創新能力培養視域下初中物理跨學科教學策略研究

摘" 要：在當今社會對創新能力需求日益增長的背景下，初中物理教育不僅需要傳授基礎科學知識，還應注重學生創新思維的培養.文章探討了創新能力與初中物理跨學科教學之間的內在聯系，提出了整合多學科資源、組織實踐活動、支持學生自主探索以及利用數字技術革新教學方式等具體策略，旨在為教師提供實用指導，以期在實際教學中更好地激發學生的創新潛能，促進學生全面發展.

關鍵詞：創新能力；初中物理；跨學科

中圖分類號：G632""" 文獻標識碼：A""" 文章編號：1008-0333（2025）05-0086-03

收稿日期：2024-11-15

作者簡介：張云平，本科，中學一級教師，從事初中物理教學研究.

《義務教育物理課程標準（2022年版）》明確提出：物理教育應注重培養學生的創新意識和實踐能力，使學生能夠在學習過程中形成初步的科學研究能力.這一目標的提出，不僅強調了物理學科在培養學生創新能力方面的重要作用，也指出了當前教育改革的一個重要方向——跨學科教學.在初中物理教學中，實施跨學科教學可以幫助學生建立起更加全面和系統的知識體系，增強他們對物理概念的理解和應用能力.

1" 創新能力與初中物理跨學科教學的邏輯關系

創新能力與初中物理跨學科教學之間存在著密不可分的邏輯關系.創新能力不僅是個人發展和社會進步的關鍵驅動力，也是現代教育追求的核心目標之一.初中物理作為一門基礎自然科學，其內容豐富、應用廣泛，為培養學生的創新意識提供了天然土壤.跨學科教學作為一種有效的教學模式，能夠將物理知識與其他學科知識有機融合，促進學生從多角度、多層次理解物理現象及其背后的科學原理，進而激發學生的創新思維和實踐能力.換言之，創新能力是初中物理跨學科教學的直接成果，而跨學科教學則是培養創新能力的有效途徑［1］.學生在跨學科教學中可以深化對物理知識的理解，還可以在解決實際問題的過程中鍛煉創新思維，這種相互促進的關系使跨學科教學成為實現教育目標的重要手段.

2" 指向創新能力培養的初中物理跨學科教學策略

2.1" 整合學科資源，構建創新知識框架

在初中物理教學中，跨學科資源整合是提升學生創新能力的重要途徑.通過將物理知識與數學、歷史、生物等其他學科知識相結合，教師可以為學生提供一個更加全面和系統的知識框架［2］.這一方法可以幫助學生更好地理解物理概念，還能激發他們的創新思維和實踐能力.教師需要在教學設計中充分考慮各學科之間的聯系，精心選擇和整合相關資源，設計綜合性教學活動，引導學生從多角度思考和解決問題.

以滬科版八年級物理第四章《神奇的透鏡》為例，教師可以將歷史知識融入物理教學中，增強學生對透鏡學習的興趣.具體來說，教師可以通過講述透鏡在人類歷史上的重要地位和發展歷程來開啟本章課程.教師從古埃及人利用透鏡聚焦陽光點燃火種的故事講起，不僅展示了透鏡最早的實用價值，也體現了人類早期對自然界的探索精神.接著，教師可以介紹中世紀歐洲修道院僧侶使用放大鏡輔助閱讀手稿的情景，這不僅反映了透鏡在教育和文化傳承中的作用，也揭示了當時人們對于知識的渴望和追求.隨后，教師講述近代科學家如伽利略和牛頓如何利用透鏡發明望遠鏡和顯微鏡的故事，特別是伽利略首次用望遠鏡觀測天體，牛頓通過三棱鏡分解太陽光譜，這些成就不僅極大地推動了科學的進步，也改變了人類對宇宙的認知.借助這些生動的歷史故事，教師可以幫助學生建立起透鏡與人類文明進步之間的聯系，激發他們對科學探索的熱情.

教師也可以將生物學知識融入透鏡的教學，拓寬學生對透鏡應用的認識.在講解透鏡的工作原理后，教師可以介紹顯微鏡和望遠鏡這兩種常見的光學儀器，討論它們在生物學研究中的重要作用.具體操作中，教師可以準備一些顯微鏡下的細胞圖片或視頻，讓學生觀察細胞的結構和運動，討論顯微鏡的工作原理及其在生物學研究中的應用.教師還可以引導學生制作簡易顯微鏡，使用放大鏡和透鏡組合來觀察微觀世界.

2.2" 設計實踐活動，激發創新思維火花

設計實踐活動是培養學生創新思維的重要途徑.學生在實踐活動中能親身體驗物理學原理的應用，還能在動手操作中發現問題、解決問題，激發他們的創新意識.實踐活動還可以增強學生的動手能力，促進其批判性思維的發展，使他們在面對新問題時能夠靈活運用所學知識提出創新性解決方案［3］.

例如，在教授八年級物理《認識浮力》這一節時，教師可以開展一個名為“水上樂園”的項目式學習活動，該項目旨在讓學生以小組形式，設計并制作一個能夠在水中穩定漂浮的模型.這個項目不只是一個物理實驗，更是一個跨學科的任務，它要求學生整合數學、化學和生物學知識，全面理解和應用浮力原理.具體而言，在設計階段，學生需要利用數學知識計算模型的體積和密度，確保模型能夠漂浮在水面上；在選擇材料時，可以通過化學實驗比較不同液體（如清水、鹽水、糖水）的密度差異，從而優化模型的浮力性能.學生還可以借鑒水生植物的結構特點，設計出更符合流體力學原理的模型外形，以減少阻力，提高模型的穩定性.

教師也應該鼓勵學生自主設計實驗，深入探究浮力現象背后的物理原理.教師可以布置一個開放性實驗任務，讓學生自行設計實驗方案，研究浮力的大小與哪些因素有關.在這一過程中，學生可以選取不同材質和形狀的物體，分別測量它們在水中的浮力，記錄實驗數據.教師可以提供一些基本的實驗材料，但具體的實驗步驟和方法完全由學生自己決定.例如，學生可能會想到用不同濃度的鹽水來改變液體的密度，觀察物體在不同密度液體中的浮力變化，或者嘗試用不同形狀的物體，探討形狀對浮力的影響.在自主實驗過程中，學生能深刻理解浮力的物理原理，還能培養獨立思考和解決問題的能力.

2.3" 強化團隊合作，促進跨學科思維碰撞

在跨學科概念融入初中物理教學的過程中，強化團隊合作可以有效促進學生跨學科思維碰撞.團隊合作有助于學生深化對物理概念的理解，培養他們的合作精神和溝通能力，還可以激發學生的創造力，使他們在交流和討論中產生新的想法和解決方案.

在九年級物理《能量、材料與社會》這一章，教師應將具有不同學習能力的學生分為同一小組，形成多樣化的知識和技能組合.例如，教師可以根據學生的興趣和特長，將擅長物理的學生、喜歡化學的學生、對生物感興趣的學生分配到同一個小組.這樣，每個小組內部就能形成一個多元化的知識結構.然后，教師可以給每個小組分配一個具體的任務，比如研究“太陽能的利用與環境保護”.在這個任務中，擅長物理的學生可以負責解釋太陽能的轉換原理，喜歡化學的學生可以研究太陽能電池的工作機制，對生物感興趣的學生可以探討太陽能在農業中的應用.明確的分工合作可以讓學生充分發揮各自的特長，還能在交流中學習其他領域的知識，促進跨學科思維的形成.

教師也可以組織跨學科小組討論活動.當講授到“新能源的開發與利用”或“環保材料的開發”等內容時，教師首先可以通過課堂講解的方式，向學生介紹相關領域的基礎知識和發展現狀，如太陽能、風能、水能等可再生能源的工作原理及其環境效益，以及生物降解塑料、竹纖維等環保材料的特點和應用前景.接下來，教師可以布置一項研究任務，讓學生們以小組的形式，圍繞選定的主題自主搜集資料并完成一份研究報告.在這個過程中，學生需要結合物理、化學、地理等多個學科知識，對特定的問題進行深入探究.例如，在研究“新能源的開發與利用”時，學生不僅要了解各種新能源的技術特點，還要考慮其經濟成本、環境影響和社會接受度等因素.在探討“環保材料的開發”時，需關注材料的生命周期評價、回收再利用的可能性等問題.教師要鼓勵學生運用互聯網資源，查找權威的數據和文獻，提高報告的專業性和可信度.討論結束后，每個小組將有機會在全班面前展示自己的研究成果，其他同學作為聽眾參與討論，提出疑問或建議.

2.4" 運用數字技術，創新教學手段與方法

在創新能力培養視域下，運用數字技術是提升初中物理跨學科教學效果的關鍵舉措.隨著信息技術的飛速發展，數字技術為教學提供了更加豐富多樣的工具和平臺，教學內容可以通過多媒體、虛擬實驗室、在線課程等形式展現，極大地增強了教學的互動性和趣味性.教師需要掌握和運用各類數字教育資源，如物理仿真軟件、在線教學平臺等，設計與物理相關的跨學科項目.

以滬科版八年級物理《探索宇宙》這一節為例，教師可以通過引入虛擬實驗室的方式，增強學生的實踐體驗.利用專業的天文軟件，如Stellarium或Celestia，教師可以創建一個互動式的教學環境，讓學生親身體驗宇宙探索的過程.這些軟件能夠模擬太陽系內的天體運動，包括行星繞太陽公轉、衛星繞行星旋轉等現象.學生可以看到動態的天體運行軌跡，還可以調整觀測時間、地點和視角，以獲得不同的觀察效果.例如，學生可以設置特定的時間點，觀察地球和火星的位置變化，理解行星間的相對運動，或調整視角，從地球上看太陽系的整體布局，從而更好地理解太陽系的結構.這種互動式的教學方式能夠加深學生對物理定律的理解，激發他們的好奇心和探索欲，鼓勵學生思考行星運動背后的物理原理，如開普勒定律和牛頓萬有引力定律.

結合多媒體資源拓寬知識視野也是提升教學效果的有效手段.教師可以充分利用多媒體資源，將物理知識與藝術、文學等領域相結合，拓寬學生的知識視野.例如，在介紹恒星生命周期時，教師可以播放NASA發布的關于恒星演化的視頻資料，這些視頻通常包含高質量的動畫和解說，能夠幫助學生直觀理解恒星從誕生到消亡的全過程.教師還可以選取與宇宙探索相關的文學作品片段，如劉慈欣的科幻小說《三體》中描述的三體星系結構，引導學生思考人類對于未知世界的想象與科學探索之間的關系.這樣的教學設計能讓學生從科學的角度認識宇宙，還能感受到科學與人文之間的深刻聯系，激發對科學的興趣和對人文精神的追求.

3" 結束語

綜上所述，創新能力培養與初中物理跨學科教學相輔相成，共同推動教育的深度變革.教師應整合學科資源，讓學生在多學科視角下構建知識體系，提高知識的綜合運用水平；設計實踐活動，使學生在實際操作中體驗科學探究的樂趣，培養實踐能力和解決問題的能力；強化團隊合作，促進學生間的交流與協作，幫助他們在思維碰撞中產生新的創意.數字技術的應用，為物理教學帶來了全新的教學手段，使抽象的概念變得直觀易懂，提升了教學效率.

參考文獻：［1］ 張茂.初中物理課程中跨學科整合的實踐與反思［J］.學周刊，2024（29）：65-67.

［2］ 陳國榮，葉成林.新課程理念下初中物理跨學科教學實踐探索［J］.新課程教學（電子版），2024（10）：40-42.

［3］ 詹友琳.面向跨學科的初中物理單元作業設計［J］.家長，2024（14）：82-84.

［責任編輯：李" 璟］