基于項目化學習的初中物理和生物的跨學科實踐

摘要：21世紀的新綜合型人才要求具有創新精神與實踐能力。基于項目化跨學科實踐以具體項目學習為依托，綜合應用跨學科的方法和知識，解決實際問題，旨在培養學生的核心素養，激發創新精神，促進團結協作等綜合能力的提升，對學生的長遠發展具有重要的意義。

關鍵詞：跨學科實踐 項目化學習 理科教學

跨學科項目化學習是培養新綜合型人才的需要。跨學科實踐可以為學生建立知識之間的聯系，從而培養學生遷移、整合和綜合運用知識解決問題的能力，這些都符合培養學生21世紀能力的需要，21世紀能力通常包括批判性思維、溝通、協作、跨文化意識等。

我國當前基礎教育課程改革的目標是改變課程結構過于強調學科本位、科目繁多和缺乏整合的現狀，整體設置九年一貫的課程門類并設置綜合課程，加強知識與生活、社會和科技發展的聯系。跨學科學習將是本次課程改革的重點與亮點，重構課程體系是課程改革的關鍵。新課程改革要求培養學生的創新精神和實踐能力，以更好地服務于國家戰略和社會主義現代化建設。項目化學習的重要目的之一就是培養學生創造性地解決問題的能力，這與新課程改革的要求不謀而合。

由此，筆者以課程標準為指導，以具體項目化學習為依托，探索更易實施的物理和生物跨學科實踐策略，形成立體的學科融合模式，進一步深化跨學科實踐，增強學生對知識點的理解，提升學生的核心素養。

一、相關概念界定

（一）跨學科實踐

跨學科這一概念最早于1926年由伍德沃斯提出，主要指在真實情境中，注重不同學科之間內在邏輯，打破學科間壁壘，整合各學科之間的聯系，運用兩門或兩門以上學科的基本原理及方法，以解決現實問題，實現綜合性學習的過程。

（二）項目化學習

項目化學習即在教師的指導下，設計一個項目任務，促使學生主動探索現實世界的問題和挑戰，主要包含的核心要素有：主題、情境、活動、結論或物化成果。項目化學習指向學科中的核心概念，為相應學科中最本質及最核心的問題，需要學生在真實情境中探索。在理科教學中，教師可以某一知識點為基礎，從真實情境中的問題或現象出發，以小組合作的形式引導學生進行相應研究。

（三）基于項目化學習的跨學科實踐

基于項目化學習的跨學科實踐綜合了項目化學習和跨學科實踐的關鍵特征。項目化學習更加注重圍繞真實問題進行探索，跨學科學習更加注重學科整合。教師設計基于項目化學習的跨學科實踐時，應遵循跨學科實踐的立場，通過具體項目培養學生的跨學科實踐分析能力。整體設計應以跨學科真實問題為驅動，清晰地列出跨學科所需的核心素養及核心知識和能力，讓學生在持續深入地學習學科專業知識時，有從不同學科專家的視角看待、分析問題的能力。

二、項目化學習與跨學科實踐的契合點

項目化學習和跨學科實踐在教學模式、教學目的、教學方法和教學內容等方面存在較多的契合點。高度契合的特點使得項目化學習成為跨學科實踐的有力保證，為跨學科實踐教學有序高效地開展提供了科學可行的思路。

（一）教學模式的契合

跨學科實踐和項目化學習都以學生為中心，重點培養學生的核心素養和關鍵能力；都注重實踐和應用，能夠讓學生在實踐中掌握知識和能力；都注重多元化教學，能夠滿足不同學生的需求。因此，基于項目化學習的跨學科實踐應強調學生的主體地位，注重培養學生多方面的綜合能力。

（二）教學目的的契合

跨學科實踐的目的是：培養學生的綜合能力，提高學生解決問題的能力，創造性地開發跨學科產品。項目化學習目的是：通過真實情境下的驅動性問題，激發學生高階思維。教學目的方面的高度契合性，使得項目化跨學科實踐有的放矢，目標明確。

（三）教學方法的契合

跨學科實踐強調基于學生已有經驗，圍繞不同學科知識的交叉點設置教學情境；而項目化學習突出問題導向，要求解決真實情境中的問題。兩者均基于情境教學，后者更強調真實性。因此，基于項目化學習的跨學科實踐應強調設置真實的問題情境。

（四）教學內容的契合

跨學科實踐強調建立學科間的聯系，整合兩門或兩門以上學科的知識與方法進行教學；項目化學習要求以項目為依托讓學生掌握學科的關鍵知識和能力。前者較為籠統，容易造成實際教學時對不同學科知識的簡單疊加；后者較為聚焦，是綜合基于已有的核心素養、課程標準、學科關鍵知識這三類要素的教學。因此，基于項目化學習的跨學科實踐的內容設計應采用核心知識體系的設計方法。

三、基于項目化學習的跨學科實踐的實際教學意義

（一）以主題為線索，讓學生成為學習主體

開展項目化跨學科學習活動，突出問題導向，強調真實情境，設置項目任務驅動學生參與活動，注重“做中學”“學中用”，在體驗活動中充分發揮學生自主性，增強學生的合作能力和探究能力。可見，開展項目化跨學科學習是以主題為線索構建課程結構，讓學生真正成為學習的主體。

（二）打破知識壁壘，全方位多角度理解知識

中學階段多為分科教學，但知識之間互有聯系。利用項目化跨學科學習方式可以打破知識壁壘，有利于學生全方位多角度理解知識，培養學生運用跨學科的知識和方法分析和解決實際問題的能力，增強學生動手操作的實踐能力，培養學生積極樂觀的學習態度和勇于實踐、敢于創新的學習精神。

四、基于項目化學習的跨學科實踐的活動

為了有序高效地開展基于項目化學習的跨學科實踐，現將探究活動細化如下。

（一）確定主題

在設計跨學科項目化學習時，教師要以跨學科視角，通過確立項目，引導學生進一步站在跨學科的立場上進行分析。

首先，提出基于物理和生物跨學科實踐的真實問題。跨學科項目化學習的關鍵是提出真實問題。物理和生物學科與生活聯系緊密，其中的很多內容有交叉點。在教學設計時可以以這些交叉點為依托，結合真實情境，提出驅動型問題。

其次，問題解決必須指向培養學生的物理和生物學科核心素養，并以學科核心素養及其涵蓋的知識、能力為設計的依托。

下面以“神奇的眼睛”為例闡述如何進行基于項目化學習的物理和生物跨學科設計。

（二）確定目標

（1）了解人眼視物的原理。

（2）了解近視眼與遠視眼的成因和矯正方法，增強學生保護視力的意識。

（3）形成從物理學和生物學視角去分析問題、解決問題的意識。

（4）在跨學科項目化學習中培養學生的自主探究、團隊合作能力。

（三）教學準備

眼球模型、光具座、F光源、凸透鏡、凹透鏡和水透鏡等。

（四）課時安排

本課共安排4課時。

（五）項目設計方案

第一課時：了解視力情況（項目啟動階段）。

課時目標：（1）通過問卷調查了解我校中學生視力情況。

（2）通過查閱資料或訪問眼科醫生，了解常見眼睛疾病及表現。

情境搭建：眼睛是心靈的窗戶，我們都希望擁有一雙明亮的眼睛。可是身邊很多同學卻早早地戴上了眼鏡，給學習和生活帶來了不便。

驅動問題設置：你知道我校有多少同學近視嗎？你還知道哪些常見的眼睛疾病呢？

項目活動設計。

項目活動一：開展關于近視的調查問卷。

依據生物教材上預防近視“三要”“四不看”的原則，設計問卷內容。要求：①學生分組討論，將問卷分為視力現狀、不良的用眼習慣、保護眼睛的措施等幾部分。②每個小組明確自己要調查的內容，再組內討論設置具體題目形式。③小組成員團結協作制成整張問卷，利用問卷星軟件展開調查并做好后期的數據分析。

項目活動二：了解常見的眼科疾病。

分小組通過查閱書籍、電腦百度和訪問眼科醫生的方法，了解一些常見眼睛疾病：近視、遠視、散光、斜視、沙眼等，了解其表現和預防的方法。

成果展示與評價：小組代表通過PPT匯報調查問卷的數據及分析；展示常見眼睛疾病、表現和預防。通過生生互評了解信息，增強學生愛護眼睛意識。

教學反思與總結：題目設置精準、問題覆蓋面廣的問卷調查，對了解中學生視力情況有實際參考價值；通過對常見眼睛疾病的了解，增強了學生保護眼睛的意識。這些可以提高學生對本項目學習的興趣，增強項目研究的動力。

第二課時：人眼視物的原理（項目任務分解與實施）。

課時目標：（1）了解人眼的結構及作用。

（2）了解人眼視物的原理。

情境搭建：春游時，美麗的風景直入眼簾。我們能看到遠處重巒疊嶂，白云飄飄；也能看到路邊小花競相綻放、五彩繽紛。

驅動問題設置：正常人眼睛為什么既能看清遠處的物體，又能看清近處的物體？

項目活動設計。

項目活動一：認識眼睛的結構。

利用生物的“眼球模型”和生物學知識，小組合作從外向內逐個認識眼睛的結構及作用。

鞏固活動：“你指我說”。

一名學生指圖，另一名學生說出眼睛的相應位置和作用，加深對眼睛結構及作用的理解。

項目活動二：人眼視物的原理。

實驗1：凸透鏡（f=10 cm）成像。

討論：（1）對比照相機的底片，人眼視物時，物體在視網膜上成什么樣的像？

（2）為什么遠處和近處的物體都成像在視網膜上？

實驗2：測量厚薄程度不同的凸透鏡的焦距。

跨學科實踐：利用生物學知識了解人眼的晶狀體和睫狀體都有很強的自我調節能力，看遠近不同的物體，晶狀體的厚薄程度不同。看近處物體晶狀體較厚凸，對光線偏折作用較強，成像在視網膜上；看遠處物體晶狀體較扁平，對光線的偏折作用較弱，成像在視網膜上。

成果展示與評價：通過現場錄制學生實驗操作過程，再展示點評，可以提高學生實驗操作時的準確性和規范性。通過討論匯報可以促進學生語言表達能力和思維能力的提高。

教學反思與總結：兩個實驗是理解人眼視物原理的關鍵，在分析討論時教師要引導學生將實驗結論和人眼視物類比，并結合生物學科中眼睛結構的知識，加深對知識的理解。

第三課時：近視眼和遠視眼的成因及矯正（項目任務分解與實施）。

課時目標：（1）理解近視眼和遠視眼的成因及矯正。

（2）養成保護視力的好習慣。

情境搭建：通過調查問卷可知，我校中學生近視人數很多。周圍也有很多人有眼睛疾病，如遠視眼。

驅動問題設置：近視眼和遠視眼的成因是什么？又怎樣矯正呢？

項目活動設計。

項目活動一：近視眼和遠視眼的成因。

活動1：“測眼睛最近距離”。

操作：把教材從眼睛最遠處開始逐漸向最近處移動，直至移到能看清楚字的最近距離，并停留一分鐘，體會眼睛的感受。

活動2：談談近視眼和遠視眼的表現。

近視眼能看清近處物體，看不清遠處物體。

遠視眼能看清遠處物體，看不清近處物體。

實驗1：讓厚薄不同的凸透鏡成像在同一位置（像距相同），記錄物距。

實驗發現：像距相同時，厚凸的凸透鏡，物距小；扁平的凸透鏡，物距大。

點撥：厚凸的凸透鏡相當于近視眼的晶狀體；扁平的凸透鏡相當于遠視眼的晶狀體。

理論分析：厚凸的凸透鏡對光線的偏折作用強，近處的物體成像在“視網膜”上；扁平的凸透鏡對光線的偏折作用弱，遠處的物體成像在“視網膜”上。

實驗2：增大厚凸凸透鏡的物距，記錄像距；減小扁平凸透鏡的物距，記錄像距。

實驗發現：增大厚凸凸透鏡的物距，像距變小（成像在原位置前）；減小扁平凸透鏡的物距，像距變大（成像在原位置后）。

活動3：結合實驗現象解釋近視眼和遠視眼看不清物體的原因。

近視眼的晶狀體較厚，對光線的偏折作用較強，近處物體成像在視網膜上，遠處物體成像在視網膜前。

遠視眼的晶狀體較薄，對光線的偏折作用較弱，遠處物體成像在視網膜上，近處物體成像在視網膜后。

項目活動二：近視眼和遠視眼的矯正。

活動4：通過分析凸透鏡、凹透鏡對光線的作用，從理論上尋找近視眼和遠視眼的矯正方法。

實驗3：近視眼和遠視眼的矯正。

操作：在“近視眼”“遠視眼”前添加一個合適的透鏡，使光束會聚在“視網膜”上。

實驗發現：“近視眼”需要佩戴一個合適的凹透鏡；“遠視眼”需要佩戴一個合適的凸透鏡。

成果展示與評價：通過展示實驗操作，加深對近視眼和遠視眼成因的理解；通過同學間的討論和評價，將物理實驗和視力矯正建立聯系，使物理知識應用于實際生活。

教學反思與總結：動腦思考，動手實驗，動嘴表達，將凸透鏡和晶狀體建立聯系，將凸透鏡成像和眼睛視物做對比，增強知識的跨度和實際應用，體現物理的實際應用價值。

第四課時：項目的拓展和應用。

課時目標：（1）通過動手制作眼球模型，增強對人眼結構的認識。

（2）通過制作“晶狀體”模擬人眼視物，增強對人眼視物原理的認識。

（3）通過小論文的撰寫，養成保護視力的好習慣。

情境搭建：眼睛的重要性不言而喻，我們要愛護眼睛，保護視力。

驅動問題設置：根據凸透鏡成像特點，我們能自己制作“晶狀體”，模擬人眼視物嗎？

項目活動設計。

班級同學分小組活動。

活動1：利用黏土、泡沫小球、石膏、硅膠和玻璃球等材料制作眼球模型。

活動2：利用橡皮膜、pvc管等材料制作水透鏡，模擬眼睛視物。

活動3：撰寫保護視力小論文。

成果展示與評價：通過作品展示可以增強學生對眼睛結構和人眼視物原理的理解，增強動手動腦能力。通過論文的撰寫，可以增強學生愛眼護眼意識，并對在實際生活中愛眼護眼的具體行動提出指導意見。

教學反思與總結：通過跨學科實踐，增強學生對眼球結構的認識，有利于學生從生物學視角理解人眼視物原理，有利于增強學生的知識遷移能力，增強動手制作、理論聯系實際的能力。教師要提前準備材料，加強引導，幫助學生打開思路，找到解決問題的辦法。

總之，基于項目化學習的跨學科實踐可以很好地利用實際任務驅動，激發學生學習的積極性和主動性，增強團隊合作能力，促進學生綜合實踐能力的發展。

參考文獻：

［1］許亞桃，吳立寶，張京順.全球視野下的21世紀能力特征與啟示（下）［J］.中小學課堂教學研究，2021（3）：1-4，10.

［2］張華.論理解本位跨學科學習［J］.基礎教育課程，2018（22）：7-13.

責任編輯：趙瀟晗