初中物理項(xiàng)目式跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)

摘要提出跨學(xué)科實(shí)踐是2022年版義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)的顯著特色?；谡n程標(biāo)準(zhǔn)要求、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)以及跨學(xué)科研究的相關(guān)進(jìn)展，構(gòu)建基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的物理跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)模式。以“浮力秤的制作與應(yīng)用”為主題呈現(xiàn)具體案例設(shè)計(jì)，展現(xiàn)該教學(xué)模式在初中物理跨學(xué)科主題教學(xué)中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)初中物理浮力秤2022年4月，《義務(wù)教育課程方案（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“方案”）及各學(xué)科義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）（以下簡(jiǎn)稱“2022年新課標(biāo)”）明確指出，各學(xué)科用不少于10%的課時(shí)開展跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)[1]，而跨學(xué)科學(xué)習(xí)可以通過(guò)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的方法來(lái)組織[2]。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（Project-BasedLearning，PBL）是一種以學(xué)生為中心的教學(xué)方法，基于預(yù)設(shè)的真實(shí)問(wèn)題或大任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生以自主探究或小組合作的方式開展探究活動(dòng)，在一定時(shí)間內(nèi)完成一系列相互關(guān)聯(lián)的任務(wù)[3]并提交項(xiàng)目完成的最終物化成果或作品，旨在培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、批判性思維和合作精神。本文結(jié)合項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的具體內(nèi)容與跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的課標(biāo)要求，搭建具體的教學(xué)實(shí)施模式，并以“自制浮力秤”為項(xiàng)目主題來(lái)呈現(xiàn)設(shè)計(jì)案例。一、項(xiàng)目式跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的實(shí)施模式構(gòu)建以全面發(fā)展學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)和跨學(xué)科素養(yǎng)為目標(biāo)導(dǎo)向，基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)、實(shí)施和評(píng)價(jià)要素的具體要求[4]，并結(jié)合2022年新課標(biāo)對(duì)物理跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容和學(xué)業(yè)質(zhì)量要求，本文構(gòu)建中學(xué)物理項(xiàng)目式跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的具體實(shí)施模式，包含確定項(xiàng)目主題、設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題、拆解驅(qū)動(dòng)問(wèn)題、實(shí)施項(xiàng)目活動(dòng)、展示項(xiàng)目成果和開展項(xiàng)目評(píng)價(jià)6個(gè)環(huán)節(jié)（見圖1）。首先，從日常生活、工程實(shí)踐和社會(huì)發(fā)展等方面的真實(shí)情境中挖掘?qū)W習(xí)情境與實(shí)踐對(duì)象，據(jù)此確定項(xiàng)目主題。此后，以綜合性、開放性和實(shí)踐性為導(dǎo)向，圍繞項(xiàng)目主題設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，作為項(xiàng)目式跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的實(shí)施“骨架”，引導(dǎo)學(xué)生逐層深入探索項(xiàng)目并強(qiáng)化主動(dòng)探究與問(wèn)題解決的意識(shí)。接著，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合項(xiàng)目發(fā)展趨勢(shì)與已有認(rèn)知儲(chǔ)備，將驅(qū)動(dòng)問(wèn)題拆解成若干子問(wèn)題，既要呈現(xiàn)引領(lǐng)性和連貫性，又要彰顯整合多學(xué)科知識(shí)創(chuàng)造性完成任務(wù)的特質(zhì)，旨在發(fā)展學(xué)生跨學(xué)科知識(shí)整合的新思維與創(chuàng)造性解決問(wèn)題的新認(rèn)識(shí)。在實(shí)施項(xiàng)目活動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)立足本學(xué)科的知識(shí)、思維與技能體系，以解決各子問(wèn)題為直接導(dǎo)向，尋求本學(xué)科與其他各學(xué)科的內(nèi)在聯(lián)系，并根據(jù)學(xué)生實(shí)踐能力差異情況，設(shè)計(jì)分級(jí)化、多層次的物化成果要求，以期符合學(xué)生認(rèn)知與實(shí)踐水平，同時(shí)避免增加學(xué)科實(shí)踐學(xué)習(xí)的心理負(fù)擔(dān)。接下來(lái)，以小組為單位開展活動(dòng)總結(jié)、進(jìn)行成果展示并進(jìn)行小組間交流。通過(guò)觀賞并評(píng)價(jià)豐富多彩的活動(dòng)成果，能培育學(xué)生動(dòng)手操作的實(shí)踐能力和樂(lè)于創(chuàng)新實(shí)踐的品質(zhì)。最后，根據(jù)學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐中的全過(guò)程表現(xiàn)，開展指向項(xiàng)目任務(wù)完成本身的質(zhì)性評(píng)價(jià)，注重表現(xiàn)性評(píng)價(jià)、過(guò)程性評(píng)價(jià)與總結(jié)性評(píng)價(jià)等多種形式相結(jié)合，融入自我評(píng)價(jià)、同學(xué)互評(píng)、教師評(píng)價(jià)的多元主體評(píng)價(jià)。二、項(xiàng)目式跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)案例本文的設(shè)計(jì)案例面向九年級(jí)中考復(fù)習(xí)階段的學(xué)生，運(yùn)用上述實(shí)施模式開展項(xiàng)目式跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生以完成項(xiàng)目為載體實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)”“做中思”“做中創(chuàng)”，達(dá)成對(duì)物理核心概念、物理思想、跨學(xué)科概念、規(guī)律、原理等知識(shí)的理解與內(nèi)化。本設(shè)計(jì)案例計(jì)劃用3～4課時(shí)予以完成，其中2～3課時(shí)開展浮力秤的原理與制作方案的教學(xué)，再用1課時(shí)進(jìn)行物化成果的展示與交流。（一）確定項(xiàng)目主題本案例選取“浮力秤的制作與應(yīng)用”為項(xiàng)目主題，有如下三點(diǎn)考慮：一是立足中考復(fù)習(xí)階段的核心概念“浮力”的系統(tǒng)而深入的復(fù)習(xí)，助力夯實(shí)學(xué)生的相互作用觀念與比值定義法相關(guān)物理思想；二是取材“曹沖稱象”歷史典故，助力培養(yǎng)學(xué)生正確的民族觀與歷史觀，提升科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)；三是促進(jìn)引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生產(chǎn)生活實(shí)踐常用稱量工具“秤”，強(qiáng)化物理知識(shí)學(xué)習(xí)同現(xiàn)實(shí)世界間的聯(lián)系，以此提升學(xué)生的工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐能力。（二）設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)問(wèn)題是項(xiàng)目式教學(xué)的核心組織特征，其設(shè)計(jì)質(zhì)量直接決定了跨學(xué)科實(shí)踐的教學(xué)效果。驅(qū)動(dòng)問(wèn)題的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮學(xué)生具有的知識(shí)、方法基礎(chǔ)以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)收獲，而問(wèn)題目標(biāo)又要指向問(wèn)題解決的最終方案或者產(chǎn)品。為降低學(xué)生對(duì)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題的理解難度并緊緊圍繞項(xiàng)目主題開展項(xiàng)目式跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)，筆者設(shè)計(jì)如下核心驅(qū)動(dòng)問(wèn)題：如何基于漂浮現(xiàn)象制作一個(gè)用于測(cè)量物體質(zhì)量的工具？（三）拆解驅(qū)動(dòng)問(wèn)題“浮力”屬于中考物理復(fù)習(xí)的重要概念，筆者按照浮力概念回顧、浮力規(guī)律應(yīng)用、數(shù)學(xué)工具融入、物化成果遷移的遞進(jìn)認(rèn)知規(guī)律，將核心驅(qū)動(dòng)問(wèn)題拆解成若干子問(wèn)題，進(jìn)而預(yù)設(shè)問(wèn)題鏈，為學(xué)生順利解決子問(wèn)題并開展項(xiàng)目實(shí)踐搭建腳手架（見表1）。（四）實(shí)施項(xiàng)目活動(dòng)1.情境引入：探求“曹沖稱象”蘊(yùn)含的科學(xué)原理播放現(xiàn)代版“曹沖稱象”視頻，引導(dǎo)學(xué)生探求耳熟能詳?shù)墓适卤澈笏N(yùn)含的原理。教師引導(dǎo)：①著眼分析“曹沖稱象”典故，如何反映物體（大象）的質(zhì)量差異？②如何利用標(biāo)記線的位置來(lái)比較不同大象的質(zhì)量？③結(jié)合浮力相關(guān)知識(shí)，能否將質(zhì)量的直接測(cè)量轉(zhuǎn)換為某一方向上長(zhǎng)度大小的間接測(cè)量？驅(qū)動(dòng)問(wèn)題：如何制作一個(gè)浮力秤實(shí)物模型？學(xué)生任務(wù)：①判斷選用礦泉水瓶作為浮力秤主體部分的可行性并給出具體理由；②小組合作探索使容器豎直漂浮于液體上的有效措施。2.問(wèn)題解決：制成科學(xué)的浮力秤模型問(wèn)題1：如何標(biāo)記浮力秤的刻度？教師引導(dǎo)：量具是實(shí)現(xiàn)定量測(cè)量的重要工具，給其標(biāo)上刻度值是不可或缺的環(huán)節(jié)，那么如何給浮力秤標(biāo)記刻度呢？教師提供實(shí)驗(yàn)器材，如多種礦泉水瓶、剪刀、馬克筆、膠帶紙、標(biāo)準(zhǔn)50g砝碼、盛水容器等。學(xué)生任務(wù)：①根據(jù)已有器材自制簡(jiǎn)易的體積測(cè)量工具，思考刻度的標(biāo)定方法與標(biāo)定規(guī)律；②然后自制浮力秤雛形，用以測(cè)量實(shí)物質(zhì)量，觀察并歸納讀數(shù)標(biāo)定方法和規(guī)律；③基于觀察經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，標(biāo)記表盤上除零刻度線外的其他各個(gè)刻度。問(wèn)題2：如何定義浮力秤的精度？教師引導(dǎo)：請(qǐng)各小組代表展示所測(cè)物體的質(zhì)量示數(shù)。我們發(fā)現(xiàn)如果質(zhì)量示數(shù)落在已有精度內(nèi)，可準(zhǔn)確讀出質(zhì)量大小，如果落在兩相鄰刻度之間，該如何讀數(shù)呢？能否根據(jù)刻度均勻特點(diǎn)將刻度線細(xì)分以補(bǔ)充更精確的刻度值？學(xué)生任務(wù)：①補(bǔ)充更精細(xì)的刻度值并推測(cè)出現(xiàn)的困難；②觀察各組的浮力秤的刻度值標(biāo)記情況，即相鄰刻度值的間距與相鄰刻度線的實(shí)際間距，討論如何比較精確度差異；③請(qǐng)各組開展討論，嘗試歸納出浮力秤精度的定義并分析其定義方法。問(wèn)題3：如何提高浮力秤的精度？基于浮力秤的定義和各組的浮力秤測(cè)量實(shí)物質(zhì)量結(jié)果，提出提高浮力秤精度的猜想。學(xué)生任務(wù)：①給出浮力秤主體部分的最佳選用材料；②探究影響浮力秤精度的因素，要求理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，并給出提高浮力秤精度的有效辦法。問(wèn)題4：如何擴(kuò)大浮力秤的量程？問(wèn)題引導(dǎo)：上一環(huán)節(jié)中，為了提高測(cè)量精確度，需要選擇瓶身較細(xì)的容器作為浮力秤的主體部分，但是如何解決物體太大而放不進(jìn)容器內(nèi)的問(wèn)題？學(xué)生任務(wù)：①判斷現(xiàn)有浮力秤測(cè)量一個(gè)蘋果質(zhì)量的可行性；②如用浮力秤測(cè)定一個(gè)人的體重，結(jié)合所學(xué)知識(shí)，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)以擴(kuò)大測(cè)量量程。3.物化成果：依據(jù)問(wèn)題解決結(jié)果改進(jìn)浮力秤實(shí)物模型教師引導(dǎo)學(xué)生分析并歸納問(wèn)題解決環(huán)節(jié)的結(jié)論，幫助學(xué)生形成科學(xué)合理的方案并制作精準(zhǔn)的浮力秤實(shí)物模型。例如，方案策劃書的撰寫包含綜合說(shuō)明、科學(xué)原理、材料選用、模型設(shè)計(jì)示意圖、所遇困難與改進(jìn)方法、投資預(yù)算等部分。引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷“現(xiàn)象感知→原理初探→模型制作→問(wèn)題解決→模型改進(jìn)→模型拓展”的物化過(guò)程，發(fā)展學(xué)生的抽象概括、具象表征、模型建構(gòu)、理論闡釋、動(dòng)手實(shí)踐、方案策劃、物化實(shí)踐等跨學(xué)科實(shí)踐技能[5]，以此讓學(xué)生感知知識(shí)世界與現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題解決差異性，形成對(duì)兼?zhèn)鋸?fù)雜性與系統(tǒng)性的現(xiàn)實(shí)世界工程實(shí)踐的深刻認(rèn)識(shí)。（五）展示項(xiàng)目成果成果展示是整個(gè)活動(dòng)的精華部分，是最具生成性的核心教學(xué)環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)通過(guò)成果展覽和組間研討會(huì)兩種形式先后開展。成果展覽留足學(xué)生思考的時(shí)間與空間，組間研討則會(huì)提供學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新與批判表達(dá)的平臺(tái)。成果展覽環(huán)節(jié)基本要求：以項(xiàng)目小組為基本單位，分別從任務(wù)分配、成果介紹、問(wèn)題解決、跨學(xué)科應(yīng)用、個(gè)人感想等方面進(jìn)行展示，交流集體智慧結(jié)晶；著重展示項(xiàng)目成品的材料選用、外形設(shè)計(jì)、使用方法、應(yīng)用優(yōu)勢(shì)、環(huán)保性能以及策劃過(guò)程的改進(jìn)亮點(diǎn)，以此增強(qiáng)小組各成員的實(shí)踐學(xué)習(xí)成就感，并為后續(xù)開展組間研討會(huì)拓寬探討與交流的空間。組間研討會(huì)聚焦成品設(shè)計(jì)亮點(diǎn)、浮力秤精度定義的完整性、精度改進(jìn)的合理性、使用過(guò)程的細(xì)節(jié)處理等方面進(jìn)行深入探討與交流，以期為物化成果的迭代升級(jí)積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。（六）開展項(xiàng)目評(píng)價(jià)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)項(xiàng)目評(píng)價(jià)主要是評(píng)價(jià)學(xué)生在項(xiàng)目學(xué)習(xí)中的表現(xiàn)。項(xiàng)目評(píng)價(jià)應(yīng)組織教師、學(xué)生、同伴開展多元主體評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)取向倡導(dǎo)質(zhì)性評(píng)價(jià)與量化評(píng)價(jià)相結(jié)合[6]，評(píng)價(jià)的方式應(yīng)包括過(guò)程性評(píng)價(jià)和表現(xiàn)性評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)內(nèi)容應(yīng)依照課程目標(biāo)、指向項(xiàng)目任務(wù)完成情況本身。因此，設(shè)計(jì)具備三級(jí)指標(biāo)的活動(dòng)評(píng)價(jià)體系：每個(gè)維度10分，滿分100分，如表2所示。三、結(jié)語(yǔ)探索實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)常態(tài)化落實(shí)，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)有效提升的初中物理