跨學科視域下開展物理項目化教學的研究

摘 要：旨在探討跨學科視域下開展物理項目化教學的方法和效果，秉持項目化教學的原則，突出整體性、進階性和開放性，幫助學生深化學科意識、培養綜合思維和形成科學態度。以推動物理教育的發展和提高學生學習效果為目標，討論了融入情境、分析數據和深度交流等方法，關注隱性元素、發現潛在規律并拓展解題視角。

關鍵詞：初中物理；項目化教學；跨學科

作者簡介：王曉丹（1982—），女，江蘇省南通市通州區育才中學。

隨著教育理念的不斷更新，物理教育方式也應不斷創新，以提高學生的學習效果和學習興趣。項目化教學能夠將不同學科的知識和技能融合在一起，促進學生的綜合思維和跨學科能力的培養。本文旨在研究跨學科視域下的物理項目化教學方法，探索聚焦核心素養和優化教學細節來提高物理教學質量和效果的策略。

一、結合心理特點，秉持項目化教學的原則

（一）整體性：融合單元主題

融合單元主題指的是將不同的物理知識點和技能整合在一個項目中，以整體的方式呈現給學生。通過融合單元主題，學生能夠在一個項目中探索多個相關的物理概念和現象。這樣的教學方法可以幫助學生理清物理學中不同知識點之間的聯系和相互作用，幫助他們構建更全面、系統的知識體系。

例如，在教學“光現象”這章內容時，教師可以“探索光的奧秘”為主題，通過引發學生對光的應用和重要性的思考，激發他們的學習興趣，并展示實際應用場景，引導他們思考光現象產生的原因。首先，教師可讓學生分組合作，探究光的產生方式，包括自然光和人工光源，并分析光的傳播路徑，了解光的直線傳播和阻擋現象；然后，讓學生通過實驗探究光的反射和折射現象，觀察并記錄相關數據，分析實驗結果，總結光的反射定律和折射定律；接著，讓學生了解物體的顏色是由光的吸收和反射決定的，讓其通過實驗和觀察，探究光的吸收和反射與顏色之間的關系，理解顏色形成的原理；最后，教師可鼓勵學生將物理學、材料科學等知識結合起來，設計一個利用太陽能的光學裝置，以收集和利用太陽光來供電或加熱等。通過融合單元主題，學生不僅能夠掌握各個獨立的物理概念，還能夠將它們應用到具體的情境中，有效發展綜合思維和問題解決能力。這樣的學習經驗可以增強學生的學科意識，提高他們對物理學習的興趣和動機，并培養他們在跨學科領域中的綜合能力［1］。

（二）進階性：契合最近發展區

學生個體的知識基礎、發展經歷和情感體驗千差萬別，現有發展水平各不相同。因此，物理教學必須注重漸進性和針對性，充分結合不同層次學生的最近發展區來開展教學，從而提高教學的效率和效果。

例如，“聲現象”這章的知識點綜合性較強，而且難度較大，在教學時，教師可利用課堂提問，在大屏幕上投影一些難度不同的問題，以考查學生的知識水平，如：聲音是如何產生的？聲音如何在空氣或其他介質中傳播？什么是聲音的頻率和振幅，它們對聲音有何影響？在同樣大小的力的作用下，樂器中弦和空氣柱的振動速率與其頻率和音調有什么關系？對于那些容易被眼前的現象所迷惑，沒有領會聲現象實質的學生來說，這些問題與他們的最近發展區相適應；而對于那些對聲現象實質已有較好認識的學生來說，這些問題也能有效考查其對知識點的掌握情況。這有利于不同層次的學生在課堂上縮小差距，獲得較好的學習效果。把握學生的最近發展區，關鍵是教師要善于用心去接觸、了解和觀察學生，用心去思考和分析學生的表現。深入的思考、獨特的見解等，都是學生建立新的最近發展區，向更高層次發展的表現。充分調動相應層次學生的學習積極性，既可以增強他們的自信心，又可以使學生的知識和技能水平得到有效的提高。

（三）開放性：拓寬認知視野

提供開放性問題和探究性學習機會，鼓勵學生主動思考，可延伸他們的認知，拓展他們的眼界。這種方式強調讓學生在學習過程中超越傳統的知識邊界，探索更廣闊的領域和更深入的概念。教師可以提供額外的實驗案例等學習資源，以幫助學生深入理解和應用所學的物理知識，同時拓展他們的知識領域。

例如，在教學“密度與社會生活”這節內容前，學生已經接觸了密度的基本概念，在接下來的階段中，學生將通過實驗觀察不同物體在液體中的浮沉現象，并分析實驗結果，總結物體浮沉的原理和密度與浮力的關系。同時，學生還將通過實驗比較不同材料的密度，理解密度對材料性質和應用的影響。在學生完成探究后，教師要對學生在實驗中遇到的問題進行解答，并做最后的總結?？偨Y結束后，教師可介紹其他學科中與密度相關的應用，鼓勵學生開展跨學科的學習，將物理學與化學、地球科學等知識結合起來，如開展測量溶液濃度或觀察氣體的密度變化的實驗，設計一個模型來解釋地殼板塊運動與密度分層的關系，等等。探究性學習能夠激發學生的學習興趣和好奇心，使他們更主動地參與學習過程。開展跨學科的學習，思考和探索多種問題解決途徑，不僅對培養學生的批判性思維和解決問題的能力有幫助，還能提升學生應用學科知識解釋自然現象的能力。

二、聚焦核心素養，調整項目化教學的方向

（一）趣味實驗：深化學科意識

趣味實驗具有游戲的娛樂性和物理學的知識性，能提高學生的參與度和學習動力，深化學生對物理學科的認識和理解。趣味實驗設計得富有趣味性和挑戰性，才能激發學生的好奇心和求知欲。通過參與趣味實驗，學生可以在愉快的氛圍中進行實踐和探索，加深對物理學概念和原理的理解。

例如，在探究浮力的規律時，教師可設計一個“浮力比拼大賽”，讓學生四人為一個小組，并給每個小組發放一套實驗材料。在比賽中，學生通過設計不同形狀和重量的物體來探究浮力的原理，比一比看誰能設計出浮力最大的物體。學生使用水槽、浮力測量器等設備，按照實驗步驟做實驗。在實驗過程中，學生可討論和分享自己的觀察結果和實驗數據，并提出問題，共同尋找解決方案，最終得出結論。比賽結束后，教師可介紹生物學中與浮力相關的現象，比如水生動物利用浮力來維持平衡和浮游，以及水生植物通過氣囊和氣腔結構產生浮力等。通過展示不同水生生物的適應性結構和浮力調節機制，幫助學生理解浮力在生物學研究中的應用。通過這樣的跨學科學習，學生能夠深入理解浮力的概念、原理和應用，并培養自身的實驗設計能力、觀察力和團隊合作精神。學生在趣味實驗中的積極參與，將加強他們對物理學習的興趣，提高他們的學科意識和綜合能力［2］。

（二）交叉知識：培養綜合思維

在將物理學與其他學科的知識結合時，教師應重視物理學科與其他學科之間的關聯性。將物理學與化學、統計學等學科進行交叉融合，學生可以更好地理解物理學的概念和原理，并將其應用于實際問題的解決中，培養綜合思維。

例如，在講授“分子熱運動”這部分內容時，教師可介紹分子熱運動的基本概念和分子動力學理論，解釋分子的熱運動是如何與溫度、能量和速度等因素相關聯的，引入分子速度分布和平均動能的概念。同時，教師可設計實驗讓學生觀察和探究分子熱運動的效應，如利用顯微鏡觀察懸浮顆粒的布朗運動，或者利用熱成像儀測量不同物體的表面溫度分布等。通過實驗，學生可以直觀地了解分子熱運動的微觀行為和規律。此外，教師可帶領學生探索分子熱運動在化學反應中的作用，討論活化能和反應速率與分子熱運動的關系，以及在不同溫度下反應速率的變化。在實驗的基礎上，教師可鼓勵學生進行跨學科的學習，讓學生將物理學和化學、統計學等知識結合起來，設計一個模型來解釋分子熱運動對材料性質的影響，或者研究分子熱運動在復雜系統中的現象。通過對交叉知識的學習，學生可以將多個學科的知識融合應用于物理學問題的解決，提高綜合應用能力。

（三）日常生活：形成科學態度

將物理學與學生的日常生活經驗相結合，可以幫助學生認識到物理學在身邊的應用。通過這種方式，學生能夠將抽象的物理概念與實際生活聯系起來，明白學習的意義。

例如，“杠桿”是物理學中的經典知識，也是日常生活中常見的物理現象。在這節內容的學習中，學生可以理解力臂、力矩以及平衡條件等物理概念。教師可以通過實際的杠桿實驗或生活中的例子，引發學生的思考。例如，可以提出問題：“為什么我們可以用很小的力量將一個較重的物體抬起來？”然后引導學生討論和探究，從而讓其深入理解杠桿原理。在教學中，學生將參與實驗，觀察不同杠桿的運作方式，測量力臂和力的大小，分析力矩的變化規律。通過數據分析和討論，學生能夠發現力矩的平衡條件，了解力的大小和力臂的關系。與日常生活經驗相結合，學生需要運用所學知識來解釋身邊的物理現象，這有助于學生形成科學思維方式和觀察分析能力。在將物理知識應用于日常生活時，學生需要進行批判性思考和科學推理，從而能培養自身的邏輯思維和問題解決能力。

三、指向活動過程，優化項目化教學的細節

（一）融入情境，關注生活元素

教師在教學中融入具體情境，例如生活中的實際問題、實驗案例等，可以幫助學生更好地理解和應用物理學知識。此類方法注重引導學生主動去思考和探究，發現和理解問題背后的隱性元素或概念，而不是僅僅停留在表面的現象或表達形式上。

例如，在“串聯和并聯”這節課上，教師可先引入生活場景，激發學生的探究興趣，然后準備一些簡單的電路實驗裝置，讓學生動手搭建串聯和并聯電路。學生可通過連接電池、燈泡和開關等元件，操作電路并觀察發生的變化。學生可測量電流和電壓的變化，記錄下燈泡的亮度等不同元件的數據。隨后，教師可引導學生根據所記錄的數據，對串聯和并聯電路的特點進行分析和討論，幫助他們總結串聯和并聯電路的特點，歸納物理概念之間的關系。教師還可以讓學生設計一個簡單的電路，要求其中包含串聯和并聯的元件，并通過實驗驗證電路的性質和計算結果。教師將教學與具體情境相結合，可以增強學習的意義和實用性，激發學生的學習動機和興趣，幫助學生深入理解物理學的概念和原理，從而讓學生建立起更牢固的知識結構。

（二）分析數據，發現內在規律

在物理實驗中，通過分析和處理實驗數據，學生可以觀察和發現數據之間的關系、趨勢和規律。教師讓學生從數據中提取有價值的信息，深入理解物理現象，有助于培養他們的科學思維和實證推理能力。

例如，歐姆定律是電學中的基本定律之一，描述了電流、電壓和電阻之間的關系。教師可以通過做一個簡單的實驗來進行教學。在實驗中，教師準備一個電路實驗裝置，包括電池、電阻、開關和導線等。教師先測量電池的電壓，然后依次連接不同的電阻，測量并記錄電壓和電流的數值。在教學中通過分析實驗數據，學生可以發現一些內在的規律：當電阻增大時，電流減?。ㄍ妷海?；當電壓增大時，電流增大（同電阻）。此時，教師可以繪制電流和電壓之間的關系圖來更清晰地呈現數據的規律，通過擬合曲線，得出電流與電壓之間的線性關系。這進一步驗證了歐姆定律的有效性。學生需要運用科學思維和實證推理能力來揭示數據的內在規律，這有助于培養學生的邏輯思維、推理能力、數據處理和解釋能力、科學探究和問題解決能力，能幫助學生加深對物理現象的理解，提高科學素養。

（三）深度交流，擴展解題視角

通過深度交流，學生可以與同學、老師或其他專家進行討論和互動，分享彼此的觀點，思考解決問題的方法。這種交流過程可以激活學生的思維，促使他們從不同的角度思考問題，拓寬解題的視角。

例如，學習完“電路”這部分的知識后，為了鞏固基礎，學生需要做一些練習題。教師可讓學生每四人為一個小組，并為每個小組分配一個電路問題。然后，教師可讓學生自主合作，并組織全班進行討論，引導學生分享各小組的思路。根據學生的討論和思考，教師可引導學生發現電路問題中的關鍵概念，并給予適當的提示和指導，幫助學生形成完整的解題思路。最后，教師再和學生一起總結本次解題過程中所學到的電路概念、解題方法，并將其與其他學科的知識進行聯系和對比。通過小組合作，學生可以從不同的角度思考和解決問題。

［參考文獻］

肖振忠.初中物理跨學科實踐項目設計的研究［J］.求知導刊，2022（34）：44-46.

徐媛媛.初中物理項目化教學探索［J］.中學教學參考，2023（12）：46-48.