探索跨學科融合教學 指向項目化深度學習

摘 要：項目式學習是通過項目研究、項目實施，由教師創設教學情境，以項目問題的生成、探究、解決及運用來培養學生的創新精神和實踐能力，以學生發展為本，全面提升核心素養的一種探究式教學方式。本文以物理與音樂跨學科融合課“旋律中的物理之美”教學為例，對跨學科融合項目式學習的實踐過程進行探索。

關鍵詞：項目式教學；教學實踐；跨學科融合

1 引言

項目式學習是一種探究式教學方式，它以教師創設的教學情境為基礎，通過項目研究與實施，圍繞項目問題的生成、探究、解決及運用過程，旨在培養學生的創新精神和實踐能力，同時堅持以學生發展為中心，全面提升學生的核心素養。^［1］項目式學習具有以下特點。

1.1 注重真實問題解決

項目式學習鼓勵學生通過自主探究、自主學習任務，加強知識學習與學生個人經驗、現實生活以及社會實踐之間的聯系。它注重真實學習情境的創設，使學生在“做中學”“用中學”以及“創中學”的過程中，不斷提升自己認識真實世界和解決真實問題的能力。

1.2 強調成果創意物化

項目式學習著重于通過解決問題來產出成果，以此體現項目的整體性和活動性。它鼓勵學生積極展示在項目式學習過程中所形成的物化成果，如項目研究報告、思維導圖、設計方案、制作模型及產品等，并引導所有參與者和公眾對這些成果進行深入的評價與分析。

1.3 注重過程記錄與評價

項目式學習特別關注學生的過程性數據，這些數據包括學生的日志、記錄、文稿等，它們共同構成了學生在項目進程中的真實記錄。基于這些項目記錄，教師能夠對學生表現做出客觀的評價。

“跨學科主題探究”類項目式教學，其核心在于精準定位學科交叉的切入點，通過深度融合的實踐教學活動，設計項目式學習任務。這一過程是根據問題解決和學習探究的實際需求，重新建構學科知識和技能結構，旨在引導學生開展自主、合作、探究的學習方式，從而促進學生的深度學習。^［2］此教學模式旨在提升學生綜合運用多學科知識來分析問題和解決問題的能力，并培養學生的跨學科核心素養。

2 物理與音樂跨學科融合，項目式教學實踐探索

下面以物理與音樂跨學科融合課例“旋律中的物理之美”來探索跨學科融合教學，指向項目式深度學習。

2.1 項目活動過程

2.1.1 任務一：探究音調的物理學本質

活動目標：通過吉他和手機音頻分析APP，探究音調與弦長的關系，認識樂器的普遍發聲原理——“駐波”。

活動內容：教師首先以學生用吉他演奏歌曲片段的情境作為引入，接著提出問題“音調的物理學本質是什么”，并以這一問題作為驅動，引導學生深入探究聲波的物理學本質（見表1）。

2.1.2 任務二：探究律學的物理學本質

活動目標：通過學生成果展示，了解音階的頻率規律；利用吉他和手機音頻分析軟件，探究并驗證“十二平均律”。

活動內容：教師通過展示學生成果，引導學生深入探究律學的物理學本質（見表2）。

2.1.3 任務三：“吹吸管 剪音階”挑戰賽

活動目標：學生小組運用本節課所學知識建構“吸管吹音階”模型，自主開發制作吸管音階并演奏。

活動內容：教師組織學生進行“吹吸管 剪音階”挑戰賽（見表3）。

2.1.4 任務四：“水杯琴”音樂會

活動目標：學生小組運用本節課所學知識建構“水杯音階”模型，自主開發制作水杯琴并演奏。

活動內容：教師組織學生舉辦“水杯琴”音樂會（見表4）。

2.2 活動成果交流

2.2.1 任務一的活動成果展示交流

成果1：教師通過讓學生用吉他演奏“晴天”這首歌曲作為課堂引入，以此激發學生的學習興趣，進而引導學生積極投入到后續的探究活動中。

成果2：測試人耳可聽聲范圍。利用真實生活情境并結合信息化技術（如手機軟件），教師鼓勵學生親自動手實踐，親身經歷并深入理解“聲波的物理學本質在于其頻率”這一知識的形成過程。

成果3：探究琴弦振動頻率的影響因素。課前，學生分組利用手機音頻分析軟件進行探究，旨在分析琴弦的長短、松緊、粗細三個因素與發聲頻率之間的關系，并在課堂上展示他們的探究成果。

成果4：自制演示“克拉尼圖形”的實驗裝置。課后，學生可以嘗試利用氣球、碗與實驗結合phyphox手機軟件，零成本自制“克拉尼圖形”并觀察圖形（見圖1）。

成果5：利用吉他驗證駐波公式。學生用卷尺測量弦長，結合手機音頻分析軟件得出“當弦長減半時，頻率翻倍，音高八度”這一律學規律，為后續自制樂器奠定理論基礎。

2.2.2 任務二的活動成果展示交流

在課堂上，學生小組講解預習成果，他們運用了中國古代律學中的瑰寶——“五度相生律”與“三分損益法”來探討并確定一個音程內的頻率規律。隨后，他們利用吉他作為實驗工具，通過實際操作來驗證和加深對“十二平均律”的理解。

成果：通過吉他驗證“十二平均律”。學生親自運用吉他結合手機音頻分析軟件，深入探究并驗證“十二平均律”的數學規律及其背后的物理本質。這一過程中不僅加深了學生對理論知識的理解，還培養了學生的科學態度與責任。

2.2.3 任務三的活動成果展示交流

學生小組在課堂上展示吸管音階的建模原理，參與“吹吸笛 剪音階”挑戰賽。

成果1：建構吸管吹音階模型。學生們根據已學的“駐波頻率與振動體長度的反比關系”以及“音程內各音的音高關系”，進行討論并建模，以確定吸管各音階位置。

成果2：當堂表演用吸管吹音階。學生歷經選材、計算、定音、試吹與制作等探究環節，深刻地認識到音調受發聲體材料、長短、橫截面積和松緊的影響，體會工藝發展的艱辛。學生自制樂器如圖2所示。

成果3：課后作業自制吸管排簫吹“歡樂頌”。學生課后繼續探究，成功制作吸管長號、吸管笛等樂器。

2.2.4 任務四的活動成果展示交流

學生在課堂上展示“水杯琴”的建模原理并演奏樂曲，開展“水杯琴”音樂會。

成果1：探究水杯發聲的振動體。學生通過實驗探究水杯發聲的振動體，并依據所學理論知識建構“水杯音階”模型，確定不同音高的水杯所需的水量。

成果2：自制“水杯琴”，并當堂演奏“粉刷匠”“洋娃娃與小熊跳舞”等。學生分組進行實驗，體驗測量、微調，試音、音準校對等各個探究環節，親歷制作“水杯琴”的過程。

成果3：課后自制“水杯琴”并演奏“孤勇者”。

成果4：課后探究性作業自制“黃瓜豎笛”（原創）。學生利用空氣柱振動發聲原理，在課后進行原創設計并成功自制能夠吹響的“黃瓜豎笛”（見圖3）。

2.3 各階段的評價內容和評價標準

基于學生在項目問題解決過程中的數據，筆者設計了各階段的評價內容和評價標準（見表5）。教師基于評價量表，在立項階段、實施階段以及展示交流與評價階段，客觀地開展學生自我評價、同學互評和教師評價。

3 結論

項目式學習的最終目標是落實核心素養的培養。本節課以核心素養為導向，設計并探索了一系列富有挑戰性的項目；以實驗操作為核心環節，激發學生的實踐探究興趣；借助信息技術的力量，成功搭建學科間融合的橋梁；并以項目式學習為基礎，積極打造綜合課程的新形態。通過本課程，學生得以親歷從仿制到自制樂器的完整探究過程，在真實情境中解決實際問題。整個制作過程不僅鍛煉了學生的動手操作能力，還逐步培養了他們嚴謹認真、實事求是和持之以恒的科學態度。

參考文獻

［1］周彩麗.青島三十九中：項目式教學，讓學習自然發生［J］.教育家，2017（12）：90-91．

［2］張惠鈺.高中物理項目式學習設計策略探討［J］.物理教師，2017，38（9）：26-28．