緣起：“雙減”背景下，項(xiàng)目式作業(yè)概況

2021年7月，《關(guān)于進(jìn)一步減輕義務(wù)教育階段學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)和校外培訓(xùn)負(fù)擔(dān)的意見(jiàn)》正式發(fā)布，明確指出要減輕學(xué)生過(guò)重作業(yè)負(fù)擔(dān)，對(duì)學(xué)生作業(yè)統(tǒng)籌管理，加強(qiáng)作業(yè)設(shè)計(jì)、指導(dǎo)，鼓勵(lì)教師布置個(gè)性化作業(yè)。2022年4月，2022年版課程標(biāo)準(zhǔn)正式印發(fā)，初中物理課程基本理念強(qiáng)調(diào)注重科學(xué)探究，強(qiáng)化科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰头治鼋鉀Q問(wèn)題的能力，同時(shí)強(qiáng)調(diào)物理學(xué)與生活、社會(huì)的聯(lián)系，增強(qiáng)學(xué)生的物理應(yīng)用意識(shí)和創(chuàng)新能力。

2022年7月6日，根據(jù)國(guó)家航天局發(fā)布的消息：“‘玉兔二號(hào)’月球車在月球背面累計(jì)行駛里程1239.88米，是月面工作時(shí)間最長(zhǎng)的月球車?！卑嗌洗蟛糠滞瑢W(xué)都是“玉兔二號(hào)”的小“粉絲”，借著對(duì)“玉兔二號(hào)”的想念，以及對(duì)“玉兔二號(hào)”工作能源獲取方式的好奇，筆者以此為契機(jī)，設(shè)計(jì)了“光電轉(zhuǎn)換——迷你太陽(yáng)能小車”項(xiàng)目式作業(yè)，旨在引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活和社會(huì)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生從物理基礎(chǔ)知識(shí)到拓展延伸，從被動(dòng)學(xué)習(xí)到主動(dòng)探究，從物理課堂到社會(huì)生活，從科學(xué)思維到科學(xué)態(tài)度的成長(zhǎng)與蛻變。

剖析：基于初中物理核心素養(yǎng)的項(xiàng)目式作業(yè)目標(biāo)設(shè)計(jì)

科學(xué)觀念

●通過(guò)查閱資料，學(xué)生能夠了解清潔能源的種類和來(lái)源，了解基礎(chǔ)電路（含簡(jiǎn)單串聯(lián)、并聯(lián)電路）在實(shí)際生活中的運(yùn)用，并通過(guò)各種途徑收集、整理太陽(yáng)能利用的相關(guān)資料。

●學(xué)生通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)理解迷你太陽(yáng)能小車模型涉及的基礎(chǔ)電路知識(shí)。

科學(xué)思維

●通過(guò)頭腦風(fēng)暴，學(xué)生小組能合作制訂實(shí)施方案，培養(yǎng)自己的科學(xué)思維能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

●通過(guò)實(shí)施方案制訂，學(xué)生能夠獲得分析需求（選擇合適的材料）、設(shè)計(jì)（樣品尺寸的測(cè)量）、創(chuàng)新（類比聯(lián)想）、模型建構(gòu)（制作模型）和科學(xué)論證（測(cè)試模型）等能力。

●通過(guò)成果交流環(huán)節(jié)，學(xué)生能夠用直觀的現(xiàn)象和簡(jiǎn)單的陳述表明自己觀點(diǎn)。

科學(xué)探究

●在教師引導(dǎo)下，學(xué)生能對(duì)自己的模型設(shè)計(jì)、制作過(guò)程和模型成品進(jìn)行反思、自我評(píng)價(jià)與調(diào)整。

●以問(wèn)題驅(qū)動(dòng)和動(dòng)手實(shí)踐的方式，學(xué)生能夠逐步探索迷你太陽(yáng)能小車模型的制作方法和原理。

●通過(guò)制作迷你+r7ZTGejn//sZEpakIcWNQ==太陽(yáng)能小車模型，學(xué)生獲得動(dòng)手實(shí)踐能力、表達(dá)交流能力及與他人合作學(xué)習(xí)的能力。

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

●學(xué)生通過(guò)直觀感受并經(jīng)歷工程專家工作的過(guò)程，感悟工匠精神，感受科學(xué)魅力，感受科學(xué)與生活的緊密聯(lián)系，暢想美好未來(lái)。

●學(xué)生通過(guò)項(xiàng)目式作業(yè)，了解人類的好奇和社會(huì)的需求是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力，了解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境的關(guān)系。

本次項(xiàng)目式作業(yè)的計(jì)劃流程如圖1所示。

踐行：基于初中物理核心素養(yǎng)的項(xiàng)目式作業(yè)實(shí)施過(guò)程

階段一：創(chuàng)設(shè)情境，項(xiàng)目導(dǎo)入

創(chuàng)設(shè)情境。物理課上，教師播放視頻資源，展現(xiàn)“嫦娥四號(hào)”探測(cè)器順利在月球背面預(yù)選區(qū)馮·卡門(mén)撞擊坑實(shí)施軟著陸，“玉兔二號(hào)”巡視器踏上月球表面，著陸器上的相機(jī)清晰地拍攝到其“踏月留痕”的影像圖。情境視頻播放結(jié)束后，通過(guò)“‘玉兔二號(hào)’的動(dòng)力能源來(lái)自哪里？”的問(wèn)題導(dǎo)入項(xiàng)目任務(wù)，學(xué)生以小組為單位為制作迷你太陽(yáng)能小車模型答疑解惑（如圖2）。

查閱資料。學(xué)生通過(guò)學(xué)校圖書(shū)館、網(wǎng)絡(luò)等查找與迷你太陽(yáng)能小車工作原理相關(guān)的資料，如涉及的能源種類知識(shí)，光電轉(zhuǎn)化原理、基礎(chǔ)電路（串聯(lián)和并聯(lián)）知識(shí)等，也可包括學(xué)生在自己社區(qū)周邊發(fā)現(xiàn)有利用太陽(yáng)能的設(shè)備拍照分享。

本階段設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)社會(huì)、生活場(chǎng)景將物理基礎(chǔ)知識(shí)外延，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生直觀感受玩中學(xué)、學(xué)中玩，體會(huì)物理學(xué)科與藝術(shù)有機(jī)融合的魅力。

階段二：頭腦風(fēng)暴，制訂方案

頭腦風(fēng)暴。學(xué)生建立項(xiàng)目式作業(yè)學(xué)習(xí)小組，以問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的方式，進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，將收集的資料、討論的結(jié)果進(jìn)行整理，完成項(xiàng)目方案。

問(wèn)題1.地球上有哪些能源？能源是怎么分類的？

學(xué)生小組討論，形成觀點(diǎn)。學(xué)生自由分享他們所知道的能源種類，教師引導(dǎo)學(xué)生從不同的分類方式對(duì)能源進(jìn)行分類。

問(wèn)題2.太陽(yáng)能是一種什么樣的能源？太陽(yáng)能在生活中有哪些應(yīng)用？

學(xué)生小組根據(jù)查閱資料獲取的知識(shí)進(jìn)行回答，并展示調(diào)查資料（太陽(yáng)能一般是指太陽(yáng)的輻射能量，在現(xiàn)代一般用作發(fā)電。自地球形成，生物就主要以太陽(yáng)提供的熱和光生存。而自古人類也懂得以陽(yáng)光曬干物件，并作為保存食物的方法，如制鹽和曬咸魚(yú)等。太陽(yáng)能的利用主要有光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換兩種方式。太陽(yáng)能是一種新興的可再生能源，廣義上的太陽(yáng)能是地球上許多能源的來(lái)源，如風(fēng)能、化學(xué)能、水的勢(shì)能等）。

問(wèn)題3.太陽(yáng)能板的工作原理是什么？

學(xué)生小組探究、討論，形成觀點(diǎn)（太陽(yáng)能板以半導(dǎo)體材料為主，是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，其原理主要是利用光電效應(yīng)將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換成電能）。

問(wèn)題4.想要電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，如何連接電路？太陽(yáng)能板相當(dāng)于哪個(gè)元件？

學(xué)生小組探究、討論，形成觀點(diǎn)。學(xué)生通過(guò)嘗試獲得基礎(chǔ)電路知識(shí)。將太陽(yáng)能板代替電池，此時(shí)太陽(yáng)能板相當(dāng)于電源，提供電能（如圖3）。

問(wèn)題5.迷你太陽(yáng)能小車模型各部分結(jié)構(gòu)的材料如何選擇？

迷你太陽(yáng)能小車模型的底座、支架部分，學(xué)生采用購(gòu)置的薄木板材料，配有4個(gè)小輪子和1個(gè)蝸桿齒輪；固定配件采用螺絲固定；電路部分有60mm×60mm太陽(yáng)能板2塊、小型電機(jī)及適量導(dǎo)線（如圖4）。

制訂方案。頭腦風(fēng)暴后以小組為單位填寫(xiě)迷你太陽(yáng)能小車模型實(shí)施方案，圖5為學(xué)生方案示例。

本階段設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)設(shè)計(jì)具有邏輯遞進(jìn)、層層深入的問(wèn)題串分解、驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目，將物理核心知識(shí)融入問(wèn)題中，幫助學(xué)生理清頭緒，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，找到解決問(wèn)題的途徑。學(xué)生在上網(wǎng)查閱資料、利用社會(huì)資源和同學(xué)間的合作互助過(guò)程中，體現(xiàn)了物理學(xué)科科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任核心素養(yǎng)。

階段三：制作模型，測(cè)試模型

制作模型。項(xiàng)目小組根據(jù)組內(nèi)確定的迷你太陽(yáng)能小車模型制作方案進(jìn)行制作，教師在過(guò)程中給予指導(dǎo)，優(yōu)化設(shè)計(jì)制作。在制作模型過(guò)程中，小組需要進(jìn)行任務(wù)分工，小組成員按照分工表的安排進(jìn)行工作，時(shí)刻審視和修正自己在小組工作中的表現(xiàn)（如圖6）。在制作過(guò)程中學(xué)生易出現(xiàn)以下問(wèn)題：①將蝸桿齒輪裝在電機(jī)軸上時(shí)，容易裝得太靠里面；②將蝸桿電機(jī)用螺絲釘安裝在底座板上時(shí)，有部分學(xué)生使用螺絲不熟練；③學(xué)生在搭建太陽(yáng)能車模型的過(guò)程中，容易用力過(guò)猛，將薄木板卡扣折斷；④將太陽(yáng)能板的導(dǎo)線與電機(jī)的導(dǎo)線連接時(shí)，導(dǎo)線與導(dǎo)線之間的接駁不熟悉。

測(cè)試模型。項(xiàng)目小組依據(jù)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)和評(píng)估迷你太陽(yáng)能小車模型的工作性能，判斷其能否正常工作，如在陽(yáng)光下閉合開(kāi)關(guān)，電機(jī)是否轉(zhuǎn)動(dòng)？能否帶動(dòng)小車正常行駛？分析存在的問(wèn)題并提出改進(jìn)意見(jiàn)（如圖7）。

本階段設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生在制作、測(cè)試迷你太陽(yáng)能小車模型過(guò)程中，分工合作，協(xié)調(diào)互動(dòng)，圍繞制作真實(shí)的產(chǎn)品，深度參與了課后作業(yè)活動(dòng)，最大限度地激發(fā)了潛能。

升華：基于學(xué)生核心素養(yǎng)的作業(yè)成果交流與評(píng)價(jià)

階段四：成果交流，活動(dòng)評(píng)價(jià)

匯報(bào)展示。教師提供多媒體平臺(tái)、攝錄機(jī)等設(shè)備，指導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)備匯報(bào)展示，學(xué)生以小組為單位互相練習(xí)，可從以下幾個(gè)方面匯報(bào)展示項(xiàng)目成果（如圖8、圖9）：①制作迷你太陽(yáng)能小車模型所需要掌握的相關(guān)知識(shí)，展示小組對(duì)核心知識(shí)的理解。②制作迷你太陽(yáng)能小車模型的具體方案和設(shè)計(jì)圖紙。③制作好的迷你太陽(yáng)能小車模型，描述其工作性能。④設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了哪些困難？如何解決的？

填寫(xiě)評(píng)價(jià)量表。一個(gè)小組在匯報(bào)展示時(shí)，其他小組認(rèn)真傾聽(tīng)并對(duì)他們的設(shè)計(jì)中可借鑒的地方或不足提出自己的看法，匯報(bào)的小組成員可作出相應(yīng)的解釋說(shuō)明。所有小組匯報(bào)完畢后，每個(gè)成員填寫(xiě)評(píng)價(jià)量表（圖10）。

小車模型競(jìng)賽。每個(gè)小組攜帶自己的作品進(jìn)行小組間的太陽(yáng)能小車模型競(jìng)賽活動(dòng)，在考驗(yàn)學(xué)生組裝賽車的能力和解決突發(fā)問(wèn)題能力的同時(shí)，感受作品帶來(lái)的樂(lè)趣。

本階段設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)展示成果、匯報(bào)交流，讓學(xué)生再次回顧自己的項(xiàng)目歷程，促進(jìn)學(xué)生反思，讓所學(xué)知識(shí)變得可視和真實(shí)。同時(shí)鍛煉學(xué)生的小組合作能力、語(yǔ)言表達(dá)能力、社會(huì)交往能力，讓學(xué)生有儀式感和獲得感。

暢想：作業(yè)成效與反思

本項(xiàng)目作業(yè)中，產(chǎn)生了過(guò)程性資源，即學(xué)生在測(cè)試小車的過(guò)程中得到了進(jìn)一步的啟發(fā)，他們經(jīng)過(guò)一系列探究，發(fā)現(xiàn)光照強(qiáng)度、光電板面積、光電板受光角度都會(huì)影響小車的速度。此外，學(xué)生在動(dòng)手組裝太陽(yáng)能小車的過(guò)程中要用到小螺絲刀和螺絲固定底座，學(xué)生普遍動(dòng)手能力較弱，動(dòng)手能力有待加強(qiáng)。

太陽(yáng)能作為一種清潔能源，已經(jīng)成為城市可持續(xù)發(fā)展中最值得推廣的新興能源。將太陽(yáng)能這種源源不斷的自然資源充分利用起來(lái)，既會(huì)降低城市能源的使用成本，又會(huì)讓城市持續(xù)發(fā)展下去，對(duì)于城市的未來(lái)發(fā)展具有重要意義。本項(xiàng)目作業(yè)通過(guò)制作迷你太陽(yáng)能小車，引導(dǎo)學(xué)生了解能源知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力，同時(shí)讓學(xué)生切身體會(huì)到生態(tài)環(huán)境的保護(hù)要依靠科技創(chuàng)新。