為校園轉彎處設計限速牌

王金娥 董雙麗 史勇生 賈愛菊 王智榮 王曉宇

摘 要：本文以人教版高中物理必修2第五章4～7節為例，說明如何依據現行課標和教材，緊扣教學內容，運用項目學習教學模式落實具體知識和技能。在項目實施過程中要對教材進行重新組合，多學科融會貫通；在設計、實施、評價項目的過程中，要堅持學生的主體地位。

關鍵詞：項目學習 高中物理 圓周運動 限速

基金項目 全國教育科學規劃課題“基于課標的‘習得性’項目學習教學模式的實踐研究”（FHB170581）

一、設計項目的緣起

1.培養學科素養的要求

將科學探究列入物理課標中，讓學生動腦動手，引導學生改進學習策略和學習方法，通過學生自主進行科學探究，學習物理的基本概念和基本規律，掌握進行科學探究的基本技能，包括觀察、實驗、推理方面的技能，以及收集、處理、傳遞信息的技能；培養學生探索科學的興趣和對物理現象的好奇心，激發學生獨立思考、勇于實踐、敢于創新的科學精神，逐步形成科學態度和科學價值觀。[1][2]所以，物理教師的主要職責是創造學習情境和學習途徑。項目學習是培養學生科學研究思維方式和研究方法的有效形式，它將“學科素養的培養”放在重要的位置上，故我們在課堂教學中對課程的重組、方法的運用要有足夠的重視。

2.借課題研究的東風

2019年1月9日全國教育科學規劃課題“基于課標的‘習得性’項目學習教學模式的實踐研究”在山西省實驗中學召開了第二次會議，山西省教育科學研究院普通高中課程教學研究中心副主任薛紅霞解讀了這個課題，將項目學習做了如下定位：

（1）“基于課標”。項目學習是依據現行課標，緊扣教學內容，落實具體知識技能的項目學習，而不是脫離課程標準，發展一般能力的項目學習。

（2）“習得性”。項目學習是幫助學生習得知識的項目學習，而非學生完成新知識學習任務之后運用知識解決問題式的項目學習，這就是“習得性”的含義。之所以這樣定位，就是要將項目學習引入課堂，使之成為學生學習的主導方式。這樣定位也提高了項目學習的難度，特別是對于結構性比較強的學科，其自身具有的邏輯性與項目學習所具有的現實性如何融合將是一個難點。

（3）跨學科，跨課程。項目學習是依托于一個具體的學科，在學習本學科的內容時進行項目學習，當需要時再進行跨學科、跨課程的研究。事實上，只要進行真正的項目學習，必然會進行融合。

（4）融合性。以項目學習為主導，不排斥其他教學方式，而是互相融合，為著共同的目標協同共進。

（5）教學模式。項目學習是回到課堂上的、全員參與的項目學習。它不是利用學生的業余時間，由興趣小組來完成的。雖然在實驗的初級階段這種方式是一種必要的過渡，但最終我們應該將項目學習作為一種常態的學習方式。

3.借鑒以往課題研究的經驗

山西省實驗中學教師積極參與課題的研究，物理組更是有近十年的課題研究經驗。尤其是2014年由賈愛菊、王金娥、曹小青負責的項目學習課題“感受拔河比賽中的力學問題”，讓大家完整地經歷了項目學習實施的全過程，積累了寶貴的經驗。

二、項目學習的設計與實施

1.項驅動問題及成果

寒假來臨，同學們一定安排了外出活動，可能會選擇飛機、動車、火車、汽車、公交車、自行車等不同的交通工具出行，在不同的路線上都會遇到一個共同的問題——轉彎。大家可能依生活經驗知道轉彎時要限速。寒假結束后的學期伊始，教師明確告訴學生將完成一個項目“為轉彎處設定限速”，請學生從身邊發現問題，尋找生活中的圓周問題。學生發現校園西北角拐彎處電線桿傷痕累累，顯而易見，這兒需要一個限速牌；另外，通過實地考察發現車庫出口與3號教學樓的這個拐角處，學生人流量大、車輛出入頻繁，這個位置也必須有一個限速牌（圖1）。

3.實施過程

任務一：體驗轉彎，形成小組

假期至少體驗一種交通工具在某路段的轉彎，并通過查閱資料、調研、采訪、實地測量等方式采集這個路段的重要指標（如彎道半徑、表征路面粗糙程度的系數、交通工具的速度等），結合自己的體驗感受寫出一篇報告。先個人體驗，完成報告后班級群匯總，互相學習后4～6人自行組隊，并確定組長。

任務二：組內交流，確定問題

體驗同種交通工具轉彎的同學，可能是在不同的路段，不同的速度，會有不同的感受。請在組內交流，總結出這次體驗的共同特點。

任務三：儲備知識，自主學習

當交通工具轉彎時，它的運動軌跡是一段圓弧，請依據北師大版初中數學九年級下冊、人教版高中數學必修2，并結合網絡資料學習有關圓的幾何知識，充分認識圓，為后期設計限速牌儲備知識。為完成這個項目，需進行跨學科、跨課程的知識整合。

任務四：目標引領，問題導學

要想真正能為彎道設定限速，必須理解圓周運動的特點，尤其是向心力的來源。首先進行了課程整合，將人教版高中物理必修2第五章4～7節內容整合成一個項目“為校園轉彎處設計限速牌”，編寫出新的學案。學生課下自主學習，課堂上用三個課時和小組內成員交流，達成共識，共同的問題在老師的指導下課堂上一起解決。依托問題導學案，理解描述圓周運動的基本物理量，并能分析水平面、豎直面內各種模型中質點做圓周運動向心力的來源。

任務五：構建模型，設計方案

結合每個小組在假期的體驗和達成的共識，將全班選定的實際背景——校園西北角轉彎處構建成物理模型，利用一個課時應用所學的理論知識為該彎道設定限速，并討論出需要實際測量的物理量（圖2）。層層思考，發現問題，各抒己見，層層突破，在不斷地研究中完善了最終的方案：將全班同學分成三組，1組測彎道半徑，2組測輪胎與地面間的動摩擦因數，3組計算限速值并設計限速牌。

任務六：實地測量，設定限速

學生依照設計的方案，進行實地測量，利用大課間在學校西北角轉彎處進行測量（圖3）。由于提前預設了各種測量方案，測半徑進行得很順利，甚至把澆花草的水管都拿來做了測量工具。在測汽車輪胎與地面間動摩擦因數時，遇到了各種突發狀況，比如系輪胎的繩子在做了幾次實驗后被磨斷了；汽車加速距離太短，輪胎留下的痕跡不清晰等等，但是師生在現場一起想辦法解決問題，最終測出了實際值。令人激動的是，測出的值與課本中給出的值很接近。

根據理論計算得出，為保證車輛轉彎時不側滑，轉彎速度不能超過30 km/h，但是考慮到校園里還有學生步行通過這個位置，最后確定限速為5 km/h。

任務七：設計產品，展示交流

3組利用周末的時間設計限速牌。學生提出限速牌上想要有班級LOGO，教師認同學生的觀點，最后的產品可以張揚個性、體現文化（圖4）。1807班劉越揚所作藏頭詩，不僅有“五邁緩步，蹄聲更柔”的溫馨提示，還有實中校園“零則事故定庠序”的安全保障，更有實中學子“凌云壯志揮豪（毫）縱”的雄心壯志，體現了實中學子“悟理不休”的探究意識和精神。

教師、學生與校方、廣告公司積極商討，確定限速牌的制作、安裝等問題。

4.成果驗收

2019年6月18日上午，山西省實驗中學物理項目學習課題“為校園轉彎處設計限速牌”在校園西南角舉行了限速牌揭牌儀式，將限速牌作為校園設施正式投入使用（圖5、圖6、圖7） 。

在揭牌儀式上，山西省實驗中學校長孫秀梅和薛紅霞老師現場聆聽了學生的簡單匯報。孫校長對這次活動高度肯定，講道：“物理組項目學習活動只是山西省實驗中學眾多項目學習活動中的一個，但有著不同的特點和重大的意義。同學們真正經歷了從身邊發現問題，將實際問題變成研究課題，依照科學研究的方法步驟，綜合運用多學科相關知識分析推理探索，發揮團隊合作精神，不僅解決了問題，還形成了研究成果?？此埔淮纹胀ǖ膶W習活動，同學們卻從中鍛煉了思維，發展了能力，增強了社會責任感，將探究意識和精神落于實處。這次活動，是一次啟迪，一次激勵，對同學們的影響會輻射到終身。希望同學們能繼續從身邊小的問題著手，將這次活動留給大家的啟發延續至未來，在中華民族偉大復興大業中貢獻一分力量?！?/p>

孫校長表示這個小小的限速牌承載著山西省實驗中學的諸多第一：第一個以實物的形式展示項目學習成果；第一個實用性學生作品作為校園設施投入使用；第一個跨學科、跨年級的研究團隊，集物理、數學、工程等多學科于一體……

學生們備受鼓舞，紛紛發表學習感悟。

1807班張楠說：“正如王老師所說，比起最后的研究結果，研究過程更重要，出現問題后不斷思考，不斷商討，不斷突破，解決問題的過程更珍貴，我們要敢于研究，不拘課本，這是這次項目學習留給我最大的啟發?！?/p>

1807班張帥軍說：“說來容易做來難。在實際測量中，我們深切地體會到理論與實踐的差別，我與老師配合不當沒有成功；人員分工不明確沒有成功。本以為萬事俱備，沒想到實驗器械中繩子又發生了斷裂……實際中會遇到許多事先考慮不到的問題?；蛟S在理論學習中我們游刃有余，而在現實生活中我們可能四處碰壁。但是，只要堅持思考，勇于嘗試總是能解決掉問題的?！?/p>

1807班劉越揚說：“看到我寫的藏頭詩、溫馨提示能放在限速牌上作為校園設施投入使用，我好驕傲！學校能給我們每一個學生彰顯個性、施展才華的機會，大實中有著不一樣的胸懷，接納每一個成長的孩子，為了能幫著學生茁壯成長，她在盡可能地提供肥沃的土壤、充足的養料！今日我感謝學校，明日學校定能以我為榮?！?/p>

三、反思

運用項目學習這一教學模式，首先要發生改變的應該是教師。當前科技發展迅速，課堂早已不是“一塊黑板一支粉筆一張嘴”的模式，課堂應是師生共同學習進步的舞臺 。教師必須改變觀念，改變方式，不斷學習，應該從以下四個方面落實：

1.以核心素養為指導

“核心素養”這個概念體系正在成為新一輪課程改革深化的方向。核心素養不是各門學科知識的總和，它是支撐“有文化教養的健全公民”形象的心智修煉或精神支柱。決定這種核心素養形成的根本要素，在于教育思想的進步與教育制度的健全發展。

發展學生的核心素養，落實在學校教育上，需要每一位教師去實踐，落腳點就在于每一堂課。那么核心素養如何融入課堂教學呢？筆者認為應著重抓好以下幾個方面：

（1）課堂教學學習目標需要轉向，學生核心素養的“核心”是關鍵能力的提高和必備品格的形成。

（2）課堂教學方式要情境化、活動化，學會講故事。

（3）學生學習方式，要從以往的被動接受型向自主、合作、探究的學習方式轉變。

（4）課堂教學評價，要向培養人的核心素養的評價角度不斷拓展。

（5）由“教師中心”轉向“學生中心”，促進學生主動學習和合作學習的意識與能力。

從根本上來說，發展學生核心素養就是要解決“教育要培養什么樣的人”的問題。

2.以課題研究為引領

山西省實驗中學物理組教師積極參與課題研究，主動關注教育動態，敢于改革，勇于接受新的教學思想和理念，較早開始嘗試項目學習教學實踐。

3.以常態教學為基礎

項目學習是一種手段，是一種引導教師改變教育思想意識的手段；項目學習常態化可以把“以生為本”理念貫穿到整個教學過程中。經歷一次項目學習活動，教師就能切身體會到，引導學生在做中學，在學中做，培養具有創新精神和能力的新時代高水平人才不是空話大話，在我們平時的教學中就可以實實在在地落實。將項目學習這種教學模式引入課堂并常態化是培養學生核心素養的有效途徑。教師必須改變觀念，變“教”為“學”，變“老師中心”為“學生主體”，變“灌輸”為“引導”，變“學會知識”為“發展素養”，形成“素養為本、以研為本、以學為本、以人為本”的教育常態。

4.以發展素養為目標

確定項目、設計項目、實施項目都應明確它的主體是學生，目標是發展學生素養。所以，選擇項目應結合學生的實際情況及定位。如果是體驗類探究，那么問題就要從學生身邊的實際情境中來，最好引導學生自主發現問題，將實際問題變成課題研究，依照探究的科學方法步驟進行，綜合運用多學科相關知識，發揮團隊合作精神，完成項目成果的設計制作。如果是理論探究，那么需要學生整合已有的知識，并查閱資料，經歷理論探究的過程，體驗物理的嚴謹之美、高深之美……

無論在哪個環節，都要堅實學生的主體地位，項目要與學生已有知識和生活經驗相結合，設計、實施項目要考慮學生能從中習得什么，培養目標有哪些，要有量化考核，把發展素養落到實處。

參考文獻

[1]莊濤.基于物理核心素養的概念教學實踐研究[J].學周刊，2019（03）：44-45.

[2] BROWN J S，COLLINS A，DUGUID P. Situated cognition and the culture of learning[J]. Educational researcher， 1989，18（1）： 32-42.