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[!--downpath--]摘要：本文以如何解决密度计刻度不均匀引起的测量误差为驱动问题，围绕物质的结构与性质、物质的运动与相互作用、工程设计三个核心概念设计项目研究活动。和具体化。 通过提供思维支架，引导学生运用原有知识和能力解决实际问题，设计制作统一尺度的组合密度计密度计的刻度特点，提高学生解决问题的能力和创造、评价等高阶思维能力。
关键词：项目：驱动问题：方案设计：评估
《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称《新课标》）明确，科学学科核心素养包括科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四个方面。 其中，探究实践素养是指理解和探索。 在获取科学知识、解决科学问题、应用技术和工程实践过程中形成的自然的科学探究能力、技术工程实践能力和自主学习能力。 新课程标准倡导以探究和实践为主的多元化学习方式，让学生主动参与、动手动脑、主动体验、体会科学探究和技术与工程实践的过程； 重视师生互动、生生互动，引导学生对所学知识和方法进行总结、反思应用和迁移，促进学生自主学习和合作学习。 同时，新课程标准提出以核心能力确定教学目标，围绕核心理念组织教学内容，以学生为主体进行教学设计，开展以探究和实践为主要方式的教学活动。 要加强以探究和实践活动为重点。 研究引导，整合启发式、探究式、互动式、体验式、项目式等多种教学方式的基本要求，设计并实施基于思维的探究和实践的教学建议，促进学生深入学习学习。 本文以“如何制作刻度均匀的密度计”为例进行分析。
1. 问题分析和澄清项目活动
项目活动的开展需要教师结合实际情况提出驾驶问题，通过驾驶问题引导学生学习。 常见的驾驶问题根据来源可分为四类：社会问题、学校课程、教师专业知识和学生生活。 ; 按导向可分为两类：产品导向和哲学或争议导向。 本项目活动“如何制作统一刻度的密度计”的驱动问题来自学校课程，是一个产品导向的问题。 主要学习目标是探究为什么密度计会出现刻度不均匀的现象，并且可以应用不同的科学原理如密度、质量测量、力测量、阿基米德原理以及浮沉条件、杠杆平衡条件、并提出“制作统一的刻度”“密度计可以减少刻度不均匀带来的测量误差”等不同的解决方案和评价标准，并在此过程中运用迁移、逆向等创新思维和关联方法思维改造、局部改造、仪器改造； 熟练掌握新仪器标尺校准、量程测定、标定等基本生产流程； 感知工程与技术的创新是建立在原有的认知基础上，掌握的技术是基于原理应用、设计、具体化、改进的过程； 学生需要通过小组合作与分工，与其他成员的沟通与交流，协同完成上述目标。
由于项目涉及的科学原理较多，在实施过程中，教师可以按照问题分析、程序设计、模型制作、测试改进、产品发布、沟通反思等流程，将项目分成若干个小项目。 . 明确定义每个小项目的要点。 然后分段实现核心任务（如图1所示）
为了有效促进学生开展项目研究，教师需要为学生提供一定的学习支持，如为学生提供相应的表格或提出问题链，为学生混乱的思维搭建清晰的思维路径，协助学生分析问题。并解决驾驶问题。 问题。 例如，解构本项目“如何制作尺度不均匀的密度计”中的驱动问题，教师可以提供部分问题链，让学生沿着问题链继续思考，探索问题的解决方案。
2 激活旧知识并设计解决方案
由于开展项目活动时给出的驱动性问题通常有产生多种解决方案的可能性，因此学生需要根据自己原有的知识和能力建设来分析问题并找到问题的解决方案。 讨论的开放性问题很容易导致课堂教学出现耗时、低效的问题。 因此，教师在讨论问题之前需要提供一定的活动组织策略支持，如组织好小组，明确小组内成员的任务和分工，确定小组活动惯例等； 活动引导策略：例如，小组讨论时，采用叠加法，小组成员基于一个主要假设，采用“是的，并且”等句子结构来完成小组的整个想法； 或向学生提供以下表格，协助学生分析问题（见表1），学生回顾自己的旧知识，阐明其背后的科学原理，并提出问题的初步解决方案。
3 提供脚手架，促进方案完善
由于本项目涉及的知识点跨度为三年，不仅要求学生有扎实的理论基础，还要求学生有较强的知识迁移能力，能够从不同角度、具体思路分析问题。 思维传递路径整合了不同的知识。 这就需要教师给予学生一定的思维支架，培养学生的联想和迁移能力，为方案的不断完善奠定基础。
在组织学生讨论仪器制作的过程中，教师还可以引导学生观察密度计是漂浮在液体中使用的（如图3所示）。 被测液体在仪器外部，通过逆向思维即可判断该装置。 将待测液体放入测量仪内部进行改造使用，引导学生分析发现可以制作成通用的浮力秤（如图4所示）。 随后，分析浮力秤可以测量物质的重力。 是否也可以改造成测量液体密度的仪器呢？ 如何将其改造成密度计来测量液体的密度呢？ 该密度计刻度所标出的实际数量比例是多少？ 这个仪器的秤是如何校准和校准的？ 问题。
进一步分析浮力尺度后，会发现容器可以进行部分修改。 移除容器底部并用橡胶膜覆盖。 通过橡胶膜的变形，表现出橡胶膜内外液体压力相等的特性。 制作测量仪器，通过比较内外液柱的高度来测量液体的密度（如图5）； 通过分析还可以发现，该装置不能像使用弹簧测力计一样先校准0刻度来制作浮力标尺。 和 1 个刻度，然后将分钟刻度均等标记，以确定刻度值的位置。 相反，需要通过两个已知的液体密度来校准相应的刻度。 例如，先用水校准1刻度，然后用酒精校准0.8刻度。 然后将两条刻度线之间的距离分成两等份，确定0.9刻度的高度，然后对其余刻度进行等距校准。
进一步推理，当利用等压原理设计装置时，液体可以放置在内部和外部。 容器中可以同时放入两种液体吗？ 分析可以构造如图6所示的装置来测量密度。 这个设备比较什么？ 测量液体的密度？ 这种仪器可以使用哪两种液体来测量密度？ 进一步推理分析，液体产生向下的压力是由于重力的作用。 如果液体受到向上的拉力，是不是也会发生一定的变化呢？ 这样，就可以构造出如图7所示的测量装置，通过比较液体两侧的高度来测量液体的密度。
4.探索实践、制作模型、迭代改进
从不同原理的分析，作者发现常见的测量仪器如托盘天平、弹簧测力计、杆秤等都可以将待测液体的密度转换成可测量的液柱高度或被测液体的力和力。以某种方式成为液体。 变形的关系，从而实现量具刻度的均匀性。 当选择不同的熟悉仪器组装新的测量仪器时，应考虑仪器制造过程的基本步骤，特别是新制造的仪器的量程是否受到原仪器的影响，如果测量范围受到限制，则新制造的仪器的测量范围会受到影响。新仪器需要根据原测量仪器的测量范围进行估算。 同时，按照一定原理制作的仪器也需要进行校准。 应使用已知密度的浓盐水或酒精校准天平，以确定所需的范围。 所生产的仪器刻度的均匀性。 教师需要提醒学生在测量液体密度的过程中使用滴管辅助准确吸取液体，以规范学生的实验操作。 为了更准确地测量液体的密度，需要多次测量。 测量取平均值的方法提高了测量的准确性。 同时，在实际生产过程中，学生也会遇到实际生产中水容器表面刻度的防水性、刻度校准的准确性、校准液的密度等问题。 温度影响引起的误差问题、浮动装置的稳定性控制、新装置的实验误差分析以及新装置精度的提高等问题。 例如，制作压力秤时如何保证设备在垂直方向的稳定升降？ 指标显示？ 制作浮力秤时，如何让浮子在水中不倾斜，稳定上浮下沉？ 与密度计相比，用压力计制成的测量仪器的精度是提高还是降低？ 为什么？ 什么样的液体连接器适合制作测量工具？ 天平的主要功能是确保两种液体的质量一致。 那么在使用天平作为测量仪器时，是否可以有其他的测量步骤，比如控制待测液体的体积相同呢？ 是否能够达到测量目的？ 托盘天平可以用更方便的测量仪器电子天平代替吗？ 新制作的测量仪器“1量”的校准对测量的准确性有何影响？ 在测量范围内，如何改进更有效地减少实验误差的发生？ 通过学生的动手实践，可以具体化多样化的解决方案，并通过测试检验仪器的稳定性和准确性。 这样可以实现手脑结合，提高学生发现问题、解决实际问题的能力。 ，培养学生劳动实践技能，提高学生的动手能力和辩证思维能力。
5、交易所评价、产品发布及活动反思
项目式学习强调学生在解决实际情境问题中的知识运用、能力发展和态度运用，鼓励学生在学习过程中加强合作与沟通、评价与反思。 这就需要教师设计展示型任务。 教师在项目阶段结束时，组织学生召开产品发布会，制作PPT或产品制作说明及使用步骤说明、实物等，与学生分享小组的学习和实践成果。促进不同小组之间的沟通和评价，使学生形成反思习惯和团队意识，培养学生科技说明文的写作能力以及表达和沟通能力。 在组织分享过程中，教师应根据项目任务组织学生讨论设计评价内容和指标，并在活动过程的不同阶段使用。 做好项目评价量表（见表2），有意识地引导不同群体进行相互评价和自我反思，从活动过程中自我参与的主动性、仪器制作的科学性、仪器制作的科学性和规范性等方面引导学生。技术解释性写作和产品质量。 进一步完善迭代等方面的反思（如图8所示），培养学生的元认知能力，使学生养成良好的学习和反思习惯。
6、分阶段实施，提高活动成效
本文设计的项目活动流程是基于九年级通过复习“温故知新”的学习目标。 它从大单元角度开发，进行一体化的项目式探究实践。 内容涉及生产工艺和测量工具的设计。 原理、工具设计与具体化、受力分析、弹簧测力计、杠杆、天平等测量仪器的规范使用、数据分析与处理、沟通与协作、功能关系与尺度密度关系分析、科技说明文写作写作等方面的科学知识。 作者在设计时充分考虑了学生原有的认知水平和能力，结合实际创设了驱动题，引导学生使用熟悉的测量工具设计制作出符合要求的密度计。 根据实际教学进度，教师可将项目内容的实施分为三个阶段，整合校内外活动时间，以4至6个课时的计划开展活动。 第一阶段：问题解决与方案设计，约2至3课时的课堂活动，学生在老师的指导下和小组活动中完善装置设计的原理分析、制作规划、使用步骤说明等问题，完成思维探索环节，实现知识的应用，明确仪器制作的一般常规步骤，为模型的制作做好准备。 奠定基础； 第二阶段：模型制作和测试改进，约1至2课时的课外活动，可安排在周末或短假期，让学生在家独立或小组完成产品制作、测试和改进工作，增强学生的能力' 动手能力； 第三阶段：产品发布与交流反思密度计的刻度特点，校内活动1学时，可安排在科技节或课堂上。 通过比较不同群体之间发布的产品差异，可以进一步明确仪器生产过程中的校准环节和平衡范围。 与最小刻度值的关系、估算刀具测量范围等生产步骤的必要性，并结合产品现有的优缺点，从操作方便性、产品稳定性、测量等方面提出有益的建议准确性等。为有时间进一步迭代改进产品的同学提供进一步优化迭代产品的计划。
