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摘要：在物理教學中滲透原始物理問題教學，可以提高學生解決真實問題的能力。項目式學習使學生主動搜集、獲取需要的知識，有效解決出現在項目中的問題，從而實現有意義的學習。通過介紹基于原始物理問題的項目式學習流程，并運用這種策略改進教學，培養學生的學科核心素養。

關鍵詞：原始物理問題；項目式學習；交流思辨；實踐創新

原始物理問題指對自然界及社會生活、生產中客觀存在且未被加工的物理現象的描述。原始物理問題不同于一般物理習題，它是在真實生活情境中存在的原汁原味且有價值的問題，沒有明確的已知量和未知量，解決問題所需的條件需要學生自己提取或設定[1]。現象是物理學之源，在生產生活或自然環境中，能夠反映科學概念、規律本質的現象客觀存在，對這些尚未被加工的科學現象或事實進行描述，就能夠產生原始物理問題[2]。項目式學習(Project-basedLearning，PBL)是一種圍繞項目組織學習的模式，即學生以小組為單位圍繞某一個真實的主題，利用各種認知工具進行調查、資料搜集、分析研究，最終展示自己的研究成果，并在動手實踐、思考內化和探索創新中掌握知識、培養技能并獲得全面發展[3]。基于原始物理問題的學習項目可以由教師根據教材內容，聯系生產生活精心設計，也可以是教學過程中生成的疑難問題。下面通過“電風扇著火”探究項目來說明這種項目式學習的流程。

一、項目背景

在電學復習課上，教師讓學生列舉電流熱效應的應用與危害。一名學生提出：曾在電視上看過報道，一戶人家忘了關電風扇，結果造成嚴重的火災，這是不是熱效應引起的？由于不清楚火災發生的過程，教師一時也無法判斷它是否屬于電流的熱效應，于是決定將其作為一個探究項目，組織幾名學有余力的學生去完成。

二、過程設計

1.辨別真偽提出問題首先要確定這則新聞的真實性。提出問題的學生下載題為《安全第一：小心電風扇起火》的視頻，項目組成員一起觀看。視頻中介紹：起火的電風扇是由于長期缺乏養護，轉動不暢導致的。有學生繼而提出：為什么轉動不暢會導致電動機燒壞？電動機轉動不暢與正常轉動有什么樣的區別？

2.猜想假設設計方案有學生結合所學知識做出假設：可能是轉動不暢時，通過電動機的電流比正常工作時大很多，根據焦耳定律，電動機會過度發熱而被燒壞。也有學生提出異議：電動機的電阻又不會改變，通過的電流怎么會變？在教師的啟發下，有學生提出方案：可用實驗比較電動機正常工作與轉動不暢時的電流大小。經過討論，學生設計了圖1所示的電路。

3.實驗操作收集證據在教師的指導下，學生使用電源(3V)、玩具電動機(3V)、電流表按圖進行模擬探究。閉合開關后，電動機正常轉動，此時電流表讀數為0.6A；用手按住玩具電動機的轉子，阻礙轉動，這時電流表讀數為6.2A。換用其他型號的電動機進行實驗也得到了相似的數據。在教師的提示下，學生還發現電動機卡住時，用手觸摸電動機的外殼，會發現溫度上升。

4.交流討論思辨釋疑通過實驗，小組學生初步得出結論：電動機卡住不動時的電流比正常工作時大許多，并且使電動機迅速發熱，故一致認為“電風扇著火”的確是由于電流的熱效應引起的。但為什么兩種情況下電流相差這么大？教師點撥：在正常轉動時，電流通過電動機做功將電能主要轉化為機械能，而在卡住不動時，無法實現這樣的轉化，但消耗的能量總是要有去處的，于是它就只能向內能轉化，便發熱了。此外，歐姆定律只適用于純電阻電路，即電能只轉化為內能的電路，而對于電能轉化為其他形式能的非純電阻電路則不適用。也就是說，電動機卡住不動時屬于純電阻電路，而在正常轉動時則屬于非純電阻電路，所以此時歐姆定律是不適用的。事實上，電動機轉動時除了線圈的電阻對電流有阻礙外，由于轉動時線圈也在磁場中做切割磁感線運動，線圈中會產生反向的感應電流，因此正常轉動時線圈對電流的阻礙作用要大于卡住不動時。學生質疑：就算電動機卡住不動時，電能不能轉化為機械能，而是全部轉化為內能，也不至于燒壞吧？畢竟玩具電動機的功率也不大呀？教師釋疑：上面實驗中電動機卡住不動時的發熱功率約為P=UI=3V×6.2A=18.6W，相當于一只電烙鐵的發熱功率，可以借助Q=cmΔt估算一下它的溫升是多少。

5.反思評估遷移創新教師啟發：視頻中的電風扇由于長期缺乏養護，導致轉動不暢，迫使電能大部分向內能轉化，最終導致火災的發生。能不能想辦法避免這種情況？小組討論：強制報廢；定期維護，確保轉動靈活；及時關閉電源……教師點撥：這幾種方法都是從使用維護的角度考慮的，能不能從產品設計上預防這種情況的發生，例如給電動機加保護裝置？小組討論：根據電動機卡住不動時電流較大的特點，可將額定電流略大于電動機正常工作電流的熔絲串聯在電路中，一旦電動機運轉不暢，熔絲就會熔斷。教師點撥：這個思路看上去不錯，但是電動機空轉與有負載運轉的工作電流是不同的，并且電流會隨所帶負載的不同而發生較大的變化。大家可以用模擬實驗探究一下。學生以玩具電動機為實驗對象，通過實驗變速箱吊起不同的重物，發現吊起的重物越重，電流越大。教師點撥：事實上，電動機啟動時的電流也比較大，因此串聯熔絲的方案不能有效解決問題。小組討論：可以在電動機溫度升高到一定程度時，讓電路自動斷開。教師點撥：具備這樣功能的裝置有雙金屬片、溫度保險絲、熱敏電阻等，大家可以查閱資料了解一下，還可以實際模擬制作一個能進行超溫保護的電動機。小組進行梳理總結，并對全班學生展示匯報。

三、結語

本次項目式學習以生活中真實的問題——“電風扇著火”為出發點，讓學生進行資料搜集、分析研究、模擬實驗、探究創新，并最終展示自己的研究成果。整個過程中，教師的作用是通過觀察、指導，使項目式學習朝著正確的方向進行。物理與生產生活聯系緊密，只要教師善于發現、挖掘，就可以產生很多基于原始物理問題的學習項目，例如對無錫312國道錫港路上跨橋橋面側翻事故、家用除濕機與空調除濕的異同、微波爐中的物理知識、“貓眼”門鏡的原理、家庭暗敷電路的組成等的物理探究。項目可大可小，但是都包含了物理原始問題與項目式學習的要素。基于原始物理問題的項目式學習過程中涉及的一些知識可能會超出新課程標準的要求，也不是考試所要求的，但是對于激發求知欲望、拓展知識視野卻是非常重要的。對此，蘇霍姆林斯基曾說：“教師在教學中要敢于鼓勵學生‘超大綱’。”[4]在物理教學中適當滲透基于原始物理問題的項目式學習，有利于緩解過于注重紙筆測試、造成高分低能的問題。楊雁斌曾在著作中指出：重要的不是獲得知識，而是發展思維能力，教育無非是將一切已學過的東西都遺忘時所剩下來的東西[5]。在項目式學習過程中，學生通過各種認知手段加深了對已有知識的理解，提高了在真實情境中發現問題、解決問題的能力，增強了合作交流、實踐創新的意識。可以說，基于原始物理問題的項目式學習真正落實了培養學生的物理學科核心素養，留給學生更多能終身受益的“剩下的東西”。

參考文獻

[1]臧富華,邢紅軍.原始物理問題教學[J].物理通報,2019(5):2.

[2]邢紅軍.原始物理問題教學研究[M].北京:北京師范大學出版社,2017:4-8.

[3]陳星，施丹萍.基于項目的學習教學案例設計:以《植物的采集與標本的制作》活動為例[J].中學生物學,2017(7):42.

[4]B.A.蘇霍姆林斯基.給教師的建議[M].北京:教育科學出版社,1984:274.

[5]楊雁斌.創新思維法[M].上海:華東理工大學出版社,2002(2):25.

作者：王乃東 單位：江蘇省鹽城市鹽都區教師發展中心