基于项目的初中物理跨学科实践教学

牛旌丽 陈静静 叶开婷

摘要：《义务教育物理课程标准（2022年版）》提出跨学科实践，开发教材中的实践活动、探索物理与工程整合的方法和路径是落实新课标中跨学科实践要求的有效策略。以项目式学习为理论依据，提出初中物理与跨学科实践情景下的项目，围绕项目规划、子任务实施、展示、交流评价四个阶段进行设计。笔者开发了适合课堂教学具体案例，并具体分析了该项目设计过程和意图，阐述了科学、技术、社会和环境的关系，总结出了物理学与其他学科有效整合的设计策略和实施路径。

关键词：初中物理  跨学科实践  项目式学习  项目开发

一、跨学科实践主题分析

《义务教育物理课程标准（2022年版）》（以下简称《课标》）于2022年4月正式颁布。为了加强物理学与日常生活、工程实践、社会发展等方面的联系，《课标》将“跨学科实践”增加至义务教育物理课程内容的五个一级主题之中。跨学科实践，旨在提升学生解决复杂问题的综合能力，培养学生的创新精神。“跨学科实践”主题分为“物理学与日常生活”“物理学与工程实践”“物理学与社会发展”三个二级主题。“跨学科实践”主题的内容具有明显的跨学科性和实践性特点，与日常生活、工程实践及社会热点问题均密切相关。这部分内容关注物理学科与其他学科知识的结合，旨在发展学生跨学科运用知识的能力、分析和解决问题的综合能力、动手实践的操作能力，培养学生积极认真的学习态度和乐于实践、敢于创新的精神。跨学科实践把真实的问题转化为教学中可实施的实践活动主题，围绕主题进行实地考察、调查研究、实验探究、设计制作等多样化的实践活动，并取得相应的实践成果。学生的实践过程是一个完整的解决真实问题的过程。由于真实问题的综合性和复杂性，学生在问题解决的过程中，必须调用不同学科知识，采用多种科学研究方法，亲历实践，动手操作，充分发挥其创新精神。跨学科实践为学生搭建了更加开放的学习平台，是促进核心素养落地的有效途径。学生在物理课程学习及实践活动中，能认识到物理学是基于观察、实验、推理而形成的对自然现象的描述与解释，能体会物理学对人类认识的深化作用及对社会发展的推动作用；有学习物理的兴趣，具有实事求是和严谨认真的科学态度，能与他人合作；知道科技探索及应用具有一定的道德规范，初步了解科学、技术、社会、环境的关系，具有保护环境、节约资源、促进可持续发展的责任感和实现中华民族伟大复兴的使命感。

二、基于项目实施跨学科实践分析

项目式学习是以建构主义、情境学习、社会交互和认知工具为理论基础，通过集中关注学科或跨学科的核心概念和主题，设计驱动性问题，在学生自主或合作进行基于项目任务的问题解决过程中，实现学习和自主建构，生成知识和培养素养的一种教学模式。跨学科项目式学习是一种基于真实情境的探究性学习，以多任务、跨学科为核心特点，强调学习过程中的合作。在项目式学习过程中，学生全身心地投入真实问题的研究和解决之中，创造性地完成学习任务，将设计的文案或制作的实物作为项目成果进行公开展示与交流分享，从中获取解决实际问题的能力，从更广、更深、更结构化的层次对学生的综合能力进行培养和提升。项目式学习主要包括提出问题（项目选题）、规划方案（项目设计）、解决问题（项目执行）、评价反思（项目展示）四个环节。项目式学习的内涵和特点与跨学科实践的理念融合，能够指导跨学科实践活动的设计和实施。

三、项目开发的策略

1.七年级以学校社团课程为依托，开发本土特色课程，组建社团学习和实践活动，每周固定时间以社团为单位，组织社团课程学习，并与其他社团联合开展跨学科实践活动。例如我校组织社团参观地质博物馆，开展以“科学—理想—启航”为主题的跨学科综合实践活动，让学生在亲身参与、实地参与实践调查的过程中，发展跨学科运用知识的能力、实践能力，培养积极认真的学习态度和乐于实践、敢于创新的精神。学生在讲解员的带领下，以“宇宙、地球、生物、人类、资源”为主线进行实地参观学习，了解地质地貌，包括土地资源、矿产资源，水资源等；了解地球形成、構造、演化的过程，进而知道地球的形成和发展、生命的起源和演化、板块运动等自然演绎过程的相互关系。在参观之后，组织学生撰写调查参观小结，以制作“我的参观介绍”展板等形式进行展示和汇报。

2.八、九年级依托初中物理课程，以大单元教学设计为统领，基于课本设计实践活动，在课堂授课过程嵌入“项目”，获得物化形式的“小产品”。这里所指的“小产品”制作，并非简单意义上的学生动手制作一个物品。教师需提前设计任务单，阐明科学原理、制作方法、建模计算、设计美化等方面，学生按照制作说明完成相关的任务，充分体现了陶行知的“做中学”理念。

比如让学生利用一次性筷子，纸杯或塑料瓶，线，螺丝或铁垫圈，记号笔，直尺等自制杆秤，并让学生计算杆秤的量程。学生应用科学原理，动手设计、计算、测量、制作、反复试验、美化，然后成品展示、编制使用说明等等。这样的制作过程，所达到的效果不是单项物理实验操作所能达到的，因为它需要多种技能整合在一起，体现了STEM教育理念。学生面对现实问题，运用所学的各学科知识，通过设计、建构、合作来解决问题。这种在参与、体验过程中习得知识的方式对学生今后的长远发展都会产生深刻影响。

教师要利用好教材中的实践性作业。教材中有一些实践性作业。在实践性作业中应用项目式学习，可以提升学生的物理学科核心素养，拓展学生的思维能力，提升学生的创新能力和实践能力。实践性作业更加关注的是学生学习过程中的经历和体验，能够促进知识的内化，让学生更好掌握物理基础知识，加深对物理知识的理解。

此外，教师要根据大单元设计理念，开发一些涵盖范围广、综合性强的大项目，来更好地锻炼学生的能力。比如物理课程内容一级主题“运动和相互作用”“能量”，其中包含“机械运动和力”“电和磁”“能量、能量的转化和转移”“机械能”“电磁能”“能量与可持续发展”等二级主题。可以设计一个大项目，以“大项目子任务”的形式涵盖多个二级主题内容。

下面以“风力发电”为例呈现跨学科项目式学习的实施流程。风力发电包含很多物理知识（如力学、能量转化、电磁感应原理等），还涉及工程制作，同时蕴含着使用清洁能源对社会发展的意义。因此笔者基于项目的跨学科实践理念，围绕初中“能量”和“运动与相互作用”一级主题设计“风力发电”大项目。该项目总体实施大致流程见图1。

项目任务的完成，需要学生进行调查研究，例如询问咨询、查找相关资料（包括文字、图片、音像资料等）、现场考察、实物查看、比较分析等。例如子任务“发展风力发电的意义”“风能利用与风力发电的历史发展”，涉及日常生活中与物理有关的实际问题，体现“物理学与工程实践”主题要求。子任务“风力发电的基本原理”“风力发电机组的性能与技术参数”使学生了解物理学为技术的发展提供科学原理的实例，例如法拉第电磁感应定律的发现为研制发电机提供了技术原理，空气动力学中翼型技术为叶片升力提供技术支撑等；深入研究下去，这两个子任务还涉及材料、轴承与连接系统、加速变速箱、制动、风向标等更加具体和专业的物理知识和工程实践内容。子任务“发展风力发电的意义”“风能利用与风力发电的历史发展”“风力发电技术与人类社会”中包含“物理学与社会发展”主题内容，了解人类开发和利用能源的历程与社会发展的关系，引领学生认识和关注科学、技术、社会、环境之间的紧密联系。此外，通过撰写调查报告、交流讨论等方式来呈现学习成果，有利于培养学生的科学精神，增强学生的人文底蕴，进一步发展学生的核心素养，培养学生的高阶思维，让学生增强创新意识，提升实践能力，形成科学态度、科学世界观，为学生多元发展、终身发展奠定基础。成果评价也是非常重要的一环。对于设计成果或“产品”，可以开展现场点评、比赛等活动，从价值性、践行性、效益性和创造性几个视角来评价其实践效度。评价时可以设计“评价量表”，采用小组自评、组间互评、教师（或专家）点评等多方评价形式，并渗透过程性评价，从而提高学生的集体意识和交流能力，增强学生学习物理的兴趣和自信。总之，学生为了完成项目任务，需要主动收集资料、处理信息，在此过程中获得知识。强烈的任务动机促使学生充分发挥自己的潜能，成为独立思考者和自主学习者。学生分组合作，互相帮助、共享成果，团队精神和合作竞争意识得到培养。成果的展示和评价，能够让学生获得成就感，从而有效培养学生的自信心。

四、总结

“整合与发展的教育理念倡导加强学科间相互关联，强调课程综合化实施。”《课标》提出跨学科实践，开发教材中的实践活动，探索物理与工程整合的方法和路径，是落实跨学科实践要求的有效策略。以项目式学习为理论依据，笔者基于初中物理跨学科实践下的项目，围绕项目规划、子任务的细化和解决、汇报展示、交流评价四个阶段进行设计，支持学生参与实践活动、开展小组合作学习、学习并应用物理原理、体验工程式的设计和制作过程，了解科学、技术、社会和环境的关系。基于项目的初中物理跨学科实践，可以促进学生核心素养的发展。广大教师多尝试开发，促进教学水平提高。

参考文献：

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