“三真”策略：基于项目学习的初中科学教学设计与实践研究

【摘要】本研究主要基于学情、科学教学目标达成等问题，从初中科学教材到真实生活中的科学问题、从科学原理到实践应用、从验证性实验到探索性实验进行基于项目学习的“三真”设计策略及实践。学生在项目中进行多学科整合真实的深度的学习，提升了学生实践创新能力，更新教师教学观、激发创新能力。

【关键词】项目教学  真探究  科学史

【中图分类号】G63   【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2021）39-0146-02

科学项目化学习是将科学知识、科学探究方法、科学态度、解决问题的方法、科学与社会的联系及规范融合于同一过程，以学生为中心，深挖学生的潜能，促使他们进行自主学习和合作学习。项目学习的教学依据课标和生活实际与初中学生的年龄特点，创设真实有趣的项目情境，提供一个开放的项目学习空间，在自己亲身调研、设计、動手做的过程中去发现问题、解决问题、应用知识、提升科学学科素养。

一、研究缘起

项目学习通过组织学生主动、深层次参与学习活动，知识在项目中呈现，以激发学生的认知需要;同时在一定的真实情景中学习，容易唤醒已有相关的知识、经验等，同化当前学习到的新知识，进行有意义的学习并促进知识向核心素养转化[1]。本文主要以浙教版七年级上册《平面镜成像》为例进行基于项目学习的教学设计与实践。

（一）问题的提出

平面镜成像是光的直线传播和光的反射知识的应用，在内容上承上启下。研究方法和思路可以举一反三，为凸透镜成像的研究奠定基础。平面镜在实际生活中随处可见，在小学科学中也已有部分认识，学生已具备一定的感性知识，但平面镜成像规律及“像”这个概念还是第一次比较完整地进行研究。同时初一学生还处在具体形象思维阶段，通过生活经验对平面镜的认识是浅显的，甚至是错误的。

1.学情：实像还是虚像？近大远小还是等大？

初中科学课堂实验往往为了某一概念或是某一规律的教学而设计的，很少为学生的常见问题设计实验内容，对学生真实问题的关注比较少。由于受经验中“像”的影响，平面镜所成像中虚象概念的建立是学生的一个难点。在平面镜成像规律中同一物体与平面镜的距离改变时，像的大小变化问题在学生的潜概念中是“近的时候大，远的时候小”，学生对像的大小与物体到平面镜的距离远近没有关系难以理解。

如某同学从远处靠近全身镜，镜中像的大小与像和人之间的距离的变化情况如何？经统计，65%的学生以为“像变大，而像、人之间的距离在变小;只有28%的学生认为像大小是不变的，像和人之间的距离在变小。这种错觉主要是来自当人走向平面镜时视觉上像在“变大”。其实人眼观察到像的大小不仅与物体的实际大小有关，且还与视角有关。

2.教学：重课本知识，轻知识的运用

由于时间等原因的限制，教学中往往以书本上的知识概念为主，忽略了现实生活中的实际应用，结果导致了学生学习兴趣缺失。初中科学与现实生活、生产紧密联系，但教材中的实验多为验证性实验、有固定答案的实验设计，还有部分自主探究实验教学设计常常陷入“伪探究”中。长期“照方抓药”式的验证性实验与“伪探究”让学生感到枯燥无味、失去了对科学实验的兴趣。利用知识分析、解决实际问题的能力还相对较弱，因此从实验现象中总结出平面镜成像规律，解释、解决一些实际问题以及做光路图的知识是本节难点。

3.目标：重知识、技能的达成，轻素养的落实

科学教材关于平面镜的内容寥寥数语，在教学中要重视教材中潜在的情感、价值观等素养因素的挖掘。新课程改革提出了学生核心素养教育模式，核心素养不只是具备知识与技能，更要求具备获取知识和问题解决等能力。

（二）研究的意义

在实验过程中采用联系实际生活将学生处在真实的情境中基于项目的学习，以小组合作的形式，学生围绕一个真实主题或问题，利用各种工具进行调查研究、进行实验设计，进行实验探究，设计制作创造，展示研究成果。学生在动手实践、思考和探索中掌握知识、提升科学素养。

二、基于项目学习的“三真”设计策略与实践

（一）真探究：基于学情的一探究“镜”

真实探究是认知内化的过程，是浅层次学习到深层次探究的过程，由已有知识走向未知知识的过程，由知识建构到技能再到核心素养逐步生成的过程，真实探究通过设置情景激发认知冲突，设置针对性的任务进行探究[1]。用小物镜、潜望镜、手机镜子、医生探镜等生活中常见的镜子引出课堂的主题，从生活中的镜子用途说出镜子改变光的路线、成像等作用。

1.活动体验：倒立还是正立

学生活动1：让学生A在全身镜前方举起左手，再让学生B在全身镜的后方做学生A的像，观察学生B需要正立还是倒立？举起的是左手还是右手？

学生活动2：每位学生观察钟表上的时刻，再观察手表在镜子里的时刻。

通过照镜子观察活动，100%的学生都得出了物体在平面镜里的像与物体“左右相反、正立”的成像规律。

2.从现象到本质：实像还是虚像

为突破平面镜成“虚像”这一难点，进行了如下教学设计：

（1）学生活动：学生照镜子，另一学生用白纸代替光屏接收人在平面镜中的像。平面镜所成的像在光屏上接收不到，是虚像。学生在活动中体验“虚像”的概念。

（2）魔术实验：将一块玻璃板竖立在水平桌面上，在玻璃板前竖放一支蜡烛，在玻璃板后放一只装满水的玻璃杯，点燃蜡烛，从点燃的蜡烛这一侧向玻璃板观察。学生观察到“蜡烛在水中燃烧”，学生在震撼中突破了虚像的难点。

3.深度探究：关注学生生成性问题

（1）暴露疑惑。在教室竖立安放全身镜，从远处靠近镜子，学生发现自己在平面镜中的像越来越大，暴露学生心中疑惑：镜中像的大小和人到镜子的距离有关吗？顺势让学生进行猜想、实验设计与实验探究。学生用玻璃板代替镜面，让玻璃与刻度尺垂直，用两支相同的蜡烛放在刻度尺上，点燃蜡烛A，移动蜡烛B，直到从玻璃前观察蜡烛B也好像点着似的为止，实验时记录物距和像距。改变蜡烛A到玻璃板的距离模拟人逐步向镜面移近，观察像的大小是否与蜡烛B仍然重合？ 学生从像与蜡烛B仍然能够重合，证明像和物体大小相等与物体到镜面距离远近无关。当人靠近镜子时，像与人之间的距离变小了，但人观察物体的视角变大，看到的像感觉也变大。

（2）关注生成。关注学生在实验中生成的问题，有一小组学生发现在玻璃板的同一侧，同一个蜡烛有两个像，也就是平时俗称的“双影”，适时启发引导学生结合光学知识分析原因，原俩玻璃板的两个面都会反射成像，因此观察到了两个“像”。学生顺势提出该实验中的玻璃板选择应为薄玻璃板。又有一小组的学生在实验中玻璃板没有与刻度尺垂直放置，发现像成在了上方，要拿起蜡烛B才可以与像重合。让学生分析原因并思考：汽車前方的挡风玻璃做成倾斜的原因。在实验中发现问题，并得以讨论联系进行深度探究，在解决学生生成性问题同时调动了课堂的气氛。

（3）融入方法。同时实验中融入科学方法的教学。等效替代法探究平面镜的成像特点，用能透光的玻璃板替代平面镜，用蜡烛B替代像观察像与物的大小关系。知识的构建来源于实验。本节课由浅入深地设计了学生实验，然后由学生自己概括得出平面镜成像规律。概念和规律的获得建立在扎实的实验基础上，得出的规律印象是深刻的。

（二）真领悟：基于科学史的情感升华

科学教学应注重科学史的教育，呈现历史，一方面我们可以了解科学家思考问题的方法，另一方面可以学习和借鉴是如何对现有的结论产生质疑的，这也让学生明白了质疑和批判精神也是要建立在一定的事实依据之上的。基于科学史的教学应以问题的发展和解决作为线索，以思维导图的形式展开深度学习，走进科学家的思维世界。在教学的最后环节以镜子的发展史为主线来挖掘历史背后的内在联系将知识串联起来。从历史的阅读完成文献的阅读，关注镜子前世今生背后的原因，引导学生从铜镜反光不好，水银有毒，银贵等镜子替代的历史总结出镜子的材料选择要注意反光性、安全性、成本等因素。以“反应科技的发展，想不想自己做镜子？”问题引发学生一探究竟的想法，继而让学生对未来的镜子进行设计与设想。最后让学生小组合作进行创意设计。课程的最后以“以铜为镜，可以正衣冠;以古为镜，可以知兴替;以人为镜，可以明得失”将镜概念提升，将这节课的情感和价值观进行了升华。

三、结束语

基于科学教学目标，从初中科学教材到真实生活中的科学问题、从科学原理到实践应用、从验证性实验到探索性实验进行基于项目学习的科学教学设计，是根据学生已有的科学知识和实验技能，基于生活中的真实问题，提出探究问题、设计实验并进行探究、设计与制作。主要采用项目学习方式，包括先学习后进行项目和在项目中学，进行多学科整合的真实的深度学习。

13～14岁年龄的学生具有好动的特点，他们希望通过动手来表达自己的抽象思维，基于项目学习的项目设计制作满足了这个年龄段孩子们的需求。在潜望镜的制作探究中，以趣味来激发兴趣，在舞台模型制作中增强动手能力，提升学生实践创新能力。更新教师教学观，由学科本位到学生立场、由知识取向到素养取向、由应对考试到应对时代的转变，并指引着教师进行跨界研究，让学生在做中学，不仅提高科学教学效率，还可以转变学习方式与教学模式。

参考文献：

[1]李雪玲.“探究项目”有助科学学科高阶思维培养[J].教育，2021，2（总第638期）：78-79.