基于跨学科的物理项目式教学设计“环保小屋”＊

王思琪，崔虹云，魏晓琪

（佳木斯大学理学院，黑龙江 佳木斯 154007）

0 引言

为促进学生物理学科核心素养的发展，课程学习中倡导基于项目的学习或整合学习等方法，促进学生基于真实情境下学科和跨学科问题解决能力的发展，促进学生素养的发展[1]。以培养核心素养为目标的新课改为教学指明了方向，而核心素养的发展需要真实的情景，不是传统的教师为学生创设的单一教学背景，故靠单一的学科知识很难发展学生的核心素养。而“跨学科——项目式”是培养核心素养的一个重要途径。初中物理是研究物质世界的一门基础学科，其与数学、思政等学科都存在着密切联系，非常适合“跨学科——项目式”教学实践。

1 “跨学科——项目式”的内涵

“跨学科——项目式”是一种新型的教学组织模式，以学生为主体，通过大单元主题式小组合作学习，在解决问题过程中，融入跨学科知识，打破学科之间的壁垒，培育学科综合素养。《义务教育艺术课程标准（2022 年版）》提出：“设立跨学科主题学习活动，加强学科间相互关联，带动课程综合化实施，强化实践性要求[2]。”可见“跨学科——项目式”具备以下特征：第一，知识的综合性，“跨学科——项目式”涉及多个学科领域，不同于以往分科教学的单一学科内容，而是多门学科融合，组织成为新的学习内容。第二，学习的实践性，众所周知项目式学习具有实践性，通过驱动性问题引导学生动手解决问题，培养学生实践能力。总之，“项目式教学是学生综合运用多学科学习成就进行自主学习的一种综合性、活动性的教育实践形态[3]。”

2 “跨学科——项目式”教学的优点

2.1 培养学生的科学精神和人文精神

“跨学科——项目式”教学能够培养学生对科学的正确态度和求真务实的科学精神。“跨学科——项目式”教学注重学生科学素养的培养，在“跨学科——项目式”教学过程中学生的目光和兴趣跃出书本，课内学习与课外探究融为一体，学生内部释放出求知的热情、琢磨的能量和探究的潜质[4]。

“跨学科——项目式”教学对于人文精神的培养也有重要意义。物理学史本身可以激发学生的爱国情感以及追求真理的热情。而“跨学科——项目式”教学通过让学生动手操作、动手实验更大程度地培养了学生求实、创新、奉献的人文精神。

2.2 促进学生的知识迁移能力和创新能力

传统教学实行分科教学，长久以往造成学科的分离，学生综合分析问题的能力下降。物理作为一门自然科学与其他自然科学具有不可分割的联系，当然其与人文科学也具有一定联系，比如，物理学史的学习就涉及历史与思政。“跨学科——项目式”教学通过与其他学科相融合，促进学生的知识迁移。

知识经济时代，需要的是创新人才。而现代教育却用题海战术抑制了学生学习新知识的兴趣，使学生在学习中没有得到心灵的飞翔，思想的灵动，智慧的启迪，最终没有了创造[5]。而“跨学科——项目式”教学以培养学生的探究与创新能力为目标，区别于传统教育。

2.3 提高教师的教学能力与培养团体意识

“跨学科——项目式”教学对教师存在着较高要求，不局限于物理知识与教学方法，对于其他学科的知识教师也要具备。同时项目式学习过程中具有许多变数，教师的应变能力在此过程中也会有所提升。

“跨学科——项目式”教学需要教师团体协作，一个教师肯定不能具备所有学科的知识，因此需要教师团体之间相互配合，在此过程中教师的团体意识得到了培养。

3 “跨学科——项目式”教学的实施原则

3.1 结合学生实际

初中阶段的学生在其认知及思维发展方面都有其特点。初中生年龄一般在13～15 岁之间，处于形式运算阶段，具有抽象思维，能进行假设性思维，能做一定概括，且在八年级进行了一年的物理学习，有一定基础。因此，在进行“跨学科——项目式”教学时一定要考虑学生实际情况，所涉及的驱动性问题要符合最近发展区理论，应该是“学生跳一跳可以够得到”的，太过于简单会让学生没有探究的欲望，太难又会让学生失去探究兴趣。此外，学生个体存在差异，设计时应考虑学生个体差异。

3.2 明确教学目的

教师需要明确“跨学科——项目式”教学的目的，不要为了跨学科而跨学科，这样会造成教师与学生的负担。大量的、内容不明确的“跨学科——项目式”课程会加重学生的学习压力，甚至会导致学生知识混乱。因此，教师需要明确进行此类教学的目的为提高学生各方面的能力。

3.3 采取多元评价

第一，要对项目过程中的各个环节进行评价。对于方案设定、计划实施、成果展示、交流合作等活动过程给予科学地评价。第二，要采取多种形式进行评价，应该将过程性评价与结果性评价结合起来，还可以采用学生互评、通过网络平台进行评价等方式。第三，评价主体要多元化，可以是班主任、学生、任课教师、家长以及社会人员。

4 “跨学科——项目式”教学设计

【项目背景】

习近平总书记曾提出：“绿水青山就是金山银山”。本文以“设计环保小屋”为教学设计主题，以提高学生的实践探究能力，发展学生核心素养，增强学生环保意识，设计过程中融合思政与艺术。以人教版九年级物理第二十二章——《能源与可持续发展》为主要教学案例，进行探究。在此之前学生已经学习过了家庭电路及安全用电相关知识，已经有了一定基础。

【项目准备阶段】

选择项目主题：针对能源与可持续发展，初中物理课标要求能从能源开发与利用的角度体会可持续发展的重要性。设计“环保小屋”需要考虑到许多问题，例如：什么因素会影响发电效率？为什么实际发电量少于理论发电量？怎样使“环保小屋”更加美观？设计“环保小屋”的意义？这些问题涉及物理、艺术、思政。

制定项目目标：

物理概念：知道什么是一次能源和二次能源；知道可持续发展的重要性。

科学思维：通过“环保小屋”的制作，提高分析、归纳、整理能力。

科学探究：通过“环保小屋”的制作，提高学生科学探究能力与动手操作能力。

科学态度与责任：通过本节课，培养学生环保意识；培养学生团队合作意识和与人交流能力。

驱动性问题在“跨学科——项目式”教学中起到引导学生的作用，要求问题有新奇感、可行性、价值感、情境化、伦理性和可持续性[6]。在“设计环保小屋”项目中设计的一级驱动问题和子问题如表1所示。

表1 “设计环保小屋”“跨学科——项目式”教学驱动问题及子问题

建立项目小组，每个小组的具体划分遵循“男女人数平均、查找资料并进行梳理的能力互补、语言表达能力互补、学习积极性互补、实验探究思维能力及动手能力互补”的基本原则[7]。

项目评价要采取多元评价，评价方式在“跨学科——项目式”教学中也十分重要。主要采取教师评价、学生评价、社会评价的形式。其中教师评价占40%，学生评价占40%，社会评价占20%。

【项目实施阶段】

阶段一：在这个阶段教师为学生提供学习资料，在教师指导下学习相关知识，为后面的阶段打下基础。

教师为学生创设情境，播放人类利用能源的历程以及太阳能、风能发电的原理，提出驱动性问题一和驱动性问题二及其子问题。启发学生关注科学与环境之间的关系，引导学生认识到环境保护的重要性，认同人与自然和谐共生理念。

阶段二：

任务1：通过查找资料了解“环保小屋”特点、原理。

学生根据书籍、网络等途径了解“环保小屋”特点、原理，分组讨论设计思路。各组设计小屋图纸，在班内分享，学生依据各组分享反思设计方案。

任务2：思考驱动性问题三、四：怎样高效设计“环保小屋”？使用什么材料进行制作更加环保？什么因素会影响发电效率？使用什么装饰“环保小屋”？

学生计算发电量，查阅资料，根据光照或风力，计算出最佳的位置及角度。撰写设计方案，根据搜集的资料及向专家请教，分析实际发电量少于理论发电量的原因，想出解决办法。通过装饰“环保小屋”使艺术教育融入课堂，让学生发现美、创造美。

【项目成果展示阶段】

各小组进行成果展示，可以采用多媒体、图片、实物模型、文字等多种形式，在展示过程中其他小组认真进行评价。

【评价产品与反思阶段】

展示结束后各组进行组内及组间评价，进行自我反思。教师评价和反思教学过程，进行总结。

5 结语

为培养社会所需要的人才，顺应物理核心素养要求，本文提出了基于跨学科的项目式教学并进行了“环保小屋”的教学设计，实现了物理、艺术与思政的有机整合。