——以《电磁铁应用》微课程项目活动为例

  摘 要：借助《电磁铁应用》的微课程项目学习活动，开启学生主动进行探究学习电磁铁结构特点和电磁铁应用，开展自主设计实验活动——电磁铁结构特点、电磁铁应用（电铃、水位自动报警器）和自主进行实践活动（电控锁和道杠）。在这些微项目的学习活动中有计划、有准备的收集视频和照片，进行交流展示、讨论协商，重构某些必要片段进行《电磁铁应用》的微课程制作。在学习活动中通过遵循点透、面全、体满的设计思路，促进对知识的深度学习。
　　关键词：深度学习；微课程；项目活动；电磁铁应用
　　在科学教学中，借助开展某一核心概念知识教学的项目学习活动，让学生全身心积极参与项目学习活动，体验知识的情境，掌握该核心知识，理解知识的本质，领会该核心知识的应用范畴和利用该核心知识解决问题的思维方式，积极开拓该核心知识的拓展应用。在这学习过程中，体验成功的喜悦，形成积极的内在学习动机、正确的价值观，以积极的态度落实知识。在小组合作、协商讨论、调查分析、交流展示、反思评价等学习活动中，既培养学生独立性、批判性、创造性思维能力，又成为具有合作精神、基础扎实的优秀学习者，成为能适应社会共同体中学习的主人。使科学学科的学习由浅层学习迈向深层学习，学生自主搭建学习的桥梁，运用和巩固知识，自觉完善和熟练知识体系，对知识进行深度加工，自觉应用知识和创新应用知识，自觉融合各种信息的能力和提高信息技术的能力，掌握深度学习的方法。下面以浙教版初中《科学》（八年级下册第一章第3节）《电磁铁的应用》微课程制作的项目学习活动为例：如何对电磁铁的结构特点和应用的知识进行理解、应用、分析、综合和评价，如何促进深度学习的。
　　在整个《电磁铁应用》的微课程项目学习活动的实验学习活动和实践活动中，遵循点透、面全、体满的设计思路进行项目学习活动，促进对知识的深度学习。
　　1．点透
　　点透即学习某一知识点，就往深处学，学透某一知识点，达到一通到底，彻彻底底的学透该知识点，融会贯通，达到能熟练灵活应用的学习层次，达到深层次学习某一知识点，透彻的建构知识体系。在培养能力点上，也能通透的、彻底的培养某些能力，且能达到一定的水平。在学习活动中通过正逆向思维、比较学习、对物件的拆分和重组、调查与分析、协商与讨论、交流与反思、展原理图建构模型等方式，点透电磁铁的结构特点和应用知识，透彻的建构电磁铁知识体系，培养学生的观察力、想象力、注意力、表达能力、组织能力、实践能力。
　　1.1正逆向思维，理清知识
　　如在电磁铁结构特点的实验活动中，断开开关，用电磁铁去接近铁钉，铁钉没有被吸起，闭合开关用电磁铁去接近铁钉，铁钉被吸起，再断开开关，发现铁钉逐渐掉落。从开关的断开——闭合——断开，铁钉没有被吸起——铁钉被吸起——铁钉逐渐掉落，运用了正逆向思维，理清电磁铁磁场的有或无可以用开关来控制的知识点。学生实验往往停留在开关的断开——闭合，铁钉没有被吸起——铁钉被吸起，就得出电磁铁磁场的有或无可以用开关来控制的知识点。加上逆向思维更加透彻的学习了电磁铁磁场的有或无可以用开关来控制的知识点，促进了深度学习。
　　又如在“电磁铁磁场的强弱与什么因素有关呢？”的学习活动中 ，闭合开关用电磁铁去接近铁钉，铁钉被吸起，移动滑动变阻器的滑片使电流变大，用电磁铁去接近铁钉，发现更多的铁钉被吸起，再移动滑动变阻器的滑片使电流逐渐变小，发现被吸起的铁钉逐渐掉落。电流从小——大——小——更小，吸引铁钉的数量从有一些——更多——减少——逐渐掉落，运用了正逆向思维，理清电磁铁磁场的强弱与电流的大小有关的知识点。学生实验往往停留在电流小——大，吸引铁钉的数量从有一些——更多的状态，加上逆向思维更加透彻的学习了电磁铁磁场的强弱与电流的大小有关的知识点，促进了深度学习。
　　1.2比较学习，辨清知识
　　在《电磁铁应用》的微课程项目学习活动中，需要通过求同和求异比较，进行比较分析，辨清知识。如：在电磁铁的结构特点实验活动中，比较马蹄形（图一）和条形（图二）的电磁铁，虽形状不同，但结构相同都是线圈和铁芯组成。进而推出电磁铁的形状可以变化的，结构上都是由线圈和铁芯组成。在比较学习中，从知识的本质上学习科学，促进了深度学习。







      图一            图二

　　在寻找生活中电磁铁的应用，必须进行从电磁铁的结构——线圈和铁芯组成角度上去寻找，这过程学生必须经历比较学习找到结构特点，才能确定是不是电磁铁。在分析电控锁和道杠的工作原理和画原理图中，也必须进行与电磁铁、电铃、水位自动报警器的工作原理和原理图进行比较，才能透彻学习该知识点。电磁铁的工作原理和原理图，迁移应用到电控锁和道杠的工作原理和画原理图中。在比较学习中，从电磁铁的工作原理和原理图知识本质上进行迁移应用学习科学，促进了深度学习。
　　1.3拆分重组，悟透知识　
　　在《电磁铁应用》的微课程项目学习活动中，
　　从外形上往往看不出电磁铁的内部结构，无法想象其工作原理，通过对许多不同的电磁铁进行拆分，拆分后演示工作原理，再重组进行操作，观察分析，积极思考，悟透各种不同电磁铁的工作原理，悟透知识。拆分重组了很多电磁铁的应用结构，较典型、简单的电磁铁是电控锁，下面以电控锁（图三）的教学为例。在电控锁的教学中，由于电控锁的的内部结构在金属壳内，无法从外观上进行分辨出来，把电控锁进行拆分出来，去除外壳，然后，观察电磁铁的内部结构。









图三

　　取出内芯中的主要结构，进行接线实践活动，模拟电控锁的工作原理进行学习活动，挖掘出电控锁工作时还需一个定时器（图四）进行定时控制，现在密码锁是密码开关，通过网络开锁，有一个网络钥匙的，声控锁是声控开关。电控锁的工作原理是转动定时器（相当于刷卡或者按按钮或者点击手机控制器），电路接通，电磁铁具有磁性，吸引锁头，使锁头脱离门扣，就可以用手打开门；一定的时间后，定时器转到原位，电路断开，电磁铁不通电，电磁铁磁性消失，锁头在弹簧的作用下伸长卡住门扣，使门不能被打开。









图四

　　在拆分与重组中，悟透了电控锁的结构和工作原理，悟透知识，促进了深度学习。
　　1.4调查分析，关联知识
　　在《电磁铁应用》的微课程项目学习活动中，刚刚学习时由于电磁铁的外形有很多，无法直接透视其内部结构，周围的人们也不是很清晰，需要大量的调查和分析，才能找出生活中的电磁铁，才能关联电磁铁知识。如在道杠的学习活动中，电磁铁的结构深埋在地下，电路等状态隐含在各种结构中，很难发现和独立找出来。这需要挖掘电磁铁的应用及工作原理，经过多方调查、了解、分析和取证，终于找出道杠的电路原理图（图五）和自动道杠的工作原理：无车辆时或行人经过时，磁敏电阻R2较小，控制电路中电流较大，电磁铁磁性较强，吸引衔铁，工作电路断开，电动机不工作，道杠关闭。当有车辆经过校门口道杠两侧时，车辆经过地上的埋地线圈，线圈中相当于插入一块巨型铁芯。控制电路1的埋地线圈的磁性大大增强，控制电路2中磁敏电阻R2增大，电流减小，电磁铁的磁性减弱，衔铁在弹簧的作用下向上弹，使动触点3、4与静触头1、2接通，同时感应开关S1接收到卡中发出的信息后自动闭合，工作电路接通，控制道杠开启的电动机启动，道杠开启，车辆驶入。若本校老师未带卡或校外车辆想要进入，经身份确认后，由门卫开启手动开关S2，同样可使工作电路中的电动机启动，道杠开启，车辆驶入。当车辆从校内出来时，它的工作原理也是一样的。










图五

　　1.5模型建构，深化知识
　　电磁铁的结构特点和应用知识，在学生设计实验活动和实践活动中，不断的讨论协商和交流展示，不断地斟酌使用电磁铁结构特点和使用活动中的语言表达、活动设计、工作原理、结构简图、拓展应用、展示角度。把抽象的电磁铁的工作原理概括转化直观的电路图，建立科学的模型，使复杂的知识变得直观、明了，易于理解。在这过程中学生不断地体验知识、使用知识、自主修正知识、提取知识、应用知识解决问题，学生自主的熟练知识，并不断的理解和快速准确表达知识。在此学习活动中学生获得使命感、成就感和满足感，促进学生心智的成长，提升了观察力、想象力、注意力、表达能力、组织能力、实践能力。这过程是准确知识、升华知识、灵活运用知识的过程，促进了深度学习电磁铁的结构特点和应用知识。
　　1.6讨论展示，升华知识
　　在《电磁铁应用》微课程（电磁铁的结构特点、电磁铁应用——电铃、水位自动报警器、电控锁和道杠）的学习活动中，均进行提炼分析，得出原理图，展示原理图（如图六、图七、图八、图九、图十）。在形成原理图过程中，学生积极思考、知识不断地的进行概括、抓住事物的本质属性，养成了积极思考、归纳总结的好习惯，提升了积极解决问题的素养。在此过程中不单培养了分析能力、思维从抽象转换成直观图形的能力、归纳能力、交流讨论能力，还升华了电磁铁优点的知识点。






     图六              图七









图八









图九










图十

　　2.面全
　　面全即通过集思广益、协商讨论、评价批判后，统整各个知识点，统整各个角度，把知识点相关的知识、方法、过程进行全面规划，比较全面拓展知识，纵横交错，各条线全线执行，形成全面铺开进行学习，达到学习的广度和高度。
　　在整个电磁铁应用微课程学习活动及微课设计时，考虑到电磁铁应用知识的全面性，展示微课程，让学生学习了该微课程后，能很好的掌握电磁铁的结构特点和电磁铁的广泛应用。设计了电磁铁结构特点的知识点为第一个微课，能迅速学透电磁铁的结构特点，再安排了电磁铁的应用（电铃、水位自动报警器）的学习，学透课本中介绍的重点和难点知识，在后续电磁铁的应用中起重要作用，关键问题解决了。在后续再学电磁铁的应用——电控锁、道杠，相对容易些，学习电控锁、道杠的结构和工作原理，建立起分析其结构特点和工作原理的分析思维，再来分析电磁铁的其他应用时，知识结构基本上囊括在内。整个知识框架比较全面，在知识结构上进行了深度学习，深度关联知识结构体系。
　　又如在单个微课设计时，横向的小知识面，在设计时也必须思考它的知识面是否全面，在电铃微课的拓展中，经过集思广益，尽量拓宽所要拓宽的知识面，做到面全，促进深度学习。具体如下：
　　A.电铃包含的物理知识：①通电电磁铁具有磁性。②衔铁能被电磁铁吸引。③弹簧片受力发生形变。④小锤敲打铃盖，铃盖振动发出声。⑤声音的传播需要介质（空气）。
　　B.改变电路中的电流方向，电铃能工作吗？电路中的电流方向不会影响电磁铁的磁性强弱？如何设计实验证明该观点？
　　其他条件不变，改变电流方向，比较铃声响度是否变化。（若铃声响度不变化，说明电磁铁磁性强弱不变，从而说明，电流方向改变不会影响电磁铁的磁性强弱）
　　C.若发现电铃铃声很小，经检查是由于电磁铁的磁性不强所致。解决该问题的措施是什么？
　　①增大电流；②换用线圈匝数更多的电磁铁；③换用更大的铁芯。
　　3.体满
　　体满即既能突出重点，又能突破难点，既能主动构建知识，又能激发学生社会参与，培养各种能力，既要重视学习方法的养成，又能快乐体验学习过程，培养情感体验，培养学习兴趣，培养积极进行科学探究的科学态度和精神，初步形成理论联系实际的品质。
　　在《电磁铁应用》的微课程项目学习活动中，从立体角度看必须要在立体角度全方位落实各个要素：重难点、知识、能力、过程评价、方法、情感态度价值观等，立体上丰满，建构适应社会生活必备的各种素养，具备社会参与意识，自主发展能力，全面深化课程改革，提升科学核心素养，落实立德树人的根本任务。
　　3.1突破难点，突出重点
　　通过《电磁铁应用》的微课程项目学习活动，突破电磁继电器，水位报警装置，电铃的工作原理的分析，生活中的电磁铁应用（电控锁、道杠）的提炼和微课材料选择，微课程设计的难点。突出电磁继电器组成、特点、工作原理——电磁铁的结构特点和应用原理分析、PPT、视频剪辑软件的使用重点。
　　3.2落实知识，成长能力
　　在项目学习活动中，能准确熟练表达出电磁继电器的组成、特点及其工作原理，能运用电磁继电器设计和分析控制电路和工作电路（电磁继电器、水位自动报警器、电铃），提炼生活中运用了电磁继电器的电器（电控锁和道杠）组成、工作原理，学以致用，为以后运用电磁铁解决生活问题，埋下基础。能熟练使用PPT、视频剪辑软件，融合信息技术能力应用于制作微课程的学习活动，能运用项目学习活动的方式设计电磁铁应用——电磁继电器的控制电路、水位自动报警器、电铃的项目学习活动方案，学会社会调查、讨论、交流、展示、表达方式进行学习。培养学生的小组合作能力、交流沟通协作能力、探索未知的探究能力、独立思考能力、坚持精益求精的能力、分析能力、归纳能力、解决问题能力、收集处理科学信息能力、获取新知识的能力、实践能力、自我时间管理能力。
　　3.3讲究方法，重视过程       
　　在《电磁铁应用》的微课程项目学习活动中，通过设计简单的控制电路进一步理解电磁继电器的组成及其工作原理，学会设计和分析简单的控制电路（电磁继电器的控制电路、水位自动报警装置、电铃），进行实验设计和实践活动，扎实电磁铁结构特点和应用的科学知识。通过评选学生的实验活动过程和实践活动过程中典型性过程，作为微课程的制作素材，体验学习过程的快乐，展示学生的学习过程，加强了过程性评价，改变学生学习活动的评价方式。项目学习活动中学生积极参与问题的解决、实验分析、交流讨论、知识的整理过程，培养学生的批判性思维和创新意识。
　　3.4启发情感，体现价值      
　　通过《电磁铁应用》的微课程项目学习活动，熟练掌握电磁铁的结构特点，熟练分析电磁铁的应用原理，活化电磁铁结构特点和应用，为创新应用电磁铁打下坚实的基础。在项目学习活动中，重视学生的学习过程，加强学习过程的情感体验，养成通过项目学习活动积极进行科学探究的科学态度和精神，提升了学生学习科学的兴趣，初步形成理论联系实际的品质。使学生积极通过项目学习活动学习科学知识，抓住科学知识的本质解决生活中的科学问题成为一种习惯，一种行为。
　　在《电磁铁应用》微课程制作的项目学习活动中，启发学生通过项目学习活动自主探究电磁铁的结构特点及其应用，自主学习电磁铁应用中元件的结构组成、工作原理、拓展应用、知识的延伸。在学习过程中遵循点透、面全、体满的设计思路，促进对知识的深度学习，让对知识的深度学习，成为一种习惯，一种行为。
　　参考文献：
　　[1]陈翔，邱雪君.指向深度学习的项目教学活动设计与实践.广 东交通职业技术学院学报.第19卷 第2期2020年6月.19卷93-103
　　[2]余化龙.基于深度学习的小学科学探究活动策略.义务教育课堂参考·教学设计.广西教育 2020.7.54-55
　　[3]任小杏.划分科学思维水平层次 逐层提高学生思维能力.中学物理.2021年8月.55-57
　　作者简介：章永琪（1972~），女，汉，浙江天台人，高级教师，学士学位，主要从事初中科学教学工作和研究，研究方向：微项目学习活动的开展。周利民（1968~），女，汉，浙江天台人，一级教师，主要从事初中科学教学工作和研究，研究方向：高效课堂研究。