跨学科视域下开展物理项目化教学的研究

摘 要：旨在探讨跨学科视域下开展物理项目化教学的方法和效果，秉持项目化教学的原则，突出整体性、进阶性和开放性，帮助学生深化学科意识、培养综合思维和形成科学态度。以推动物理教育的发展和提高学生学习效果为目标，讨论了融入情境、分析数据和深度交流等方法，关注隐性元素、发现潜在规律并拓展解题视角。

关键词：初中物理；项目化教学；跨学科

作者简介：王晓丹（1982—），女，江苏省南通市通州区育才中学。

随着教育理念的不断更新，物理教育方式也应不断创新，以提高学生的学习效果和学习兴趣。项目化教学能够将不同学科的知识和技能融合在一起，促进学生的综合思维和跨学科能力的培养。本文旨在研究跨学科视域下的物理项目化教学方法，探索聚焦核心素养和优化教学细节来提高物理教学质量和效果的策略。

一、结合心理特点，秉持项目化教学的原则

（一）整体性：融合单元主题

融合单元主题指的是将不同的物理知识点和技能整合在一个项目中，以整体的方式呈现给学生。通过融合单元主题，学生能够在一个项目中探索多个相关的物理概念和现象。这样的教学方法可以帮助学生理清物理学中不同知识点之间的联系和相互作用，帮助他们构建更全面、系统的知识体系。

例如，在教学“光现象”这章内容时，教师可以“探索光的奥秘”为主题，通过引发学生对光的应用和重要性的思考，激发他们的学习兴趣，并展示实际应用场景，引导他们思考光现象产生的原因。首先，教师可让学生分组合作，探究光的产生方式，包括自然光和人工光源，并分析光的传播路径，了解光的直线传播和阻挡现象；然后，让学生通过实验探究光的反射和折射现象，观察并记录相关数据，分析实验结果，总结光的反射定律和折射定律；接着，让学生了解物体的颜色是由光的吸收和反射决定的，让其通过实验和观察，探究光的吸收和反射与颜色之间的关系，理解颜色形成的原理；最后，教师可鼓励学生将物理学、材料科学等知识结合起来，设计一个利用太阳能的光学装置，以收集和利用太阳光来供电或加热等。通过融合单元主题，学生不仅能够掌握各个独立的物理概念，还能够将它们应用到具体的情境中，有效发展综合思维和问题解决能力。这样的学习经验可以增强学生的学科意识，提高他们对物理学习的兴趣和动机，并培养他们在跨学科领域中的综合能力［1］。

（二）进阶性：契合最近发展区

学生个体的知识基础、发展经历和情感体验千差万别，现有发展水平各不相同。因此，物理教学必须注重渐进性和针对性，充分结合不同层次学生的最近发展区来开展教学，从而提高教学的效率和效果。

例如，“声现象”这章的知识点综合性较强，而且难度较大，在教学时，教师可利用课堂提问，在大屏幕上投影一些难度不同的问题，以考查学生的知识水平，如：声音是如何产生的？声音如何在空气或其他介质中传播？什么是声音的频率和振幅，它们对声音有何影响？在同样大小的力的作用下，乐器中弦和空气柱的振动速率与其频率和音调有什么关系？对于那些容易被眼前的现象所迷惑，没有领会声现象实质的学生来说，这些问题与他们的最近发展区相适应；而对于那些对声现象实质已有较好认识的学生来说，这些问题也能有效考查其对知识点的掌握情况。这有利于不同层次的学生在课堂上缩小差距，获得较好的学习效果。把握学生的最近发展区，关键是教师要善于用心去接触、了解和观察学生，用心去思考和分析学生的表现。深入的思考、独特的见解等，都是学生建立新的最近发展区，向更高层次发展的表现。充分调动相应层次学生的学习积极性，既可以增强他们的自信心，又可以使学生的知识和技能水平得到有效的提高。

（三）开放性：拓宽认知视野

提供开放性问题和探究性学习机会，鼓励学生主动思考，可延伸他们的认知，拓展他们的眼界。这种方式强调让学生在学习过程中超越传统的知识边界，探索更广阔的领域和更深入的概念。教师可以提供额外的实验案例等学习资源，以帮助学生深入理解和应用所学的物理知识，同时拓展他们的知识领域。

例如，在教学“密度与社会生活”这节内容前，学生已经接触了密度的基本概念，在接下来的阶段中，学生将通过实验观察不同物体在液体中的浮沉现象，并分析实验结果，总结物体浮沉的原理和密度与浮力的关系。同时，学生还将通过实验比较不同材料的密度，理解密度对材料性质和应用的影响。在学生完成探究后，教师要对学生在实验中遇到的问题进行解答，并做最后的总结。总结结束后，教师可介绍其他学科中与密度相关的应用，鼓励学生开展跨学科的学习，将物理学与化学、地球科學等知识结合起来，如开展测量溶液浓度或观察气体的密度变化的实验，设计一个模型来解释地壳板块运动与密度分层的关系，等等。探究性学习能够激发学生的学习兴趣和好奇心，使他们更主动地参与学习过程。开展跨学科的学习，思考和探索多种问题解决途径，不仅对培养学生的批判性思维和解决问题的能力有帮助，还能提升学生应用学科知识解释自然现象的能力。

二、聚焦核心素养，调整项目化教学的方向

（一）趣味实验：深化学科意识

趣味实验具有游戏的娱乐性和物理学的知识性，能提高学生的参与度和学习动力，深化学生对物理学科的认识和理解。趣味实验设计得富有趣味性和挑战性，才能激发学生的好奇心和求知欲。通过参与趣味实验，学生可以在愉快的氛围中进行实践和探索，加深对物理学概念和原理的理解。

例如，在探究浮力的规律时，教师可设计一个“浮力比拼大赛”，让学生四人为一个小组，并给每个小组发放一套实验材料。在比赛中，学生通过设计不同形状和重量的物体来探究浮力的原理，比一比看谁能设计出浮力最大的物体。学生使用水槽、浮力测量器等设备，按照实验步骤做实验。在实验过程中，学生可讨论和分享自己的观察结果和实验数据，并提出问题，共同寻找解决方案，最终得出结论。比赛结束后，教师可介绍生物学中与浮力相关的现象，比如水生动物利用浮力来维持平衡和浮游，以及水生植物通过气囊和气腔结构产生浮力等。通过展示不同水生生物的适应性结构和浮力调节机制，帮助学生理解浮力在生物学研究中的应用。通过这样的跨学科学习，学生能够深入理解浮力的概念、原理和应用，并培养自身的实验设计能力、观察力和团队合作精神。学生在趣味实验中的积极参与，将加强他们对物理学习的兴趣，提高他们的学科意识和综合能力［2］。

（二）交叉知识：培养综合思维

在将物理学与其他学科的知识结合时，教师应重视物理学科与其他学科之间的关联性。将物理学与化学、统计学等学科进行交叉融合，学生可以更好地理解物理学的概念和原理，并将其应用于实际问题的解决中，培养综合思维。

例如，在讲授“分子热运动”这部分内容时，教师可介绍分子热运动的基本概念和分子动力学理论，解释分子的热运动是如何与温度、能量和速度等因素相关联的，引入分子速度分布和平均动能的概念。同时，教师可设计实验让学生观察和探究分子热运动的效应，如利用显微镜观察悬浮颗粒的布朗运动，或者利用热成像仪测量不同物体的表面温度分布等。通过实验，学生可以直观地了解分子热运动的微观行为和规律。此外，教师可带领学生探索分子热运动在化学反应中的作用，讨论活化能和反应速率与分子热运动的关系，以及在不同温度下反应速率的变化。在实验的基础上，教师可鼓励学生进行跨学科的学习，让学生将物理学和化学、统计学等知识结合起来，设计一个模型来解释分子热运动对材料性质的影响，或者研究分子热运动在复杂系统中的现象。通过对交叉知识的学习，学生可以将多个学科的知识融合应用于物理学问题的解决，提高综合应用能力。

（三）日常生活：形成科学态度

将物理学与学生的日常生活经验相结合，可以帮助学生认识到物理学在身边的应用。通过这种方式，学生能够将抽象的物理概念与实际生活联系起来，明白学习的意义。

例如，“杠杆”是物理学中的经典知识，也是日常生活中常见的物理现象。在这节内容的学习中，学生可以理解力臂、力矩以及平衡条件等物理概念。教师可以通过实际的杠杆实验或生活中的例子，引发学生的思考。例如，可以提出问题：“为什么我们可以用很小的力量将一个较重的物体抬起来？”然后引导学生讨论和探究，从而让其深入理解杠杆原理。在教学中，学生将参与实验，观察不同杠杆的运作方式，测量力臂和力的大小，分析力矩的变化规律。通过数据分析和讨论，学生能够发现力矩的平衡条件，了解力的大小和力臂的关系。与日常生活经验相结合，学生需要運用所学知识来解释身边的物理现象，这有助于学生形成科学思维方式和观察分析能力。在将物理知识应用于日常生活时，学生需要进行批判性思考和科学推理，从而能培养自身的逻辑思维和问题解决能力。

三、指向活动过程，优化项目化教学的细节

（一）融入情境，关注生活元素

教师在教学中融入具体情境，例如生活中的实际问题、实验案例等，可以帮助学生更好地理解和应用物理学知识。此类方法注重引导学生主动去思考和探究，发现和理解问题背后的隐性元素或概念，而不是仅仅停留在表面的现象或表达形式上。

例如，在“串联和并联”这节课上，教师可先引入生活场景，激发学生的探究兴趣，然后准备一些简单的电路实验装置，让学生动手搭建串联和并联电路。学生可通过连接电池、灯泡和开关等元件，操作电路并观察发生的变化。学生可测量电流和电压的变化，记录下灯泡的亮度等不同元件的数据。随后，教师可引导学生根据所记录的数据，对串联和并联电路的特点进行分析和讨论，帮助他们总结串联和并联电路的特点，归纳物理概念之间的关系。教师还可以让学生设计一个简单的电路，要求其中包含串联和并联的元件，并通过实验验证电路的性质和计算结果。教师将教学与具体情境相结合，可以增强学习的意义和实用性，激发学生的学习动机和兴趣，帮助学生深入理解物理学的概念和原理，从而让学生建立起更牢固的知识结构。

（二）分析数据，发现内在规律

在物理实验中，通过分析和处理实验数据，学生可以观察和发现数据之间的关系、趋势和规律。教师让学生从数据中提取有价值的信息，深入理解物理现象，有助于培养他们的科学思维和实证推理能力。

例如，欧姆定律是电学中的基本定律之一，描述了电流、电压和电阻之间的关系。教师可以通过做一个简单的实验来进行教学。在实验中，教师准备一个电路实验装置，包括电池、电阻、开关和导线等。教师先测量电池的电压，然后依次连接不同的电阻，测量并记录电压和电流的数值。在教学中通过分析实验数据，学生可以发现一些内在的规律：当电阻增大时，电流减小（同电压）；当电压增大时，电流增大（同电阻）。此时，教师可以绘制电流和电压之间的关系图来更清晰地呈现数据的规律，通过拟合曲线，得出电流与电压之间的线性关系。这进一步验证了欧姆定律的有效性。学生需要运用科学思维和实证推理能力来揭示数据的内在规律，这有助于培养学生的逻辑思维、推理能力、数据处理和解释能力、科学探究和问题解决能力，能帮助学生加深对物理现象的理解，提高科学素养。

（三）深度交流，扩展解题视角

通过深度交流，学生可以与同学、老师或其他专家进行讨论和互动，分享彼此的观点，思考解决问题的方法。这种交流过程可以激活学生的思维，促使他们从不同的角度思考问题，拓宽解题的视角。

例如，学习完“电路”这部分的知识后，为了巩固基础，学生需要做一些练习题。教师可让学生每四人为一个小组，并为每个小组分配一个电路问题。然后，教师可让学生自主合作，并组织全班进行讨论，引导学生分享各小组的思路。根据学生的讨论和思考，教师可引导学生发现电路问题中的关键概念，并给予适当的提示和指导，帮助学生形成完整的解题思路。最后，教师再和学生一起总结本次解题过程中所学到的电路概念、解题方法，并将其与其他学科的知识进行联系和对比。通过小组合作，学生可以从不同的角度思考和解决问题。

［参考文献］

肖振忠.初中物理跨学科实践项目设计的研究［J］.求知导刊，2022（34）：44-46.

徐媛媛.初中物理项目化教学探索［J］.中学教学参考，2023（12）：46-48.