创新能力培养视域下初中物理跨学科教学策略研究

摘" 要：在当今社会对创新能力需求日益增长的背景下，初中物理教育不仅需要传授基础科学知识，还应注重学生创新思维的培养.文章探讨了创新能力与初中物理跨学科教学之间的内在联系，提出了整合多学科资源、组织实践活动、支持学生自主探索以及利用数字技术革新教学方式等具体策略，旨在为教师提供实用指导，以期在实际教学中更好地激发学生的创新潜能，促进学生全面发展.

关键词：创新能力；初中物理；跨学科

中图分类号：G632""" 文献标识码：A""" 文章编号：1008-0333（2025）05-0086-03

收稿日期：2024-11-15

作者简介：张云平，本科，中学一级教师，从事初中物理教学研究.

《义务教育物理课程标准（2022年版）》明确提出：物理教育应注重培养学生的创新意识和实践能力，使学生能够在学习过程中形成初步的科学研究能力.这一目标的提出，不仅强调了物理学科在培养学生创新能力方面的重要作用，也指出了当前教育改革的一个重要方向——跨学科教学.在初中物理教学中，实施跨学科教学可以帮助学生建立起更加全面和系统的知识体系，增强他们对物理概念的理解和应用能力.

1" 创新能力与初中物理跨学科教学的逻辑关系

创新能力与初中物理跨学科教学之间存在着密不可分的逻辑关系.创新能力不仅是个人发展和社会进步的关键驱动力，也是现代教育追求的核心目标之一.初中物理作为一门基础自然科学，其内容丰富、应用广泛，为培养学生的创新意识提供了天然土壤.跨学科教学作为一种有效的教学模式，能够将物理知识与其他学科知识有机融合，促进学生从多角度、多层次理解物理现象及其背后的科学原理，进而激发学生的创新思维和实践能力.换言之，创新能力是初中物理跨学科教学的直接成果，而跨学科教学则是培养创新能力的有效途径［1］.学生在跨学科教学中可以深化对物理知识的理解，还可以在解决实际问题的过程中锻炼创新思维，这种相互促进的关系使跨学科教学成为实现教育目标的重要手段.

2" 指向创新能力培养的初中物理跨学科教学策略

2.1" 整合学科资源，构建创新知识框架

在初中物理教学中，跨学科资源整合是提升学生创新能力的重要途径.通过将物理知识与数学、历史、生物等其他学科知识相结合，教师可以为学生提供一个更加全面和系统的知识框架［2］.这一方法可以帮助学生更好地理解物理概念，还能激发他们的创新思维和实践能力.教师需要在教学设计中充分考虑各学科之间的联系，精心选择和整合相关资源，设计综合性教学活动，引导学生从多角度思考和解决问题.

以沪科版八年级物理第四章《神奇的透镜》为例，教师可以将历史知识融入物理教学中，增强学生对透镜学习的兴趣.具体来说，教师可以通过讲述透镜在人类历史上的重要地位和发展历程来开启本章课程.教师从古埃及人利用透镜聚焦阳光点燃火种的故事讲起，不仅展示了透镜最早的实用价值，也体现了人类早期对自然界的探索精神.接着，教师可以介绍中世纪欧洲修道院僧侣使用放大镜辅助阅读手稿的情景，这不仅反映了透镜在教育和文化传承中的作用，也揭示了当时人们对于知识的渴望和追求.随后，教师讲述近代科学家如伽利略和牛顿如何利用透镜发明望远镜和显微镜的故事，特别是伽利略首次用望远镜观测天体，牛顿通过三棱镜分解太阳光谱，这些成就不仅极大地推动了科学的进步，也改变了人类对宇宙的认知.借助这些生动的历史故事，教师可以帮助学生建立起透镜与人类文明进步之间的联系，激发他们对科学探索的热情.

教师也可以将生物学知识融入透镜的教学，拓宽学生对透镜应用的认识.在讲解透镜的工作原理后，教师可以介绍显微镜和望远镜这两种常见的光学仪器，讨论它们在生物学研究中的重要作用.具体操作中，教师可以准备一些显微镜下的细胞图片或视频，让学生观察细胞的结构和运动，讨论显微镜的工作原理及其在生物学研究中的应用.教师还可以引导学生制作简易显微镜，使用放大镜和透镜组合来观察微观世界.

2.2" 设计实践活动，激发创新思维火花

设计实践活动是培养学生创新思维的重要途径.学生在实践活动中能亲身体验物理学原理的应用，还能在动手操作中发现问题、解决问题，激发他们的创新意识.实践活动还可以增强学生的动手能力，促进其批判性思维的发展，使他们在面对新问题时能够灵活运用所学知识提出创新性解决方案［3］.

例如，在教授八年级物理《认识浮力》这一节时，教师可以开展一个名为“水上乐园”的项目式学习活动，该项目旨在让学生以小组形式，设计并制作一个能够在水中稳定漂浮的模型.这个项目不只是一个物理实验，更是一个跨学科的任务，它要求学生整合数学、化学和生物学知识，全面理解和应用浮力原理.具体而言，在设计阶段，学生需要利用数学知识计算模型的体积和密度，确保模型能够漂浮在水面上；在选择材料时，可以通过化学实验比较不同液体（如清水、盐水、糖水）的密度差异，从而优化模型的浮力性能.学生还可以借鉴水生植物的结构特点，设计出更符合流体力学原理的模型外形，以减少阻力，提高模型的稳定性.

教师也应该鼓励学生自主设计实验，深入探究浮力现象背后的物理原理.教师可以布置一个开放性实验任务，让学生自行设计实验方案，研究浮力的大小与哪些因素有关.在这一过程中，学生可以选取不同材质和形状的物体，分别测量它们在水中的浮力，记录实验数据.教师可以提供一些基本的实验材料，但具体的实验步骤和方法完全由学生自己决定.例如，学生可能会想到用不同浓度的盐水来改变液体的密度，观察物体在不同密度液体中的浮力变化，或者尝试用不同形状的物体，探讨形状对浮力的影响.在自主实验过程中，学生能深刻理解浮力的物理原理，还能培养独立思考和解决问题的能力.

2.3" 强化团队合作，促进跨学科思维碰撞

在跨学科概念融入初中物理教学的过程中，强化团队合作可以有效促进学生跨学科思维碰撞.团队合作有助于学生深化对物理概念的理解，培养他们的合作精神和沟通能力，还可以激发学生的创造力，使他们在交流和讨论中产生新的想法和解决方案.

在九年级物理《能量、材料与社会》这一章，教师应将具有不同学习能力的学生分为同一小组，形成多样化的知识和技能组合.例如，教师可以根据学生的兴趣和特长，将擅长物理的学生、喜欢化学的学生、对生物感兴趣的学生分配到同一个小组.这样，每个小组内部就能形成一个多元化的知识结构.然后，教师可以给每个小组分配一个具体的任务，比如研究“太阳能的利用与环境保护”.在这个任务中，擅长物理的学生可以负责解释太阳能的转换原理，喜欢化学的学生可以研究太阳能电池的工作机制，对生物感兴趣的学生可以探讨太阳能在农业中的应用.明确的分工合作可以让学生充分发挥各自的特长，还能在交流中学习其他领域的知识，促进跨学科思维的形成.

教师也可以组织跨学科小组讨论活动.当讲授到“新能源的开发与利用”或“环保材料的开发”等内容时，教师首先可以通过课堂讲解的方式，向学生介绍相关领域的基础知识和发展现状，如太阳能、风能、水能等可再生能源的工作原理及其环境效益，以及生物降解塑料、竹纤维等环保材料的特点和应用前景.接下来，教师可以布置一项研究任务，让学生们以小组的形式，围绕选定的主题自主搜集资料并完成一份研究报告.在这个过程中，学生需要结合物理、化学、地理等多个学科知识，对特定的问题进行深入探究.例如，在研究“新能源的开发与利用”时，学生不仅要了解各种新能源的技术特点，还要考虑其经济成本、环境影响和社会接受度等因素.在探讨“环保材料的开发”时，需关注材料的生命周期评价、回收再利用的可能性等问题.教师要鼓励学生运用互联网资源，查找权威的数据和文献，提高报告的专业性和可信度.讨论结束后，每个小组将有机会在全班面前展示自己的研究成果，其他同学作为听众参与讨论，提出疑问或建议.

2.4" 运用数字技术，创新教学手段与方法

在创新能力培养视域下，运用数字技术是提升初中物理跨学科教学效果的关键举措.随着信息技术的飞速发展，数字技术为教学提供了更加丰富多样的工具和平台，教学内容可以通过多媒体、虚拟实验室、在线课程等形式展现，极大地增强了教学的互动性和趣味性.教师需要掌握和运用各类数字教育资源，如物理仿真软件、在线教学平台等，设计与物理相关的跨学科项目.

以沪科版八年级物理《探索宇宙》这一节为例，教师可以通过引入虚拟实验室的方式，增强学生的实践体验.利用专业的天文软件，如Stellarium或Celestia，教师可以创建一个互动式的教学环境，让学生亲身体验宇宙探索的过程.这些软件能够模拟太阳系内的天体运动，包括行星绕太阳公转、卫星绕行星旋转等现象.学生可以看到动态的天体运行轨迹，还可以调整观测时间、地点和视角，以获得不同的观察效果.例如，学生可以设置特定的时间点，观察地球和火星的位置变化，理解行星间的相对运动，或调整视角，从地球上看太阳系的整体布局，从而更好地理解太阳系的结构.这种互动式的教学方式能够加深学生对物理定律的理解，激发他们的好奇心和探索欲，鼓励学生思考行星运动背后的物理原理，如开普勒定律和牛顿万有引力定律.

结合多媒体资源拓宽知识视野也是提升教学效果的有效手段.教师可以充分利用多媒体资源，将物理知识与艺术、文学等领域相结合，拓宽学生的知识视野.例如，在介绍恒星生命周期时，教师可以播放NASA发布的关于恒星演化的视频资料，这些视频通常包含高质量的动画和解说，能够帮助学生直观理解恒星从诞生到消亡的全过程.教师还可以选取与宇宙探索相关的文学作品片段，如刘慈欣的科幻小说《三体》中描述的三体星系结构，引导学生思考人类对于未知世界的想象与科学探索之间的关系.这样的教学设计能让学生从科学的角度认识宇宙，还能感受到科学与人文之间的深刻联系，激发对科学的兴趣和对人文精神的追求.

3" 结束语

综上所述，创新能力培养与初中物理跨学科教学相辅相成，共同推动教育的深度变革.教师应整合学科资源，让学生在多学科视角下构建知识体系，提高知识的综合运用水平；设计实践活动，使学生在实际操作中体验科学探究的乐趣，培养实践能力和解决问题的能力；强化团队合作，促进学生间的交流与协作，帮助他们在思维碰撞中产生新的创意.数字技术的应用，为物理教学带来了全新的教学手段，使抽象的概念变得直观易懂，提升了教学效率.

参考文献：［1］ 张茂.初中物理课程中跨学科整合的实践与反思［J］.学周刊，2024（29）：65-67.

［2］ 陈国荣，叶成林.新课程理念下初中物理跨学科教学实践探索［J］.新课程教学（电子版），2024（10）：40-42.

［3］ 詹友琳.面向跨学科的初中物理单元作业设计［J］.家长，2024（14）：82-84.

［责任编辑：李" 璟］