基于跨學(xué)科的物理項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)計(jì)“環(huán)保小屋”＊

王思琪，崔虹云，魏曉琪

（佳木斯大學(xué)理學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007）

0 引言

為促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，課程學(xué)習(xí)中倡導(dǎo)基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)或整合學(xué)習(xí)等方法，促進(jìn)學(xué)生基于真實(shí)情境下學(xué)科和跨學(xué)科問(wèn)題解決能力的發(fā)展，促進(jìn)學(xué)生素養(yǎng)的發(fā)展[1]。以培養(yǎng)核心素養(yǎng)為目標(biāo)的新課改為教學(xué)指明了方向，而核心素養(yǎng)的發(fā)展需要真實(shí)的情景，不是傳統(tǒng)的教師為學(xué)生創(chuàng)設(shè)的單一教學(xué)背景，故靠單一的學(xué)科知識(shí)很難發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。而“跨學(xué)科——項(xiàng)目式”是培養(yǎng)核心素養(yǎng)的一個(gè)重要途徑。初中物理是研究物質(zhì)世界的一門基礎(chǔ)學(xué)科，其與數(shù)學(xué)、思政等學(xué)科都存在著密切聯(lián)系，非常適合“跨學(xué)科——項(xiàng)目式”教學(xué)實(shí)踐。

1 “跨學(xué)科——項(xiàng)目式”的內(nèi)涵

“跨學(xué)科——項(xiàng)目式”是一種新型的教學(xué)組織模式，以學(xué)生為主體，通過(guò)大單元主題式小組合作學(xué)習(xí)，在解決問(wèn)題過(guò)程中，融入跨學(xué)科知識(shí)，打破學(xué)科之間的壁壘，培育學(xué)科綜合素養(yǎng)?！读x務(wù)教育藝術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》提出：“設(shè)立跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)，加強(qiáng)學(xué)科間相互關(guān)聯(lián)，帶動(dòng)課程綜合化實(shí)施，強(qiáng)化實(shí)踐性要求[2]?！笨梢?jiàn)“跨學(xué)科——項(xiàng)目式”具備以下特征：第一，知識(shí)的綜合性，“跨學(xué)科——項(xiàng)目式”涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，不同于以往分科教學(xué)的單一學(xué)科內(nèi)容，而是多門學(xué)科融合，組織成為新的學(xué)習(xí)內(nèi)容。第二，學(xué)習(xí)的實(shí)踐性，眾所周知項(xiàng)目式學(xué)習(xí)具有實(shí)踐性，通過(guò)驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力?？傊?，“項(xiàng)目式教學(xué)是學(xué)生綜合運(yùn)用多學(xué)科學(xué)習(xí)成就進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的一種綜合性、活動(dòng)性的教育實(shí)踐形態(tài)[3]?！?/p>

2 “跨學(xué)科——項(xiàng)目式”教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)

2.1 培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和人文精神

“跨學(xué)科——項(xiàng)目式”教學(xué)能夠培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的正確態(tài)度和求真務(wù)實(shí)的科學(xué)精神?！翱鐚W(xué)科——項(xiàng)目式”教學(xué)注重學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，在“跨學(xué)科——項(xiàng)目式”教學(xué)過(guò)程中學(xué)生的目光和興趣躍出書(shū)本，課內(nèi)學(xué)習(xí)與課外探究融為一體，學(xué)生內(nèi)部釋放出求知的熱情、琢磨的能量和探究的潛質(zhì)[4]。

“跨學(xué)科——項(xiàng)目式”教學(xué)對(duì)于人文精神的培養(yǎng)也有重要意義。物理學(xué)史本身可以激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情感以及追求真理的熱情。而“跨學(xué)科——項(xiàng)目式”教學(xué)通過(guò)讓學(xué)生動(dòng)手操作、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)更大程度地培養(yǎng)了學(xué)生求實(shí)、創(chuàng)新、奉獻(xiàn)的人文精神。

2.2 促進(jìn)學(xué)生的知識(shí)遷移能力和創(chuàng)新能力

傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)行分科教學(xué)，長(zhǎng)久以往造成學(xué)科的分離，學(xué)生綜合分析問(wèn)題的能力下降。物理作為一門自然科學(xué)與其他自然科學(xué)具有不可分割的聯(lián)系，當(dāng)然其與人文科學(xué)也具有一定聯(lián)系，比如，物理學(xué)史的學(xué)習(xí)就涉及歷史與思政。“跨學(xué)科——項(xiàng)目式”教學(xué)通過(guò)與其他學(xué)科相融合，促進(jìn)學(xué)生的知識(shí)遷移。

知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，需要的是創(chuàng)新人才。而現(xiàn)代教育卻用題海戰(zhàn)術(shù)抑制了學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的興趣，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中沒(méi)有得到心靈的飛翔，思想的靈動(dòng)，智慧的啟迪，最終沒(méi)有了創(chuàng)造[5]。而“跨學(xué)科——項(xiàng)目式”教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生的探究與創(chuàng)新能力為目標(biāo)，區(qū)別于傳統(tǒng)教育。

2.3 提高教師的教學(xué)能力與培養(yǎng)團(tuán)體意識(shí)

“跨學(xué)科——項(xiàng)目式”教學(xué)對(duì)教師存在著較高要求，不局限于物理知識(shí)與教學(xué)方法，對(duì)于其他學(xué)科的知識(shí)教師也要具備。同時(shí)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)過(guò)程中具有許多變數(shù)，教師的應(yīng)變能力在此過(guò)程中也會(huì)有所提升。

“跨學(xué)科——項(xiàng)目式”教學(xué)需要教師團(tuán)體協(xié)作，一個(gè)教師肯定不能具備所有學(xué)科的知識(shí)，因此需要教師團(tuán)體之間相互配合，在此過(guò)程中教師的團(tuán)體意識(shí)得到了培養(yǎng)。

3 “跨學(xué)科——項(xiàng)目式”教學(xué)的實(shí)施原則

3.1 結(jié)合學(xué)生實(shí)際

初中階段的學(xué)生在其認(rèn)知及思維發(fā)展方面都有其特點(diǎn)。初中生年齡一般在13～15 歲之間，處于形式運(yùn)算階段，具有抽象思維，能進(jìn)行假設(shè)性思維，能做一定概括，且在八年級(jí)進(jìn)行了一年的物理學(xué)習(xí)，有一定基礎(chǔ)。因此，在進(jìn)行“跨學(xué)科——項(xiàng)目式”教學(xué)時(shí)一定要考慮學(xué)生實(shí)際情況，所涉及的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題要符合最近發(fā)展區(qū)理論，應(yīng)該是“學(xué)生跳一跳可以夠得到”的，太過(guò)于簡(jiǎn)單會(huì)讓學(xué)生沒(méi)有探究的欲望，太難又會(huì)讓學(xué)生失去探究興趣。此外，學(xué)生個(gè)體存在差異，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮學(xué)生個(gè)體差異。

3.2 明確教學(xué)目的

教師需要明確“跨學(xué)科——項(xiàng)目式”教學(xué)的目的，不要為了跨學(xué)科而跨學(xué)科，這樣會(huì)造成教師與學(xué)生的負(fù)擔(dān)。大量的、內(nèi)容不明確的“跨學(xué)科——項(xiàng)目式”課程會(huì)加重學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力，甚至?xí)?dǎo)致學(xué)生知識(shí)混亂。因此，教師需要明確進(jìn)行此類教學(xué)的目的為提高學(xué)生各方面的能力。

3.3 采取多元評(píng)價(jià)

第一，要對(duì)項(xiàng)目過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)于方案設(shè)定、計(jì)劃實(shí)施、成果展示、交流合作等活動(dòng)過(guò)程給予科學(xué)地評(píng)價(jià)。第二，要采取多種形式進(jìn)行評(píng)價(jià)，應(yīng)該將過(guò)程性評(píng)價(jià)與結(jié)果性評(píng)價(jià)結(jié)合起來(lái)，還可以采用學(xué)生互評(píng)、通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行評(píng)價(jià)等方式。第三，評(píng)價(jià)主體要多元化，可以是班主任、學(xué)生、任課教師、家長(zhǎng)以及社會(huì)人員。

4 “跨學(xué)科——項(xiàng)目式”教學(xué)設(shè)計(jì)

【項(xiàng)目背景】

習(xí)近平總書(shū)記曾提出：“綠水青山就是金山銀山”。本文以“設(shè)計(jì)環(huán)保小屋”為教學(xué)設(shè)計(jì)主題，以提高學(xué)生的實(shí)踐探究能力，發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)生環(huán)保意識(shí)，設(shè)計(jì)過(guò)程中融合思政與藝術(shù)。以人教版九年級(jí)物理第二十二章——《能源與可持續(xù)發(fā)展》為主要教學(xué)案例，進(jìn)行探究。在此之前學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)了家庭電路及安全用電相關(guān)知識(shí)，已經(jīng)有了一定基礎(chǔ)。

【項(xiàng)目準(zhǔn)備階段】

選擇項(xiàng)目主題：針對(duì)能源與可持續(xù)發(fā)展，初中物理課標(biāo)要求能從能源開(kāi)發(fā)與利用的角度體會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要性。設(shè)計(jì)“環(huán)保小屋”需要考慮到許多問(wèn)題，例如：什么因素會(huì)影響發(fā)電效率？為什么實(shí)際發(fā)電量少于理論發(fā)電量？怎樣使“環(huán)保小屋”更加美觀？設(shè)計(jì)“環(huán)保小屋”的意義？這些問(wèn)題涉及物理、藝術(shù)、思政。

制定項(xiàng)目目標(biāo)：

物理概念：知道什么是一次能源和二次能源；知道可持續(xù)發(fā)展的重要性。

科學(xué)思維：通過(guò)“環(huán)保小屋”的制作，提高分析、歸納、整理能力。

科學(xué)探究：通過(guò)“環(huán)保小屋”的制作，提高學(xué)生科學(xué)探究能力與動(dòng)手操作能力。

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過(guò)本節(jié)課，培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保意識(shí)；培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和與人交流能力。

驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題在“跨學(xué)科——項(xiàng)目式”教學(xué)中起到引導(dǎo)學(xué)生的作用，要求問(wèn)題有新奇感、可行性、價(jià)值感、情境化、倫理性和可持續(xù)性[6]。在“設(shè)計(jì)環(huán)保小屋”項(xiàng)目中設(shè)計(jì)的一級(jí)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題和子問(wèn)題如表1所示。

表1 “設(shè)計(jì)環(huán)保小屋”“跨學(xué)科——項(xiàng)目式”教學(xué)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題及子問(wèn)題

建立項(xiàng)目小組，每個(gè)小組的具體劃分遵循“男女人數(shù)平均、查找資料并進(jìn)行梳理的能力互補(bǔ)、語(yǔ)言表達(dá)能力互補(bǔ)、學(xué)習(xí)積極性互補(bǔ)、實(shí)驗(yàn)探究思維能力及動(dòng)手能力互補(bǔ)”的基本原則[7]。

項(xiàng)目評(píng)價(jià)要采取多元評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)方式在“跨學(xué)科——項(xiàng)目式”教學(xué)中也十分重要。主要采取教師評(píng)價(jià)、學(xué)生評(píng)價(jià)、社會(huì)評(píng)價(jià)的形式。其中教師評(píng)價(jià)占40%，學(xué)生評(píng)價(jià)占40%，社會(huì)評(píng)價(jià)占20%。

【項(xiàng)目實(shí)施階段】

階段一：在這個(gè)階段教師為學(xué)生提供學(xué)習(xí)資料，在教師指導(dǎo)下學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，為后面的階段打下基礎(chǔ)。

教師為學(xué)生創(chuàng)設(shè)情境，播放人類利用能源的歷程以及太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)電的原理，提出驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題一和驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題二及其子問(wèn)題。啟發(fā)學(xué)生關(guān)注科學(xué)與環(huán)境之間的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到環(huán)境保護(hù)的重要性，認(rèn)同人與自然和諧共生理念。

階段二：

任務(wù)1：通過(guò)查找資料了解“環(huán)保小屋”特點(diǎn)、原理。

學(xué)生根據(jù)書(shū)籍、網(wǎng)絡(luò)等途徑了解“環(huán)保小屋”特點(diǎn)、原理，分組討論設(shè)計(jì)思路。各組設(shè)計(jì)小屋圖紙，在班內(nèi)分享，學(xué)生依據(jù)各組分享反思設(shè)計(jì)方案。

任務(wù)2：思考驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題三、四：怎樣高效設(shè)計(jì)“環(huán)保小屋”？使用什么材料進(jìn)行制作更加環(huán)保？什么因素會(huì)影響發(fā)電效率？使用什么裝飾“環(huán)保小屋”？

學(xué)生計(jì)算發(fā)電量，查閱資料，根據(jù)光照或風(fēng)力，計(jì)算出最佳的位置及角度。撰寫設(shè)計(jì)方案，根據(jù)搜集的資料及向?qū)＜艺?qǐng)教，分析實(shí)際發(fā)電量少于理論發(fā)電量的原因，想出解決辦法。通過(guò)裝飾“環(huán)保小屋”使藝術(shù)教育融入課堂，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)美、創(chuàng)造美。

【項(xiàng)目成果展示階段】

各小組進(jìn)行成果展示，可以采用多媒體、圖片、實(shí)物模型、文字等多種形式，在展示過(guò)程中其他小組認(rèn)真進(jìn)行評(píng)價(jià)。

【評(píng)價(jià)產(chǎn)品與反思階段】

展示結(jié)束后各組進(jìn)行組內(nèi)及組間評(píng)價(jià)，進(jìn)行自我反思。教師評(píng)價(jià)和反思教學(xué)過(guò)程，進(jìn)行總結(jié)。

5 結(jié)語(yǔ)

為培養(yǎng)社會(huì)所需要的人才，順應(yīng)物理核心素養(yǎng)要求，本文提出了基于跨學(xué)科的項(xiàng)目式教學(xué)并進(jìn)行了“環(huán)保小屋”的教學(xué)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了物理、藝術(shù)與思政的有機(jī)整合。