基于項目的初中物理跨學(xué)科實踐教學(xué)

牛旌麗 陳靜靜 葉開婷

摘要：《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》提出跨學(xué)科實踐，開發(fā)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(biāo)中跨學(xué)科實踐要求的有效策略。以項目式學(xué)習(xí)為理論依據(jù)，提出初中物理與跨學(xué)科實踐情景下的項目，圍繞項目規(guī)劃、子任務(wù)實施、展示、交流評價四個階段進(jìn)行設(shè)計。筆者開發(fā)了適合課堂教學(xué)具體案例，并具體分析了該項目設(shè)計過程和意圖，闡述了科學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境的關(guān)系，總結(jié)出了物理學(xué)與其他學(xué)科有效整合的設(shè)計策略和實施路徑。

關(guān)鍵詞：初中物理? 跨學(xué)科實踐? 項目式學(xué)習(xí)? 項目開發(fā)

一、跨學(xué)科實踐主題分析

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱《課標(biāo)》）于2022年4月正式頒布。為了加強物理學(xué)與日常生活、工程實踐、社會發(fā)展等方面的聯(lián)系，《課標(biāo)》將“跨學(xué)科實踐”增加至義務(wù)教育物理課程內(nèi)容的五個一級主題之中?？鐚W(xué)科實踐，旨在提升學(xué)生解決復(fù)雜問題的綜合能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神?！翱鐚W(xué)科實踐”主題分為“物理學(xué)與日常生活”“物理學(xué)與工程實踐”“物理學(xué)與社會發(fā)展”三個二級主題?！翱鐚W(xué)科實踐”主題的內(nèi)容具有明顯的跨學(xué)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(guān)。這部分內(nèi)容關(guān)注物理學(xué)科與其他學(xué)科知識的結(jié)合，旨在發(fā)展學(xué)生跨學(xué)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(yǎng)學(xué)生積極認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度和樂于實踐、敢于創(chuàng)新的精神。跨學(xué)科實踐把真實的問題轉(zhuǎn)化為教學(xué)中可實施的實踐活動主題，圍繞主題進(jìn)行實地考察、調(diào)查研究、實驗探究、設(shè)計制作等多樣化的實踐活動，并取得相應(yīng)的實踐成果。學(xué)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(fù)雜性，學(xué)生在問題解決的過程中，必須調(diào)用不同學(xué)科知識，采用多種科學(xué)研究方法，親歷實踐，動手操作，充分發(fā)揮其創(chuàng)新精神?？鐚W(xué)科實踐為學(xué)生搭建了更加開放的學(xué)習(xí)平臺，是促進(jìn)核心素養(yǎng)落地的有效途徑。學(xué)生在物理課程學(xué)習(xí)及實踐活動中，能認(rèn)識到物理學(xué)是基于觀察、實驗、推理而形成的對自然現(xiàn)象的描述與解釋，能體會物理學(xué)對人類認(rèn)識的深化作用及對社會發(fā)展的推動作用；有學(xué)習(xí)物理的興趣，具有實事求是和嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，能與他人合作；知道科技探索及應(yīng)用具有一定的道德規(guī)范，初步了解科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境的關(guān)系，具有保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感和實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的使命感。

二、基于項目實施跨學(xué)科實踐分析

項目式學(xué)習(xí)是以建構(gòu)主義、情境學(xué)習(xí)、社會交互和認(rèn)知工具為理論基礎(chǔ)，通過集中關(guān)注學(xué)科或跨學(xué)科的核心概念和主題，設(shè)計驅(qū)動性問題，在學(xué)生自主或合作進(jìn)行基于項目任務(wù)的問題解決過程中，實現(xiàn)學(xué)習(xí)和自主建構(gòu)，生成知識和培養(yǎng)素養(yǎng)的一種教學(xué)模式?？鐚W(xué)科項目式學(xué)習(xí)是一種基于真實情境的探究性學(xué)習(xí)，以多任務(wù)、跨學(xué)科為核心特點，強調(diào)學(xué)習(xí)過程中的合作。在項目式學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生全身心地投入真實問題的研究和解決之中，創(chuàng)造性地完成學(xué)習(xí)任務(wù)，將設(shè)計的文案或制作的實物作為項目成果進(jìn)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(jié)構(gòu)化的層次對學(xué)生的綜合能力進(jìn)行培養(yǎng)和提升。項目式學(xué)習(xí)主要包括提出問題（項目選題）、規(guī)劃方案（項目設(shè)計）、解決問題（項目執(zhí)行）、評價反思（項目展示）四個環(huán)節(jié)。項目式學(xué)習(xí)的內(nèi)涵和特點與跨學(xué)科實踐的理念融合，能夠指導(dǎo)跨學(xué)科實踐活動的設(shè)計和實施。

三、項目開發(fā)的策略

1.七年級以學(xué)校社團(tuán)課程為依托，開發(fā)本土特色課程，組建社團(tuán)學(xué)習(xí)和實踐活動，每周固定時間以社團(tuán)為單位，組織社團(tuán)課程學(xué)習(xí)，并與其他社團(tuán)聯(lián)合開展跨學(xué)科實踐活動。例如我校組織社團(tuán)參觀地質(zhì)博物館，開展以“科學(xué)—理想—啟航”為主題的跨學(xué)科綜合實踐活動，讓學(xué)生在親身參與、實地參與實踐調(diào)查的過程中，發(fā)展跨學(xué)科運用知識的能力、實踐能力，培養(yǎng)積極認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度和樂于實踐、敢于創(chuàng)新的精神。學(xué)生在講解員的帶領(lǐng)下，以“宇宙、地球、生物、人類、資源”為主線進(jìn)行實地參觀學(xué)習(xí)，了解地質(zhì)地貌，包括土地資源、礦產(chǎn)資源，水資源等；了解地球形成、構(gòu)造、演化的過程，進(jìn)而知道地球的形成和發(fā)展、生命的起源和演化、板塊運動等自然演繹過程的相互關(guān)系。在參觀之后，組織學(xué)生撰寫調(diào)查參觀小結(jié)，以制作“我的參觀介紹”展板等形式進(jìn)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(xué)設(shè)計為統(tǒng)領(lǐng)，基于課本設(shè)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(chǎn)品”。這里所指的“小產(chǎn)品”制作，并非簡單意義上的學(xué)生動手制作一個物品。教師需提前設(shè)計任務(wù)單，闡明科學(xué)原理、制作方法、建模計算、設(shè)計美化等方面，學(xué)生按照制作說明完成相關(guān)的任務(wù)，充分體現(xiàn)了陶行知的“做中學(xué)”理念。

比如讓學(xué)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(xué)生計算桿秤的量程。學(xué)生應(yīng)用科學(xué)原理，動手設(shè)計、計算、測量、制作、反復(fù)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(dá)到的效果不是單項物理實驗操作所能達(dá)到的，因為它需要多種技能整合在一起，體現(xiàn)了STEM教育理念。學(xué)生面對現(xiàn)實問題，運用所學(xué)的各學(xué)科知識，通過設(shè)計、建構(gòu)、合作來解決問題。這種在參與、體驗過程中習(xí)得知識的方式對學(xué)生今后的長遠(yuǎn)發(fā)展都會產(chǎn)生深刻影響。

教師要利用好教材中的實踐性作業(yè)。教材中有一些實踐性作業(yè)。在實踐性作業(yè)中應(yīng)用項目式學(xué)習(xí)，可以提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，拓展學(xué)生的思維能力，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力。實踐性作業(yè)更加關(guān)注的是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的經(jīng)歷和體驗，能夠促進(jìn)知識的內(nèi)化，讓學(xué)生更好掌握物理基礎(chǔ)知識，加深對物理知識的理解。

此外，教師要根據(jù)大單元設(shè)計理念，開發(fā)一些涵蓋范圍廣、綜合性強的大項目，來更好地鍛煉學(xué)生的能力。比如物理課程內(nèi)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(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移”“機械能”“電磁能”“能量與可持續(xù)發(fā)展”等二級主題?？梢栽O(shè)計一個大項目，以“大項目子任務(wù)”的形式涵蓋多個二級主題內(nèi)容。

下面以“風(fēng)力發(fā)電”為例呈現(xiàn)跨學(xué)科項目式學(xué)習(xí)的實施流程。風(fēng)力發(fā)電包含很多物理知識（如力學(xué)、能量轉(zhuǎn)化、電磁感應(yīng)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(fā)展的意義。因此筆者基于項目的跨學(xué)科實踐理念，圍繞初中“能量”和“運動與相互作用”一級主題設(shè)計“風(fēng)力發(fā)電”大項目。該項目總體實施大致流程見圖1。

項目任務(wù)的完成，需要學(xué)生進(jìn)行調(diào)查研究，例如詢問咨詢、查找相關(guān)資料（包括文字、圖片、音像資料等）、現(xiàn)場考察、實物查看、比較分析等。例如子任務(wù)“發(fā)展風(fēng)力發(fā)電的意義”“風(fēng)能利用與風(fēng)力發(fā)電的歷史發(fā)展”，涉及日常生活中與物理有關(guān)的實際問題，體現(xiàn)“物理學(xué)與工程實踐”主題要求。子任務(wù)“風(fēng)力發(fā)電的基本原理”“風(fēng)力發(fā)電機組的性能與技術(shù)參數(shù)”使學(xué)生了解物理學(xué)為技術(shù)的發(fā)展提供科學(xué)原理的實例，例如法拉第電磁感應(yīng)定律的發(fā)現(xiàn)為研制發(fā)電機提供了技術(shù)原理，空氣動力學(xué)中翼型技術(shù)為葉片升力提供技術(shù)支撐等；深入研究下去，這兩個子任務(wù)還涉及材料、軸承與連接系統(tǒng)、加速變速箱、制動、風(fēng)向標(biāo)等更加具體和專業(yè)的物理知識和工程實踐內(nèi)容。子任務(wù)“發(fā)展風(fēng)力發(fā)電的意義”“風(fēng)能利用與風(fēng)力發(fā)電的歷史發(fā)展”“風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與人類社會”中包含“物理學(xué)與社會發(fā)展”主題內(nèi)容，了解人類開發(fā)和利用能源的歷程與社會發(fā)展的關(guān)系，引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識和關(guān)注科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境之間的緊密聯(lián)系。此外，通過撰寫調(diào)查報告、交流討論等方式來呈現(xiàn)學(xué)習(xí)成果，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，增強學(xué)生的人文底蘊，進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維，讓學(xué)生增強創(chuàng)新意識，提升實踐能力，形成科學(xué)態(tài)度、科學(xué)世界觀，為學(xué)生多元發(fā)展、終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)。成果評價也是非常重要的一環(huán)。對于設(shè)計成果或“產(chǎn)品”，可以開展現(xiàn)場點評、比賽等活動，從價值性、踐行性、效益性和創(chuàng)造性幾個視角來評價其實踐效度。評價時可以設(shè)計“評價量表”，采用小組自評、組間互評、教師（或?qū)＜遥c評等多方評價形式，并滲透過程性評價，從而提高學(xué)生的集體意識和交流能力，增強學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和自信?？傊瑢W(xué)生為了完成項目任務(wù)，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(wù)動機促使學(xué)生充分發(fā)揮自己的潛能，成為獨立思考者和自主學(xué)習(xí)者。學(xué)生分組合作，互相幫助、共享成果，團(tuán)隊精神和合作競爭意識得到培養(yǎng)。成果的展示和評價，能夠讓學(xué)生獲得成就感，從而有效培養(yǎng)學(xué)生的自信心。

四、總結(jié)

“整合與發(fā)展的教育理念倡導(dǎo)加強學(xué)科間相互關(guān)聯(lián)，強調(diào)課程綜合化實施。”《課標(biāo)》提出跨學(xué)科實踐，開發(fā)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(xué)科實踐要求的有效策略。以項目式學(xué)習(xí)為理論依據(jù)，筆者基于初中物理跨學(xué)科實踐下的項目，圍繞項目規(guī)劃、子任務(wù)的細(xì)化和解決、匯報展示、交流評價四個階段進(jìn)行設(shè)計，支持學(xué)生參與實踐活動、開展小組合作學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)并應(yīng)用物理原理、體驗工程式的設(shè)計和制作過程，了解科學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境的關(guān)系?；陧椖康某踔形锢砜鐚W(xué)科實踐，可以促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。廣大教師多嘗試開發(fā)，促進(jìn)教學(xué)水平提高。

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