基于問題解決的初中物理跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)策略

摘" "要：項(xiàng)目式問題解決能夠促進(jìn)學(xué)生在真實(shí)情境中綜合運(yùn)用物理知識(shí)與技能，培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科思維和創(chuàng)新能力；可以拓展學(xué)生對(duì)物理知識(shí)在工程實(shí)踐、社會(huì)問題和自然現(xiàn)象中的應(yīng)用認(rèn)知，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作、溝通和解決問題的能力，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)和興趣，提升學(xué)習(xí)效果。因此，初中物理教學(xué)中采用項(xiàng)目式問題解決的跨學(xué)科教學(xué)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)和核心能力具有積極意義。在初中物理的跨學(xué)科項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，實(shí)踐作業(yè)是連接理論與現(xiàn)實(shí)、激發(fā)學(xué)生興趣與創(chuàng)新精神的重要環(huán)節(jié)，需要將課堂上學(xué)到的物理概念和原理應(yīng)用到實(shí)際問題中，從多學(xué)科角度出發(fā)，探索問題的全面解決方案。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目式；跨學(xué)科實(shí)踐；核心素養(yǎng)；實(shí)踐作業(yè)

在2022年4月發(fā)布的《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中，強(qiáng)調(diào)了以增強(qiáng)學(xué)生核心能力為教學(xué)目標(biāo)，并引入了“跨學(xué)科實(shí)踐”作為一級(jí)主題。該課程標(biāo)準(zhǔn)要求至少10%的教學(xué)時(shí)間應(yīng)專門用于開展跨學(xué)科主題的學(xué)習(xí)[ 1 ]?！翱鐚W(xué)科實(shí)踐”旨在展現(xiàn)物理學(xué)科的綜合性和實(shí)踐性，創(chuàng)建一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，連接物理學(xué)科知識(shí)與工程應(yīng)用、社會(huì)關(guān)注點(diǎn)以及日常生活中的自然現(xiàn)象，從而促進(jìn)學(xué)生通過整合不同學(xué)科的知識(shí)來探索和解決問題，進(jìn)一步提升他們的核心能力，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

在物理的跨學(xué)科實(shí)踐中，結(jié)合實(shí)際工程問題的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)方式具有重大的探索意義，讓學(xué)生在實(shí)際工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、實(shí)施和評(píng)估、制作工程產(chǎn)品的環(huán)節(jié)中學(xué)習(xí)，融合應(yīng)用多學(xué)科的知識(shí)，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科實(shí)踐學(xué)習(xí)。

1" 關(guān)注項(xiàng)目式跨學(xué)科教學(xué)的多維度

1.1" 關(guān)注項(xiàng)目式跨學(xué)科教學(xué)的跨學(xué)科性

初中物理的跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)強(qiáng)調(diào)“跨”字，即突破各學(xué)科之間的界限，擺脫本學(xué)科的限制。為了實(shí)現(xiàn)這種跨學(xué)科性，初中物理教學(xué)應(yīng)該與其他學(xué)科密切聯(lián)系，運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際生活問題?？鐚W(xué)科性是初中物理跨科實(shí)踐教學(xué)的重要特點(diǎn)之一，教師在設(shè)計(jì)和實(shí)施跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)時(shí)，應(yīng)充分考慮這一特點(diǎn)，以物理教材為基礎(chǔ)，通過與日常生活的關(guān)聯(lián)加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的實(shí)用性，采用主題式或項(xiàng)目式的方式進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。

例如，近期福州地區(qū)地震多發(fā)，學(xué)生親身體驗(yàn)過地震的過程與地震疏散過程，基于實(shí)際情境出發(fā)，教師可以從跨學(xué)科視角設(shè)計(jì)課程“設(shè)計(jì)并制作簡(jiǎn)易電子地震簡(jiǎn)報(bào)器”?；顒?dòng)一：調(diào)研相關(guān)信息?；ブ鷮W(xué)習(xí)小組通過查找資料，了解地震產(chǎn)生的原因、發(fā)生地震時(shí)的特征及已有的預(yù)警方法?；顒?dòng)二：嘗試設(shè)計(jì)。在教師的指導(dǎo)下學(xué)習(xí)相關(guān)傳感器（如壓力傳感器、聲波傳感器等）的特性，嘗試設(shè)計(jì)電路并進(jìn)行小組內(nèi)分享，分析設(shè)計(jì)電路的科學(xué)性與可操作性并優(yōu)化。活動(dòng)三：材料選擇、實(shí)際制作與功能性測(cè)試。學(xué)習(xí)小組根據(jù)優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案，選擇適當(dāng)?shù)膫鞲衅骱蛨?bào)警裝置進(jìn)行組裝和測(cè)試，并調(diào)節(jié)靈敏度?；顒?dòng)四：作品展示與相互評(píng)價(jià)。讓學(xué)生在課堂上介紹工作原理，展示工作過程，并進(jìn)行小組互動(dòng)式的評(píng)價(jià)打分。這樣的跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)可以提高學(xué)生的問題意識(shí)和應(yīng)用物理知識(shí)解決問題的能力，提高對(duì)前沿物理技術(shù)的了解和應(yīng)用能力，同時(shí)培養(yǎng)他們的科技創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作精神，更好地適應(yīng)未來社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)。

1.2" 關(guān)注項(xiàng)目式跨學(xué)科教學(xué)的實(shí)踐性

注重項(xiàng)目式跨學(xué)科教學(xué)的實(shí)踐性意味著讓學(xué)生親身參與物理探究活動(dòng)，學(xué)生在項(xiàng)目式任務(wù)驅(qū)動(dòng)的引導(dǎo)下，通過知識(shí)建構(gòu)和動(dòng)手實(shí)踐的方式完成學(xué)習(xí)任務(wù)，將學(xué)習(xí)方式從被動(dòng)的課堂學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橐哉n內(nèi)外結(jié)合的實(shí)踐為主的主動(dòng)學(xué)習(xí)方式。學(xué)生能夠親身參與、運(yùn)用物理相關(guān)知識(shí)，并結(jié)合其他學(xué)科知識(shí)進(jìn)行綜合應(yīng)用實(shí)踐。讓學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐中培養(yǎng)樂于實(shí)踐、勇于創(chuàng)新的學(xué)習(xí)品質(zhì)，提升在解決問題、協(xié)作以及創(chuàng)新方面的能力。

1.3" 關(guān)注項(xiàng)目式跨學(xué)科教學(xué)的的前沿性和思政融合

項(xiàng)目選取可以注重選取部分科學(xué)前沿研究?jī)?nèi)容，擴(kuò)大學(xué)生視野，讓學(xué)習(xí)不再局限于教材所涵蓋的內(nèi)容。進(jìn)而讓學(xué)生在對(duì)前沿科學(xué)的了解，探究和實(shí)踐中，加強(qiáng)愛國(guó)主義教育，培養(yǎng)學(xué)生建設(shè)國(guó)家的使命感，建立正確的科學(xué)觀與世界觀。

例如，以學(xué)習(xí)、解釋、探究“天宮課堂”中的相關(guān)實(shí)驗(yàn)為項(xiàng)目，任務(wù)一：學(xué)生團(tuán)隊(duì)通過自主學(xué)習(xí)和研究，閱讀相關(guān)文獻(xiàn)、觀看相關(guān)視頻等方式了解天宮空間實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)背景、目標(biāo)。任務(wù)二：學(xué)生團(tuán)隊(duì)選擇一項(xiàng)天宮課堂中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入學(xué)習(xí)和分析。例如，他們可以選擇“微重力下液體行為”“空間種植實(shí)驗(yàn)”或其他感興趣的實(shí)驗(yàn)。團(tuán)隊(duì)成員可以分工合作，每個(gè)人負(fù)責(zé)研究和解析一個(gè)實(shí)驗(yàn)。任務(wù)三：學(xué)生團(tuán)隊(duì)根據(jù)所選擇的實(shí)驗(yàn)，使用常見實(shí)驗(yàn)器材和材料，設(shè)計(jì)并展示一個(gè)可以在地球環(huán)境下完成的簡(jiǎn)化或模擬實(shí)驗(yàn)。任務(wù)四：引導(dǎo)學(xué)生從“天宮課堂”項(xiàng)目中深刻理解中國(guó)航天事業(yè)的偉大成就，思考中國(guó)航天事業(yè)對(duì)國(guó)家的意義和貢獻(xiàn)。

項(xiàng)目式跨學(xué)科教學(xué)是當(dāng)前教育領(lǐng)域的一個(gè)前沿趨勢(shì)，引導(dǎo)學(xué)生緊跟科技領(lǐng)域的最新進(jìn)展，理解科技發(fā)展的趨勢(shì)和方向。不僅能夠激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣和好奇心，更能夠增強(qiáng)他們主動(dòng)探索未知、積極參與科技創(chuàng)新的意識(shí)，培育學(xué)生具備面向未來的創(chuàng)新精神和廣闊的國(guó)際視野。同時(shí)其兼具課程思政性，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，民族自豪感和愛國(guó)情懷[ 2 ]。

2" 跨學(xué)科實(shí)踐理念下的項(xiàng)目式實(shí)踐課程設(shè)計(jì)探索

2.1" 以項(xiàng)目式問題為導(dǎo)向，在“做”中學(xué)，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)

用項(xiàng)目式問題為課堂學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)任務(wù)，讓學(xué)生在項(xiàng)目設(shè)計(jì)及動(dòng)手實(shí)踐中，自主地進(jìn)行探究和建構(gòu)知識(shí)，運(yùn)用知識(shí)。例如，關(guān)于初中物理項(xiàng)目式跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)——制作簡(jiǎn)易潛水艇，可以設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)如下，任務(wù)一：通過查找潛水艇運(yùn)行原理的相關(guān)視頻和材料，了解潛水艇的主要工作過程與主要結(jié)構(gòu)。任務(wù)二：學(xué)習(xí)并探究“浮與沉”相關(guān)知識(shí)，結(jié)合物理原理和工程要求，設(shè)計(jì)潛水艇的結(jié)構(gòu)，如潛水艇主體、排水和進(jìn)水裝置。任務(wù)三：選擇并尋找制作所需材料和工具。任務(wù)四：制作簡(jiǎn)易潛水艇，并展示效果。

以問題為導(dǎo)向、以實(shí)踐為重點(diǎn)的教學(xué)方法能夠促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)其批判性思維和解決問題的能力。通過參與實(shí)際項(xiàng)目，學(xué)生能夠在探索中建構(gòu)知識(shí)、提升技能，并將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生活中，為其全面發(fā)展和未來的學(xué)習(xí)與工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.2" 豐富作業(yè)形式，在“悟”中用，推動(dòng)發(fā)展實(shí)際應(yīng)用知識(shí)的能力

跨學(xué)科實(shí)踐作業(yè)則是引導(dǎo)學(xué)生跨學(xué)科實(shí)踐的重要方式，課程中根據(jù)教學(xué)需要布置課前、課中或者課后的跨學(xué)科實(shí)踐作業(yè)，讓學(xué)生通過自主思考和創(chuàng)新，分析、制作具體實(shí)踐項(xiàng)目，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際的創(chuàng)意設(shè)計(jì)，參與項(xiàng)目式實(shí)踐，解決實(shí)際問題。

列舉兩個(gè)實(shí)例，例1：某大橋上的環(huán)衛(wèi)工人們正加班加點(diǎn)地撒鹽化雪。為了尋找答案，學(xué)生可以進(jìn)行以下實(shí)踐：使用冰箱中的模具自制小冰塊，每隔1 min就測(cè)量水的溫度，并觀察其狀態(tài)的變化。仔細(xì)體會(huì)凝固過程中的特點(diǎn)。待所有水完全凝固后，取出等量的冰塊，并分別放入相同的容器中，一部分加鹽，一部分不加鹽。觀察冰塊的熔化情況，通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象自主歸納分析晶體熔點(diǎn)可能的影響因素，并分析“撒鹽化雪”的原理。例2：倉山區(qū)萬達(dá)廣場(chǎng)附近有一個(gè)H型地下通道（如圖1所示），中間過道會(huì)面臨通風(fēng)系統(tǒng)不好的問題。如果你是工程師，將如何設(shè)計(jì)？請(qǐng)?jiān)趫D2中H型地下通道結(jié)構(gòu)圖中畫出大致圖樣，并說明理由。

在這種教學(xué)模式下，作業(yè)變得形式多樣，不僅提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)趣味性和主動(dòng)性，也有效支持了教育“雙減”政策的推行，減少學(xué)生的家庭作業(yè)和課外輔導(dǎo)的負(fù)擔(dān)，同時(shí)更是作為跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)課堂外的進(jìn)一步延伸。通過參與這些課后實(shí)踐作業(yè)，學(xué)生可以在真實(shí)的學(xué)習(xí)場(chǎng)景中進(jìn)行探索和實(shí)踐，從而深入理解物理相關(guān)的原理與概念，提高運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

3" 跨學(xué)科實(shí)踐理念下更新評(píng)價(jià)方式的探索

跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)的設(shè)計(jì)除了關(guān)注教師的教、學(xué)生的學(xué)，更要關(guān)注課堂教過程和作業(yè)評(píng)價(jià)方式的更新，重視實(shí)踐教學(xué)中“評(píng)價(jià)”對(duì)于教學(xué)的重要指導(dǎo)意義，推動(dòng)學(xué)生更深入?yún)⑴c項(xiàng)目式問題的研究和項(xiàng)目制作。多樣化的評(píng)價(jià)方式可以考察學(xué)生的理論知識(shí)、實(shí)際操作能力以及創(chuàng)新能力，更好地滿足跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)的需求。通過引入同行評(píng)價(jià)、自評(píng)價(jià)、項(xiàng)目作業(yè)展示等多種評(píng)價(jià)方式，能夠更全面地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展，提升教學(xué)效果。

例如實(shí)踐項(xiàng)目作品的評(píng)價(jià)，可以通過設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)量表的形式，讓學(xué)生進(jìn)行自評(píng)和互評(píng)。以“設(shè)計(jì)并制作潛水艇”的評(píng)價(jià)量表為例，如表1。

通過項(xiàng)目評(píng)價(jià)量表的使用，可以客觀地評(píng)估不同項(xiàng)目的完成情況，避免了主觀偏見的影響。同時(shí)評(píng)價(jià)的過程能夠?yàn)閷W(xué)生提供一個(gè)展示自己的平臺(tái)，讓他們能夠在完成項(xiàng)目的過程中，通過報(bào)告、展示等形式，向同學(xué)和老師展示自己的成果，增強(qiáng)學(xué)生的成就感，自信心、協(xié)作能力，也在相互評(píng)價(jià)的過程中，培養(yǎng)學(xué)生的批判思維和科學(xué)態(tài)度，助力核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)的落地。

4" 結(jié)語

以項(xiàng)目式問題解決的跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)形式為初中物理教學(xué)提供了一種創(chuàng)新的途徑，為學(xué)生提供更加豐富和多樣化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造思維。實(shí)際問題的解決中，通過應(yīng)用物理知識(shí)與其他學(xué)科進(jìn)行整合，學(xué)生可以更全面地構(gòu)建知識(shí)結(jié)構(gòu)、理解知識(shí)和運(yùn)用知識(shí)。學(xué)生通過參與項(xiàng)目式的問題解決過程，提升了對(duì)物理學(xué)科知識(shí)的理解和掌握，培養(yǎng)了跨學(xué)科思維、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。這樣的教學(xué)方法能增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的學(xué)習(xí)意愿，促進(jìn)創(chuàng)新性思維和實(shí)踐動(dòng)手能力的養(yǎng)成，培養(yǎng)服務(wù)于科技進(jìn)步與社會(huì)發(fā)展的意識(shí)，實(shí)現(xiàn)為國(guó)育才的宏偉目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）[S].北京：人民教育出版社，2022.

［2］ 鞏寒瑛.基于跨學(xué)科實(shí)踐理念的單元長(zhǎng)作業(yè)設(shè)計(jì)：以蘇科版“物態(tài)變化”為 例[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2023（9）：21-24.