮有人知其原理。教師首先向?qū)W生分別演示利用閃光燈與不利用閃光燈進(jìn)行拍照，觀察閃光燈的工作特點(diǎn)，并對(duì)比有無(wú)閃光燈對(duì)成像的影響以歸納閃光燈的作用，通過(guò)重現(xiàn)這一學(xué)生熟悉的生活情境激發(fā)學(xué)生興趣。在此基礎(chǔ)上，拋出學(xué)生不熟悉的關(guān)于閃光燈工作原理的問(wèn)題：閃光燈為什么能夠“閃”一下就熄滅了？如何制作閃光燈？這個(gè)驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題從學(xué)生熟悉的生活情境出發(fā)，卻是多數(shù)學(xué)生不曾考慮過(guò)的，容易激發(fā)學(xué)生的好奇心與求知欲，且設(shè)置的問(wèn)題在學(xué)生的知識(shí)和能力范圍內(nèi)能夠解決，落在學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)內(nèi)，具有現(xiàn)實(shí)意義。

3.2" 分組研討學(xué)習(xí) 明晰問(wèn)題原理

由于學(xué)生單獨(dú)進(jìn)行探究的精力和能力有限，難以高效地完成任務(wù)，這就需要分組合作。教師按照“組間同質(zhì)，組內(nèi)異質(zhì)”的原則將學(xué)生分成若干組，在教師的引導(dǎo)下，各小組圍繞驅(qū)動(dòng)性任務(wù)分工協(xié)作，在合作中碰撞思想、融合觀點(diǎn)，尋找最佳方案，同時(shí)提升合作學(xué)習(xí)的能力。

這個(gè)驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題對(duì)于多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō)是無(wú)從下手的，教師需要在學(xué)生認(rèn)知領(lǐng)域和待探究問(wèn)題間搭建橋梁，幫助學(xué)生有效地開(kāi)展探究活動(dòng)。教師通過(guò)線上教學(xué)平臺(tái)發(fā)布相關(guān)資源，并設(shè)置問(wèn)題進(jìn)行引導(dǎo)：

（1）在電路未出現(xiàn)開(kāi)路和短路的情況下，燈為什么有時(shí)候亮，有時(shí)候不亮？

（2）普通小燈泡兩端電壓未達(dá)到額定電壓時(shí)，一般較暗，但不會(huì)熄滅，什么燈只有達(dá)到一定電壓后才能導(dǎo)通發(fā)光？

（3）如何實(shí)現(xiàn)加在燈兩端的電壓循環(huán)變化？

學(xué)生通過(guò)小組合作搜集資料，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，交流研討，教師答疑解惑，最后歸納總結(jié)出閃光燈的基本原理。

現(xiàn)實(shí)中的閃光燈種類繁多，內(nèi)部原理也不盡相同，但都可以簡(jiǎn)化為如圖2所示的電路圖。

閃光燈電路通常由電源E、電阻R、電容器C和當(dāng)正向電壓大于死區(qū)電壓才能導(dǎo)通的發(fā)光二極管LED組成。電路接通后，電源E開(kāi)始對(duì)電容器C充電，當(dāng)電容器兩端電壓達(dá)到發(fā)光二極管的導(dǎo)通電壓Umax時(shí)，發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光。此時(shí)發(fā)光二極管視為電阻RL，電容器對(duì)RL放電，當(dāng)電容器兩端電壓下降到Umin，發(fā)光二極管將不再導(dǎo)通，相當(dāng)于開(kāi)路，電源E通過(guò)電阻R對(duì)電容器充電，直到電容器兩端電壓達(dá)到Umax，發(fā)光二極管再次導(dǎo)通發(fā)光，重復(fù)上述過(guò)程，實(shí)現(xiàn)“閃光”的功能。［3］

經(jīng)過(guò)該環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)電容器的充、放電過(guò)程以及二極管的工作特性等相關(guān)概念有了更深入的認(rèn)識(shí)，明晰了所探究問(wèn)題的原理，并且提升了與他人合作的能力、信息檢索與整合的能力和應(yīng)用信息技術(shù)的能力。

3.3" 自主設(shè)計(jì)制作 形成項(xiàng)目成果

在該環(huán)節(jié)中，各組學(xué)生分工協(xié)作，自主設(shè)計(jì)制作簡(jiǎn)易閃光燈，并制作說(shuō)明書(shū)，用于說(shuō)明其原理與使用方法。教師應(yīng)幫助學(xué)生合理規(guī)劃探究計(jì)劃，監(jiān)督各小組活動(dòng)進(jìn)程，確保每個(gè)學(xué)生積極參與，指導(dǎo)學(xué)生遇到的困難問(wèn)題，以及提供必要的軟硬件支持。引導(dǎo)學(xué)生在自主合作探究式的實(shí)踐性學(xué)習(xí)活動(dòng)中持續(xù)進(jìn)行知識(shí)與能力的建構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。［4］在該環(huán)節(jié)中，將驅(qū)動(dòng)性任務(wù)分為原理圖設(shè)計(jì)和制作實(shí)踐兩個(gè)子任務(wù)進(jìn)行。

3.3.1" 原理圖設(shè)計(jì)

在明晰閃光燈原理的基礎(chǔ)上，教師提供資料，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)電子設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，合作設(shè)計(jì)出自制簡(jiǎn)易閃光燈原理圖（如圖3所示），并解釋其原理以撰寫說(shuō)明書(shū)。

原理：電路圖中兩個(gè)NPN型三極管的基極都通過(guò)一個(gè)33KΩ電阻連接到供電正極，當(dāng)電路接通電源，三極管的基極電壓相對(duì)于集電極電壓達(dá)到一定條件時(shí)電路導(dǎo)通，但由于元器件間存在微小的差異，只有一個(gè)三極管最先導(dǎo)通。假設(shè)Q1最先導(dǎo)通，集電極和發(fā)射極相當(dāng)于短路，兩者間電勢(shì)差趨于0，則D1被點(diǎn)亮，電容C1的左端接近零電壓，由于電容器兩端的電壓不能突變，所以Q2的基極也接近零電壓，使Q2截止，集電極和發(fā)射極不導(dǎo)通，D2不亮。隨著電源通過(guò)電阻R2對(duì)C1的充電，使三極管Q2的基極電壓逐漸升高，當(dāng)超過(guò)0.6V時(shí)，Q2由截止?fàn)顟B(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，Q2的集電極電壓下降，D2被點(diǎn)亮。與此同時(shí)，三極管Q2的集電極電壓的下降通過(guò)電容C2的作用使三極管Q1的基極電壓也下降，Q1由導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，D1熄滅。如此循環(huán)，電路中兩個(gè)三極管便輪流導(dǎo)通和截止，兩個(gè)發(fā)光二極管就交替發(fā)光。

3.3.2" 制作實(shí)踐

學(xué)生根據(jù)原理圖和實(shí)驗(yàn)材料開(kāi)始制作簡(jiǎn)易閃光燈。在制作過(guò)程中，教師提醒學(xué)生實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)與注意事項(xiàng)，確保實(shí)驗(yàn)安全進(jìn)行。制作完成后，教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行成品測(cè)試與調(diào)整，以達(dá)到理想的實(shí)驗(yàn)效果。

制作簡(jiǎn)易閃光燈所需的元件如圖4所示：510Ω電阻×2，33kΩ電阻×2，9014三極管×2，22μF電解電容×2，5mm藍(lán)色LED×2，公—母杜邦線×2和PBC板×2。如圖5所示，指導(dǎo)學(xué)生依據(jù)原理圖在電路板上設(shè)計(jì)美觀可行的電路，并進(jìn)行電路焊接。連接6V的電源（如圖6所示），并進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)可達(dá)到兩個(gè)LED交替閃爍的效果，如圖7、8所示，測(cè)試成功后，完成實(shí)驗(yàn)成品，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)總結(jié)與反思。

3.4" 匯報(bào)交流作品" 評(píng)價(jià)升華總結(jié)

各組學(xué)生在作品完成后，根據(jù)本組的成果制作PPT進(jìn)行展示匯報(bào)，說(shuō)明本組的設(shè)計(jì)理念、制作原理、核心要點(diǎn)、團(tuán)隊(duì)管理以及如何解決遇到的問(wèn)題等。結(jié)合小組完成的作品與匯報(bào)情況等方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，分為小組自評(píng)、小組互評(píng)和教師評(píng)價(jià)三部分。在評(píng)價(jià)時(shí)，教師鼓勵(lì)學(xué)生暢所欲言，勇于表達(dá)自己的觀點(diǎn)和傾聽(tīng)他人的觀點(diǎn)，給予他人適當(dāng)?shù)?、具有?chuàng)造性的改進(jìn)意見(jiàn)。小組根據(jù)評(píng)估反饋的結(jié)果反思交流，做出改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)自我反思與他人觀點(diǎn)的有效融合，同時(shí)提升學(xué)生的評(píng)價(jià)能力。

教師最后對(duì)項(xiàng)目整體實(shí)施過(guò)程升華總結(jié)，整合知識(shí)框架，凝練學(xué)生的思想與觀點(diǎn)，做出如表1所示的綜合評(píng)價(jià)。通過(guò)設(shè)計(jì)制作的過(guò)程，學(xué)生整體達(dá)成如表2所示的能力。

2. 通過(guò)互相交流評(píng)價(jià)，能準(zhǔn)確表達(dá)自己的見(jiàn)解、傾聽(tīng)吸收他人的觀點(diǎn)，能準(zhǔn)確評(píng)估、反思自己與他人的成果，提出客觀的、有價(jià)值的建議。

4" 總結(jié)

教學(xué)中教師不能僅“灌輸”知識(shí)，學(xué)生一味地被動(dòng)接受知識(shí)，這將導(dǎo)致學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，失去學(xué)習(xí)的興趣。在信息爆炸式增長(zhǎng)的時(shí)代，學(xué)習(xí)方式應(yīng)發(fā)生改變，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用信息技術(shù)主動(dòng)獲取信息，自主設(shè)計(jì)方案與制作作品，合作交流學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生思維能力，提升核心素養(yǎng)，以適應(yīng)時(shí)代要求。因此，在新時(shí)代背景下，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式值得教師去嘗試與完善。

參考文獻(xiàn)

［1］中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）［M］.北京：人民教育出版社，2020：9-11.

［2］賈建鋒，張麗騰，張?zhí)m霞.PBL教學(xué)模式中問(wèn)題情境的設(shè)計(jì)與實(shí)施［J］.山西高等學(xué)校社會(huì)科學(xué)學(xué)報(bào)，2021，33（7）：63-66.

［3］孫振偉.閃光燈的電路模型及其工作原理［J］.電大理工，2005（2）：23-25.

［4］姜爽.深度學(xué)習(xí)理念下物理學(xué)科項(xiàng)目式學(xué)習(xí)路徑設(shè)計(jì)——以“創(chuàng)意吉他制作”為例［J］.物理教師，2022，43（2）：34-38.