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[!--downpath--]摘要：本文以如何解決密度計刻度不均勻引起的測量誤差為驅動問題，圍繞物質的結構與性質、物質的運動與相互作用、工程設計三個核心概念設計項目研究活動。和具體化。 通過提供思維支架，引導學生運用原有知識和能力解決實際問題，設計制作統一尺度的組合密度計密度計的刻度特點，提高學生解決問題的能力和創造、評價等高階思維能力。
關鍵詞：項目：驅動問題：方案設計：評估
《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《新課標》）明確，科學學科核心素養包括科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任四個方面。 其中，探究實踐素養是指理解和探索。 在獲取科學知識、解決科學問題、應用技術和工程實踐過程中形成的自然的科學探究能力、技術工程實踐能力和自主學習能力。 新課程標準倡導以探究和實踐為主的多元化學習方式，讓學生主動參與、動手動腦、主動體驗、體會科學探究和技術與工程實踐的過程； 重視師生互動、生生互動，引導學生對所學知識和方法進行總結、反思應用和遷移，促進學生自主學習和合作學習。 同時，新課程標準提出以核心能力確定教學目標，圍繞核心理念組織教學內容，以學生為主體進行教學設計，開展以探究和實踐為主要方式的教學活動。 要加強以探究和實踐活動為重點。 研究引導，整合啟發式、探究式、互動式、體驗式、項目式等多種教學方式的基本要求，設計并實施基于思維的探究和實踐的教學建議，促進學生深入學習學習。 本文以“如何制作刻度均勻的密度計”為例進行分析。
1. 問題分析和澄清項目活動
項目活動的開展需要教師結合實際情況提出駕駛問題，通過駕駛問題引導學生學習。 常見的駕駛問題根據來源可分為四類：社會問題、學校課程、教師專業知識和學生生活。 ; 按導向可分為兩類：產品導向和哲學或爭議導向。 本項目活動“如何制作統一刻度的密度計”的驅動問題來自學校課程，是一個產品導向的問題。 主要學習目標是探究為什么密度計會出現刻度不均勻的現象，并且可以應用不同的科學原理如密度、質量測量、力測量、阿基米德原理以及浮沉條件、杠桿平衡條件、并提出“制作統一的刻度”“密度計可以減少刻度不均勻帶來的測量誤差”等不同的解決方案和評價標準，并在此過程中運用遷移、逆向等創新思維和關聯方法思維改造、局部改造、儀器改造； 熟練掌握新儀器標尺校準、量程測定、標定等基本生產流程； 感知工程與技術的創新是建立在原有的認知基礎上，掌握的技術是基于原理應用、設計、具體化、改進的過程； 學生需要通過小組合作與分工，與其他成員的溝通與交流，協同完成上述目標。
由于項目涉及的科學原理較多，在實施過程中，教師可以按照問題分析、程序設計、模型制作、測試改進、產品發布、溝通反思等流程，將項目分成若干個小項目。 . 明確定義每個小項目的要點。 然后分段實現核心任務（如圖1所示）
為了有效促進學生開展項目研究，教師需要為學生提供一定的學習支持，如為學生提供相應的表格或提出問題鏈，為學生混亂的思維搭建清晰的思維路徑，協助學生分析問題。并解決駕駛問題。 問題。 例如，解構本項目“如何制作尺度不均勻的密度計”中的驅動問題，教師可以提供部分問題鏈，讓學生沿著問題鏈繼續思考，探索問題的解決方案。
2 激活舊知識并設計解決方案
由于開展項目活動時給出的驅動性問題通常有產生多種解決方案的可能性，因此學生需要根據自己原有的知識和能力建設來分析問題并找到問題的解決方案。 討論的開放性問題很容易導致課堂教學出現耗時、低效的問題。 因此，教師在討論問題之前需要提供一定的活動組織策略支持，如組織好小組，明確小組內成員的任務和分工，確定小組活動慣例等； 活動引導策略：例如，小組討論時，采用疊加法，小組成員基于一個主要假設，采用“是的，并且”等句子結構來完成小組的整個想法； 或向學生提供以下表格，協助學生分析問題（見表1），學生回顧自己的舊知識，闡明其背后的科學原理，并提出問題的初步解決方案。
3 提供腳手架，促進方案完善
由于本項目涉及的知識點跨度為三年，不僅要求學生有扎實的理論基礎，還要求學生有較強的知識遷移能力，能夠從不同角度、具體思路分析問題。 思維傳遞路徑整合了不同的知識。 這就需要教師給予學生一定的思維支架，培養學生的聯想和遷移能力，為方案的不斷完善奠定基礎。
在組織學生討論儀器制作的過程中，教師還可以引導學生觀察密度計是漂浮在液體中使用的（如圖3所示）。 被測液體在儀器外部，通過逆向思維即可判斷該裝置。 將待測液體放入測量儀內部進行改造使用，引導學生分析發現可以制作成通用的浮力秤（如圖4所示）。 隨后，分析浮力秤可以測量物質的重力。 是否也可以改造成測量液體密度的儀器呢？ 如何將其改造成密度計來測量液體的密度呢？ 該密度計刻度所標出的實際數量比例是多少？ 這個儀器的秤是如何校準和校準的？ 問題。
進一步分析浮力尺度后，會發現容器可以進行部分修改。 移除容器底部并用橡膠膜覆蓋。 通過橡膠膜的變形，表現出橡膠膜內外液體壓力相等的特性。 制作測量儀器，通過比較內外液柱的高度來測量液體的密度（如圖5）； 通過分析還可以發現，該裝置不能像使用彈簧測力計一樣先校準0刻度來制作浮力標尺。 和 1 個刻度，然后將分鐘刻度均等標記，以確定刻度值的位置。 相反，需要通過兩個已知的液體密度來校準相應的刻度。 例如，先用水校準1刻度，然后用酒精校準0.8刻度。 然后將兩條刻度線之間的距離分成兩等份，確定0.9刻度的高度，然后對其余刻度進行等距校準。
進一步推理，當利用等壓原理設計裝置時，液體可以放置在內部和外部。 容器中可以同時放入兩種液體嗎？ 分析可以構造如圖6所示的裝置來測量密度。 這個設備比較什么？ 測量液體的密度？ 這種儀器可以使用哪兩種液體來測量密度？ 進一步推理分析，液體產生向下的壓力是由于重力的作用。 如果液體受到向上的拉力，是不是也會發生一定的變化呢？ 這樣，就可以構造出如圖7所示的測量裝置，通過比較液體兩側的高度來測量液體的密度。
4.探索實踐、制作模型、迭代改進
從不同原理的分析，作者發現常見的測量儀器如托盤天平、彈簧測力計、桿秤等都可以將待測液體的密度轉換成可測量的液柱高度或被測液體的力和力。以某種方式成為液體。 變形的關系，從而實現量具刻度的均勻性。 當選擇不同的熟悉儀器組裝新的測量儀器時，應考慮儀器制造過程的基本步驟，特別是新制造的儀器的量程是否受到原儀器的影響，如果測量范圍受到限制，則新制造的儀器的測量范圍會受到影響。新儀器需要根據原測量儀器的測量范圍進行估算。 同時，按照一定原理制作的儀器也需要進行校準。 應使用已知密度的濃鹽水或酒精校準天平，以確定所需的范圍。 所生產的儀器刻度的均勻性。 教師需要提醒學生在測量液體密度的過程中使用滴管輔助準確吸取液體，以規范學生的實驗操作。 為了更準確地測量液體的密度，需要多次測量。 測量取平均值的方法提高了測量的準確性。 同時，在實際生產過程中，學生也會遇到實際生產中水容器表面刻度的防水性、刻度校準的準確性、校準液的密度等問題。 溫度影響引起的誤差問題、浮動裝置的穩定性控制、新裝置的實驗誤差分析以及新裝置精度的提高等問題。 例如，制作壓力秤時如何保證設備在垂直方向的穩定升降？ 指標顯示？ 制作浮力秤時，如何讓浮子在水中不傾斜，穩定上浮下沉？ 與密度計相比，用壓力計制成的測量儀器的精度是提高還是降低？ 為什么？ 什么樣的液體連接器適合制作測量工具？ 天平的主要功能是確保兩種液體的質量一致。 那么在使用天平作為測量儀器時，是否可以有其他的測量步驟，比如控制待測液體的體積相同呢？ 是否能夠達到測量目的？ 托盤天平可以用更方便的測量儀器電子天平代替嗎？ 新制作的測量儀器“1量”的校準對測量的準確性有何影響？ 在測量范圍內，如何改進更有效地減少實驗誤差的發生？ 通過學生的動手實踐，可以具體化多樣化的解決方案，并通過測試檢驗儀器的穩定性和準確性。 這樣可以實現手腦結合，提高學生發現問題、解決實際問題的能力。 ，培養學生勞動實踐技能，提高學生的動手能力和辯證思維能力。
5、交易所評價、產品發布及活動反思
項目式學習強調學生在解決實際情境問題中的知識運用、能力發展和態度運用，鼓勵學生在學習過程中加強合作與溝通、評價與反思。 這就需要教師設計展示型任務。 教師在項目階段結束時，組織學生召開產品發布會，制作PPT或產品制作說明及使用步驟說明、實物等，與學生分享小組的學習和實踐成果。促進不同小組之間的溝通和評價，使學生形成反思習慣和團隊意識，培養學生科技說明文的寫作能力以及表達和溝通能力。 在組織分享過程中，教師應根據項目任務組織學生討論設計評價內容和指標，并在活動過程的不同階段使用。 做好項目評價量表（見表2），有意識地引導不同群體進行相互評價和自我反思，從活動過程中自我參與的主動性、儀器制作的科學性、儀器制作的科學性和規范性等方面引導學生。技術解釋性寫作和產品質量。 進一步完善迭代等方面的反思（如圖8所示），培養學生的元認知能力，使學生養成良好的學習和反思習慣。
6、分階段實施，提高活動成效
本文設計的項目活動流程是基于九年級通過復習“溫故知新”的學習目標。 它從大單元角度開發，進行一體化的項目式探究實踐。 內容涉及生產工藝和測量工具的設計。 原理、工具設計與具體化、受力分析、彈簧測力計、杠桿、天平等測量儀器的規范使用、數據分析與處理、溝通與協作、功能關系與尺度密度關系分析、科技說明文寫作寫作等方面的科學知識。 作者在設計時充分考慮了學生原有的認知水平和能力，結合實際創設了驅動題，引導學生使用熟悉的測量工具設計制作出符合要求的密度計。 根據實際教學進度，教師可將項目內容的實施分為三個階段，整合校內外活動時間，以4至6個課時的計劃開展活動。 第一階段：問題解決與方案設計，約2至3課時的課堂活動，學生在老師的指導下和小組活動中完善裝置設計的原理分析、制作規劃、使用步驟說明等問題，完成思維探索環節，實現知識的應用，明確儀器制作的一般常規步驟，為模型的制作做好準備。 奠定基礎； 第二階段：模型制作和測試改進，約1至2課時的課外活動，可安排在周末或短假期，讓學生在家獨立或小組完成產品制作、測試和改進工作，增強學生的能力' 動手能力； 第三階段：產品發布與交流反思密度計的刻度特點，校內活動1學時，可安排在科技節或課堂上。 通過比較不同群體之間發布的產品差異，可以進一步明確儀器生產過程中的校準環節和平衡范圍。 與最小刻度值的關系、估算刀具測量范圍等生產步驟的必要性，并結合產品現有的優缺點，從操作方便性、產品穩定性、測量等方面提出有益的建議準確性等。為有時間進一步迭代改進產品的同學提供進一步優化迭代產品的計劃。
