基于项目化学习的" 电动汽车中的电与磁" 初中教学实践研究

在当前全球能源转型与新能源汽车产业蓬勃发展的时代背景下，社会对具备跨学科知识整合能力、工程思维和创新实践能力的未来人才需求日益迫切。这一深刻变革对基础教育，尤其是初中科学教育提出了全新的挑战与要求。学生往往被动地记忆碎片化的公式与概念，无法理解如新能源汽车所涉及的物理、化学、材料、环境乃至经济学等多学科融合的复杂系统，导致学习兴趣低迷、核心素养缺失。为了破解这一困境，推动基于项目化学习的教学改革显得至关重要且势在必行。项目化教学并非简单的活动叠加，其核心内核在于以一个有挑战性的、源于真实情境的驱动性问题作为学习起点，引导学生展开一段持续的、深入的探究旅程。在这个过程中，学生不再是知识的被动接收者，而是项目的主动设计者、探索者和合作者。

1. 学习目标与学习内容分析

涉及到的核心概念有物质的运动与相互作用以及电磁相互作用，需要通过实验认识通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向、电流方向有关。知道能的转化与能量守恒。

1.1 学习目标

科学观念 : 知道电生磁概念，了解磁场对通电导体的作用规律，电流的热效应，电功电功率的计算。

科学思维：能说明电动机的工作原理，根据实际需要设计简易电磁继电器。渗透尝试用所学知识解决真实问题的高阶思维。

探究实践：通过真实情境的引入让学生结合生活经验解决真实问题。

态度责任：认识电与磁在生活中的实际应用，进行畅想，认识科学，技术，社会的相互关系。

1.2 学习内容

本案例以“电动汽车中的电与磁”为载体。学生通过经历明确问题、解决痛点两个学习活动，达成对科学知识的应用和实际问题的解决。

2. 教学过程

（1）项目导引创设情境，明确问题

（播放视频）师：看了刚刚的宣传片，如果你家要购置新车，你会选择电车还是油车，小组讨论说说你的依据（学生说出电车优缺点）

（2）探究实践环节1：电车知多少

师：你知道电车是依靠什么驱动的吗？原理是什么？

通电导体在磁场中受力的作用。（张贴电车内部结构，板书原理）师：从能量的角度解释电车起步为什么比油车快?

引导学生说出电车把电能直接转化成机械能，油车需要把燃油的化学能先转化成内能，再转化成机械能。

师：电动车为什么环保节能？

师（追问）：但是电车电池更容易发热，这是为什么？

环节2：电车的三大痛点痛点1：充电时间长

师：（展示电车充电排队的照片）我们常常看到电车充电排了长长的队伍，那么电车充电究竟要多长时间呢？展示某电车电机铭牌和充电桩铭牌。提出问题：

①电池能够存储的最大电能是多少？

②充电桩的充电功率是多少？

③ 利用 250V 充电桩将这辆汽车的电量从 20% 到充满需要多长时间？

（展示同学计算过程，板书重要公式）

④怎样让电池充电更快？

师：补充实际快充时既增大电压又增大电流，即增大了充电功率。但是由于电流的热效应，快充时需要更好的散热系统。现如今大部分电车配备了快充口，越来越多的地方有了快速充电桩，充电问题得到了一定程度上的解决。

痛点2：电池续航短

师：（展示电车在高速上半路没电需要拖车救助的图片）电车的续航里程究竟有多长呢？

① 请你根据电车仪表盘上的实际能耗计算这辆车充满电能行驶多少路程。

② （展示该车标注的续航里程）电车的实际续航里程往往和标注的参数相差较大，这是实际行驶中的哪些因素造成的呢？

展示温度对电池最大放电电流的影响引导学生，说明一下厂家是如何测试电池续航里程的。

③ 你有什么办法提高电车的续航？

小组互评说明在设计时不是单单通过增加电池数量来增大容量，这样会增大电车的质量。而是通过增大电池的能量密度（解释专业名词）来增大电池储电量。并且通过设计车的形状，用隐形式车把手减小车的风阻降低输出功率。

师：开车时大部分电能转化为机械能，但是刹车时这些机械能转化成什么了呢？

师：这些能量就被白白浪费，有没有办法可以收集这些能量？

利用电磁感应，把机械能转化为电能

师补充解释：产生电流的同时通电导体在磁场中受力的作用，所以车辆会减速，减速的同时给车辆充电。有了这些设计，电车的续航焦虑有了一定缓解，但是开高速油车还是更具优势。

痛点3：电池不安全

师：（展示电动车因磕碰石头导致引发火灾，展示电池内部结构）

① 根据电池的内部结构，解释为什么电车磕碰到了石头会引发火灾？

②如何预防电解液泄露？

③如何解决热失控问题？

预设学生回答温度过高时断开电路，但这对于电动车上的人不安全。

所以可以增加散热。

师：根据你所学的知识，你需要用到什么电子元件？

师：请你利用以下实验器材：电磁铁套件，工作电源，控制电源，热敏电阻 R1，滑动变阻器 R2，散热器，指示灯设计电路：正常情况下指示灯亮起，温度过高时指示灯熄灭，散热器开始工作。请你完成设计图并解释电路工作原理。

师总结：在提倡低碳，环保理念的今天，电车虽然节能环保，但是仍有不可忽视的痛点，本节课同学们就这些痛点提出了很好的想法与创意。虽然有的想法因为技术材料的原因还无法实现，但假以时日一定会有所突破创新。科学技术总是随着社会的进步而不断发展，同学们也是一样，要不断创新，不断突破，不断完善自己的知识体系来解决问题，这才是科学的本质。

3. 教学反思

（1）生活化情境导入，激发学习兴趣

课程让学生在熟悉的生活场景中发现物理知识的踪迹。这种“从生活走向物理”的导入方式有效激发了学生的学习热情，也使抽象的“电与磁”概念具象化。

（2）以数据为线索，理解能量转化

反思问题：部分学生在单位换算和公式选择上存在困难，说明还需加强基础计算能力的培养。

改进建议：可以设置分层任务，比如基础组只做功率或能耗计算，拓展组进行能量转换效率的估算或能量回收比例分析，照顾不同层次学生的能力。

结语

本研究以新能源汽车这一国家战略性新兴产业蓬勃发展为宏观背景，深入探讨了其对初中科学教育人才培养模式提出的全新挑战与要求。通过系统性的分析与论证，本研究得出以下核心结论：首先，研究深刻揭示了传统初中科学教学与时代需求之间的脱节。固有的分科教学体系、以教师为中心的知识单向传授模式以及局限于书本的理论学习，严重制约了学生跨学科整合能力、工程思维与实践创新能力的培养。这种模式难以支撑学生理解如新能源汽车这类综合性技术产品背后的科学原理与技术逻辑，学生被置于真实、复杂的问题情境中，主动进行知识建构、协作探究与迭代优化，从而实现了从“知”到“行”的跃迁，有效培养了其批判性思维、解决问题能力与合作精神。

参考文献

[1] 吴怡梦 . 初中科学项目化学习设计与实践 [J]. 文理导航 ( 中旬 ),2025,(06):88-90.

[2] 周建秋 . 初中科学教学中项目化学习的“五维”链接路径 [J].现代中小学教育 ,2025,41(04)

[3] 沈冬平. 初中科学项目化教学中培养学生关键能力的方法研究[J]. 考试周刊 ,2025,(14):17-19.

作者简介：王迪（出生年月1997.12.27），性别男，民族汉，籍贯浙江省宁波市海曙区，单位：及职称二级教师，研究方向：初中教育