摘要：本文针对传统高中物理实验教学中存在的" 重验证轻探究" 问题，提出基于项目式学习（PBL）的教学模式重构方案。通过分析PBL 与物理实验教学的契合点，构建"三维驱动"教学模型，开发"四阶循环"实施流程，并结合"自制响箭""简易发电装置"等典型案例，系统阐述项目设计、实施与评价的实操路径。实践数据表明，该模式能使学生实验操作准确率提升 20% ，科学探究能力评分提高18 分，为核心素养导向的物理实验教学改革提供可复制的实践范式。

关键词：项目式学习；高中物理；实验教学；教学模式；核心素养

一、引言

当前高中物理实验教学面临双重矛盾：一方面，新课标明确要求通过 "真实情境中的探究活动 " 发展学生科学思维与创新意识；另一方面，传统教学中 63% 的实验课时仍用于验证性操作，学生沦为 " 按图索骥 " 的机械执行者。项目式学习以其" 问题驱动- 探究建构- 成果外化" 的闭环设计，为破解这一困境提供了新思路。本研究基于建构主义学习理论，结合我国高中教学实际，历时两年在 3 所实验校开展实践，形成了一套兼具理论深度与实操价值的教学模式。

二、项目式学习与物理实验教学的融合机制

（一）理论契合点

皮亚杰的认知发展理论明确地指出，青少年在成长过程中需要通过“同化 - 顺应”的方式来重新构建他们的认知图式。所谓“同化”，是指个体将外界的新信息纳入到已有的认知结构中；而“顺应”则是指当外界信息无法被现有认知结构容纳时，个体需要调整和改变自身的认知结构以适应新的信息。这种动态的平衡过程是青少年认知发展的核心机制。在这一理论框架下，基于问题的学习（PBL）通过创设“认知冲突情境”，例如在响箭发射实验中涉及的能量损耗问题，能够有效地激发学生的好奇心与探究动机。这种情境的设计不仅让学生面临知识上的矛盾与挑战，还促使他们主动思考、分析并解决问题。

以“自制电磁炮”项目为例，这一实践活动要求学生综合运用多个学科的知识，包括物理学中的动量守恒定律、技术领域的电路设计以及工程学中的材料力学等。这些跨学科的知识点并非孤立存在，而是相互交织、相辅相成的，从而为学生提供了一个全面且深入的学习体验。这样的教学模式与STEM 教育理念高度契合，因为 STEM 教育强调科学（Science）、技术（Tech-nology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）之间的有机融合，旨在培养学生的综合素养和解决实际问题的能力。同时，这一教学方法也完全符合新课程标准中提出的“注重学科间相互关联”的要求，体现了现代教育对知识整合与实践应用的重视。通过这种方式，学生不仅能够掌握单一学科的知识，还能学会如何将不同领域的知识融会贯通，从而形成更加系统化的认知体系。

（二）实践优势

相较于传统实验教学，PBL 模式呈现三大突破性转变：在目标维度上，实现从单一知识掌握到综合素养培育的深层转型。以" 太阳能装置设计" 项目为例，学生不仅需要精确理解光电效应中光子能量与电子逸出功的定量关系，还需在方案设计中融入可持续发展理念，如通过对比单晶硅与多晶硅的光电转换效率，自主选择性价比更高的环保材料，这种学习过程使科学态度与社会责任素养得到具象化培养。

过程维度上，构建 " 问题发现- 方案论证- 迭代优化" 的主动探究闭环。在 " 单摆周期测量 " 传统实验中，学生仅需按步骤记录数据；而 PBL 模式下的 " 地震预警装置" 项目，要求学生先通过文献研究确定摆长与周期的非线性关系，再自主设计3 组对照实验（摆角 15^∘ /30° /45°），在发现数据离散度超出 5% 时，不是简单重复操作，而是通过误差溯源发现悬点摩擦问题，进而创新性采用磁悬浮技术减少系统误差，这一过程使元认知监控能力得到显著提升。

评价维度上，建立 " 三维九项 " 多元评价体系。实验日志需包含原始数据记录、异常现象分析、改进方案草图等要素；成果展示采用 " 实物 + 展板+ 视频 " 三位一体形式，如 " 简易风力发电机 " 项目需呈现叶片攻角优化过程的高速摄影分析；答辩环节设置 " 反诘提问 " 规则，要求学生对评委提出的 " 如何降低装置噪音 " 等问题现场给出可行性方案。这种评价模式使教师能全程追踪学生在实验操作（占比 30% ）、创新思维（ 40% ）、团队协作（ 30% ）等维度的成长轨迹，较传统百分制评分更具发展性评价价值。

三、" 三维驱动" 教学模式构建

构建 " 三级九项 " 核心素养体系，采用行为锚定法细化指标。基础层聚焦实验技能标准化训练，掌握 12 种仪器规范操作；发展层侧重科学思维培养，要求设计多组实验并分析数据；创新层突出解决问题能力，完成全流程实践。内容维度打造 " 三维立体 " 项目集群，涵盖生活现象、学科原理和社会应用三类主题，覆盖高中物理 87% 实验知识点。支持维度创新 " 双师协同 + 双场联动 " 机制，学科导师指导原理，创客导师提供技术支持，融合校内工坊与校外基地实施混合学习。实施后项目完成率提升至 96% ，设备使用时长和学生提案显著增加。

四、" 四阶循环" 实施流程

问题驱动阶段：采用现象激疑 - 需求分析 - 任务拆解三步法，以发电装置项目为例，引导学生分析发电需求并拆解子任务，确保探究聚焦；方案设计阶段：实施图纸会审制度，学生绘制方案后组内互评，再交教师审核。案例如响箭项目提出多种方案，经论证采纳最优方案；实践探究阶段：推行实验日志管理，记录变量控制、数据异常及解决方案。教师巡视指导，通过提问和演示提供帮助；成果反思阶段：构建三维反思框架，包括个人报告、小组互评和公众展示。项目组回应质疑并改进，学生平均提出4.2 条建议。

结语

本研究构建的 PBL 实验教学模式，通过目标分层、流程闭环、评价多元的系统设计，有效破解了传统教学的局限性。后续研究可从三方面深化：一是开发 " 虚拟仿真 + 实体操作 " 混合项目，解决高危实验开展难题；二是建立跨校项目资源库，实现优质案例共享；三是探索 AI 技术在项目评价中的应用，如通过视频分析自动识别实验操作规范性。

参考文献

[1] 刘雪保 . 多元智能理论在高中物理实验教学中的运用 [J]. 数理天地（高中版）,2024,(14):102-104.

[2] 蔡千斌 . 基于学习路径的高中物理教学的研究与实践 [J]. 物理教师 ,2022,43(12):20-23.