基于項目的初中物理跨學科實踐教學

牛旌麗 陳靜靜 葉開婷

摘要：《義務教育物理課程標準（2022年版）》提出跨學科實踐，開發教材中的實踐活動、探索物理與工程整合的方法和路徑是落實新課標中跨學科實踐要求的有效策略。以項目式學習為理論依據，提出初中物理與跨學科實踐情景下的項目，圍繞項目規劃、子任務實施、展示、交流評價四個階段進行設計。筆者開發了適合課堂教學具體案例，并具體分析了該項目設計過程和意圖，闡述了科學、技術、社會和環境的關系，總結出了物理學與其他學科有效整合的設計策略和實施路徑。

關鍵詞：初中物理? 跨學科實踐? 項目式學習? 項目開發

一、跨學科實踐主題分析

《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課標》）于2022年4月正式頒布。為了加強物理學與日常生活、工程實踐、社會發展等方面的聯系，《課標》將“跨學科實踐”增加至義務教育物理課程內容的五個一級主題之中。跨學科實踐，旨在提升學生解決復雜問題的綜合能力，培養學生的創新精神。“跨學科實踐”主題分為“物理學與日常生活”“物理學與工程實踐”“物理學與社會發展”三個二級主題?！翱鐚W科實踐”主題的內容具有明顯的跨學科性和實踐性特點，與日常生活、工程實踐及社會熱點問題均密切相關。這部分內容關注物理學科與其他學科知識的結合，旨在發展學生跨學科運用知識的能力、分析和解決問題的綜合能力、動手實踐的操作能力，培養學生積極認真的學習態度和樂于實踐、敢于創新的精神?？鐚W科實踐把真實的問題轉化為教學中可實施的實踐活動主題，圍繞主題進行實地考察、調查研究、實驗探究、設計制作等多樣化的實踐活動，并取得相應的實踐成果。學生的實踐過程是一個完整的解決真實問題的過程。由于真實問題的綜合性和復雜性，學生在問題解決的過程中，必須調用不同學科知識，采用多種科學研究方法，親歷實踐，動手操作，充分發揮其創新精神。跨學科實踐為學生搭建了更加開放的學習平臺，是促進核心素養落地的有效途徑。學生在物理課程學習及實踐活動中，能認識到物理學是基于觀察、實驗、推理而形成的對自然現象的描述與解釋，能體會物理學對人類認識的深化作用及對社會發展的推動作用；有學習物理的興趣，具有實事求是和嚴謹認真的科學態度，能與他人合作；知道科技探索及應用具有一定的道德規范，初步了解科學、技術、社會、環境的關系，具有保護環境、節約資源、促進可持續發展的責任感和實現中華民族偉大復興的使命感。

二、基于項目實施跨學科實踐分析

項目式學習是以建構主義、情境學習、社會交互和認知工具為理論基礎，通過集中關注學科或跨學科的核心概念和主題，設計驅動性問題，在學生自主或合作進行基于項目任務的問題解決過程中，實現學習和自主建構，生成知識和培養素養的一種教學模式?？鐚W科項目式學習是一種基于真實情境的探究性學習，以多任務、跨學科為核心特點，強調學習過程中的合作。在項目式學習過程中，學生全身心地投入真實問題的研究和解決之中，創造性地完成學習任務，將設計的文案或制作的實物作為項目成果進行公開展示與交流分享，從中獲取解決實際問題的能力，從更廣、更深、更結構化的層次對學生的綜合能力進行培養和提升。項目式學習主要包括提出問題（項目選題）、規劃方案（項目設計）、解決問題（項目執行）、評價反思（項目展示）四個環節。項目式學習的內涵和特點與跨學科實踐的理念融合，能夠指導跨學科實踐活動的設計和實施。

三、項目開發的策略

1.七年級以學校社團課程為依托，開發本土特色課程，組建社團學習和實踐活動，每周固定時間以社團為單位，組織社團課程學習，并與其他社團聯合開展跨學科實踐活動。例如我校組織社團參觀地質博物館，開展以“科學—理想—啟航”為主題的跨學科綜合實踐活動，讓學生在親身參與、實地參與實踐調查的過程中，發展跨學科運用知識的能力、實踐能力，培養積極認真的學習態度和樂于實踐、敢于創新的精神。學生在講解員的帶領下，以“宇宙、地球、生物、人類、資源”為主線進行實地參觀學習，了解地質地貌，包括土地資源、礦產資源，水資源等；了解地球形成、構造、演化的過程，進而知道地球的形成和發展、生命的起源和演化、板塊運動等自然演繹過程的相互關系。在參觀之后，組織學生撰寫調查參觀小結，以制作“我的參觀介紹”展板等形式進行展示和匯報。

2.八、九年級依托初中物理課程，以大單元教學設計為統領，基于課本設計實踐活動，在課堂授課過程嵌入“項目”，獲得物化形式的“小產品”。這里所指的“小產品”制作，并非簡單意義上的學生動手制作一個物品。教師需提前設計任務單，闡明科學原理、制作方法、建模計算、設計美化等方面，學生按照制作說明完成相關的任務，充分體現了陶行知的“做中學”理念。

比如讓學生利用一次性筷子，紙杯或塑料瓶，線，螺絲或鐵墊圈，記號筆，直尺等自制桿秤，并讓學生計算桿秤的量程。學生應用科學原理，動手設計、計算、測量、制作、反復試驗、美化，然后成品展示、編制使用說明等等。這樣的制作過程，所達到的效果不是單項物理實驗操作所能達到的，因為它需要多種技能整合在一起，體現了STEM教育理念。學生面對現實問題，運用所學的各學科知識，通過設計、建構、合作來解決問題。這種在參與、體驗過程中習得知識的方式對學生今后的長遠發展都會產生深刻影響。

教師要利用好教材中的實踐性作業。教材中有一些實踐性作業。在實踐性作業中應用項目式學習，可以提升學生的物理學科核心素養，拓展學生的思維能力，提升學生的創新能力和實踐能力。實踐性作業更加關注的是學生學習過程中的經歷和體驗，能夠促進知識的內化，讓學生更好掌握物理基礎知識，加深對物理知識的理解。

此外，教師要根據大單元設計理念，開發一些涵蓋范圍廣、綜合性強的大項目，來更好地鍛煉學生的能力。比如物理課程內容一級主題“運動和相互作用”“能量”，其中包含“機械運動和力”“電和磁”“能量、能量的轉化和轉移”“機械能”“電磁能”“能量與可持續發展”等二級主題?？梢栽O計一個大項目，以“大項目子任務”的形式涵蓋多個二級主題內容。

下面以“風力發電”為例呈現跨學科項目式學習的實施流程。風力發電包含很多物理知識（如力學、能量轉化、電磁感應原理等），還涉及工程制作，同時蘊含著使用清潔能源對社會發展的意義。因此筆者基于項目的跨學科實踐理念，圍繞初中“能量”和“運動與相互作用”一級主題設計“風力發電”大項目。該項目總體實施大致流程見圖1。

項目任務的完成，需要學生進行調查研究，例如詢問咨詢、查找相關資料（包括文字、圖片、音像資料等）、現場考察、實物查看、比較分析等。例如子任務“發展風力發電的意義”“風能利用與風力發電的歷史發展”，涉及日常生活中與物理有關的實際問題，體現“物理學與工程實踐”主題要求。子任務“風力發電的基本原理”“風力發電機組的性能與技術參數”使學生了解物理學為技術的發展提供科學原理的實例，例如法拉第電磁感應定律的發現為研制發電機提供了技術原理，空氣動力學中翼型技術為葉片升力提供技術支撐等；深入研究下去，這兩個子任務還涉及材料、軸承與連接系統、加速變速箱、制動、風向標等更加具體和專業的物理知識和工程實踐內容。子任務“發展風力發電的意義”“風能利用與風力發電的歷史發展”“風力發電技術與人類社會”中包含“物理學與社會發展”主題內容，了解人類開發和利用能源的歷程與社會發展的關系，引領學生認識和關注科學、技術、社會、環境之間的緊密聯系。此外，通過撰寫調查報告、交流討論等方式來呈現學習成果，有利于培養學生的科學精神，增強學生的人文底蘊，進一步發展學生的核心素養，培養學生的高階思維，讓學生增強創新意識，提升實踐能力，形成科學態度、科學世界觀，為學生多元發展、終身發展奠定基礎。成果評價也是非常重要的一環。對于設計成果或“產品”，可以開展現場點評、比賽等活動，從價值性、踐行性、效益性和創造性幾個視角來評價其實踐效度。評價時可以設計“評價量表”，采用小組自評、組間互評、教師（或專家）點評等多方評價形式，并滲透過程性評價，從而提高學生的集體意識和交流能力，增強學生學習物理的興趣和自信?？傊?，學生為了完成項目任務，需要主動收集資料、處理信息，在此過程中獲得知識。強烈的任務動機促使學生充分發揮自己的潛能，成為獨立思考者和自主學習者。學生分組合作，互相幫助、共享成果，團隊精神和合作競爭意識得到培養。成果的展示和評價，能夠讓學生獲得成就感，從而有效培養學生的自信心。

四、總結

“整合與發展的教育理念倡導加強學科間相互關聯，強調課程綜合化實施。”《課標》提出跨學科實踐，開發教材中的實踐活動，探索物理與工程整合的方法和路徑，是落實跨學科實踐要求的有效策略。以項目式學習為理論依據，筆者基于初中物理跨學科實踐下的項目，圍繞項目規劃、子任務的細化和解決、匯報展示、交流評價四個階段進行設計，支持學生參與實踐活動、開展小組合作學習、學習并應用物理原理、體驗工程式的設計和制作過程，了解科學、技術、社會和環境的關系。基于項目的初中物理跨學科實踐，可以促進學生核心素養的發展。廣大教師多嘗試開發，促進教學水平提高。

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2022年版）［M］.北京：人民教育出版社，2022.

［2］A NOVAK，J KRAJCIK.A case study of project-based learning of middle school students exploring water quality［J］.The Wiley Handbook of Problem-Based Learning，2019：551572.

［3］羅瑩，謝曉雨，韓思思，等.中學物理教學新模式：基于項目的教學［J］.課程·教材·教法，2021，41（6）：103109.

［4］楊杰，張華，趙斌鵬.指向科學本質培養的“家庭節能計劃”項目基于項目的初中物理教學實踐［J］.中小學教材教學，2022（3）：64—67，71.

［5］J KRAJCIK，N SHIN.Project-based learning.In Saw-yer，R.K.（Ed.），the Cambridge Handbook of the Learning Sciences，2nd Edition［M］.New York：Cam-bridge，2014.

［6］孫越，史藝，詹光奕，等.STEM理念下基于問題的學習探索與實踐——以“物體上滾實驗”為例［J］.物理教師，2020，41（2）：710.

［8］陳宗成，于海波.物理跨學科實踐的活動框架、設計原則及評價效度——《義務教育物理課程標準（2022年版）》研討系列三［J］.福建教育，2022（32）：2024.