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基于核心素养的物理跨学科课程开发的研究
摘要:在当前的初中物理教学中,为提高教学效果,使学生掌握物理学习的思维结构,尽快找到适合自己的学习方法,教师就要在物理课程的改革过程中,结合学科核心素养设计教学活动,以增加学生在课程学习中的参与机会。同时,教师还要根据新课标要求,强化课程中的跨学科培养的理念,将其融入到教、学、评的每一个环节。使学生在学习内容的联通中形成知识网络,并通过跨学科学习拓宽视野,提高自己的实践应用能力。
关键词:核心素养;初中物理;跨学科课程
引言
随着“三新”背景下物理学科教学的发展,学生在学习中需要掌握的知识内容不断增加,实践操作机会也逐渐增多。想要让初中阶段的学生在物理学习中打好基础,教师就要结合学科核心素养,让学生在形成物理观念的同时,提升自己的科学思维与探究能力,进而在思想上树立科学态度与责任意识。为了实现这一目标,教师就可以根据新课标要求,分析当前初中物理课程中的问题,利用跨学科模式开发课程体系。通过跨学科课程的设计与实施,为学生提供一个全面、综合的学习环境。从而打破传统学科壁垒,促进学生的全面发展。
一、初中物理课程设计中的常见问题
(一)课程环节的时间分配不合理
学生在物理学习中,想要充分掌握所学知识与技能,还需要足够的时间进行理解实践。然而,在当前的物理课程设计中,教师在“教”与“学”的时间分配上,往往不是很合理[1]。一方面,教师压缩了一些重要的概念和原理的讲解时间,而一些相对次要的内容却占据了过多的时间,造成了时间上的浪费,导致学生在学习中无法理解透彻。另一方面,在实践环节中,教师除了专门的实验课程,很少再给学生安排额外的实践内容。这种时间分配的不合理,不仅影响了学生的学习效果,也制约了跨学科课程开发的进程。
(二)师生在教学过程中缺乏互动
在初中学生的物理学习中,难免会对新知识的学习产生疑问,所以师生互动也是教学中不可或缺的一环。然而,在当前的初中物理课堂上,许多教师常常采用单向讲授的方式,学生被动接受知识,缺乏主动思考和提问的机会。这种缺乏互动的教学模式,限制了学生的思维发展,使他们在课上的学习问题难以及时解决[2]。
二、初中物理跨学科课程开发的意义
(一)促进学生综合学习与知识体系的构建
在初中物理跨学科课程开发中,教师将物理知识与其他学科进行结合,不仅限于理论层面的交叉引用,更体现在实践项目中的综合运用上。在跨学科的学习中学生也能更好地理解,不同学科的知识并非孤立存在,而是相互关联、相互支撑的,从而构建出更加完整、系统的知识体系。不但如此,通过参与跨学科课程,学生也能够了解物理学科内部的不同分支,掌握与其他学科相关的前沿知识[3]。从而激发学生的好奇心和求知欲,自主探索不同学科知识之间的联系和应用。
(二)丰富物理教学内容与形式
在跨学科模式下,为了满足教学开展的知识需求,物理教师需要挖掘不同学科的资源,并进行整合。同时,为了确保学生在学习中能够更好地理解与吸收所学内容,教师还需要采用多样化的教学方法,为学生的学习实践创造更多的机会。这样不仅丰富了课堂形式,还提高了教学质量,使学生在轻松愉快的氛围中掌握更多知识[4]。
三、核心素养下初中物理跨学科课程设计的有效策略
(一)明确跨学科课程目标与核心素养的融合
在设计初中物理跨学科课程时,教师首先要根据教学内容,确立跨学科课程的总体目标。而在学科教学目标的明确中,教师则要根据新课标要求,设计学科核心素养目标。以“光的反射”这一节的学习为例,结合本节重难点,教师需要围绕光的反射定律这一知识点,整合数学、地理以及信息技术学科中的相关知识。
为了培养学生的物理观念,教师可以以“构建光的传播模型”这一跨学科概念目标,结合数学学科中的几何光学模型知识,让学生建立光现象与数学几何模型的联系。在此基础上,教师还可以融入地理学科中大气分层知识,设置“极光现象中的电磁场作用”学习任务,培养学生的科学思维素养。而针对学生的科学探究素养的培养目标,教师可以在教学中结合信息技术,教师就可以利用“光的反射实验模拟软件”,让学生通过操作软件,观察不同条件下光的反射现象,进而理解光的反射定律。最后,在培养学生科学态度与责任素养时,教师在教学拓展中,可以设计“城市玻璃幕墙光污染调查”项目。在教学中引入建筑采光设的真实案例,引导学生思考光学原理在新能源开发,以及生态环境保护中的跨学科应用。在实际问题的研究分析中,提高自己的责任感。这样的跨学科课程设计,不仅加深了学生对物理知识的理解,还培养了他们的科学探究能力和社会责任意识,实现了核心素养与跨学科课程的深度融合。
(二)精选跨学科课程内容
1. 基于生活实际挖掘内容
为了使学生尽快融入跨学科教学氛围,跟上教师的教学节奏,教师还需要从学生熟悉的生活场景出发,寻找物理与其他学科的交叉点。比如在学习人教版八年级下册“压强”这一章时,本节的知识内容与学生的生活密切相关。这时教师就可以根据本节“制作简易活塞式抽水机”的跨学科活动,探讨压强知识在实际中的应用。在活塞式抽水机的设计中,教师就可以让学生结合生物学中的呼吸知识,分析气压差在人体呼吸过程中的作用机制。这样,学生在使用注射器、橡胶膜等材料制作呼吸模型时,就可以通过观察橡胶膜的形变与气压变化,将生物体结构功能的知识与物理概念结合。进而在后续的实践操作中,理解活塞式抽水机的原理,完成模型设计与制作工作。
除此之外,在实践操作材料的选择上,教师还可以让学生利用生活中常见的物品,寻找的制作中的替代材料。比如在人教版八年级物理下册“简易杠杆”这一章中,学生想要完成“制作简易杠杆”的实践任务,就可以选择雪糕棒、筷子等木质材料,或是硬纸板、塑料尺等可塑性强的物品,作为杠杆臂。在制作中,学生还可以测评不同材质的杠杆臂的应用,在实验中对实验结果的影响,从而探究综合条件最好的材质。这种源于生活场景的跨学科任务,能有效激发学生的探究热情,培养其数据分析和科学论证的核心素养。
2. 结合社会热点选取内容
在学生科学态度与责任的培养中,为了让学生将知识内容与实践应用相结合,还需要物理教师在知识内容选择上,关注当下社会热点问题,并从中筛选出适合跨学科教学的素材。例如在学习“速度的测量”这一节时,教师可以结合神州二十号的成功发射这一热点问题,将数学与物理速度公式进行跨学科整合,为学生设计“航天器轨道速度计算”探究活动。在活动中,教师可以通过网络搜集,为学生提供航天器运行轨道的相关数据资料,例如近地点、远地点的速度变化规律,引导学生运用物理中的速度公式,以及数学中的函数图像知识,建立轨道速度的数学模型。从而将抽象的物理概念,转化为直观的图表分析,使航天器运行数据可视化。通过这样的设计,学生既能掌握匀变速直线运动的计算方法,又能理解航天工程中多学科协作的重要性。并在计算研究中,激发自己的民族自豪感,关注科技前沿发展,在知识应用层面深化对社会责任的理解。
(三)创新跨学科教学方法
1. 项目式学习法
在初中物理跨学科学习中,不同学科的结合需要突出具体的知识点,而这些知识点的体现,教师就可以通过项目式学习法来实现。例如在学习人教版八年级物理上册“质量”这一节时,教师可以结合生物学科中“人体每日营养摄入标准”内容,参考《中国居民膳食指南(2022)》,开展“设计健康食谱”的跨学科探究项目。在项目实践中,学生需运用物理天平测量不同食材质量,绘制质量分布折线图,理解“质量是物体所含物质的多少”这一概念。接着学生还要根据人体代谢率计算的知识,计算不同年龄段人群每日所需营养物质的质量范围。最后,学生的实践成果,需要以报告、数据可视化展板等形式呈现,方便与教师以及其他学习者分享。这种基于真实问题的项目式学习,不仅能强化学生的度量衡操作能力,还能培养其解决实际问题的能力。
2. 情境教学法
学生在物理学习中,想要实现自身学习积极性的激发,并在内驱力引导下充分参与到教学活动中,还需要适合教学情境的启发。所以在跨学科模式下,教师也可以结合不同学科内容,为学生创造跨学科情境。例如在学习“眼睛和眼镜”这一节时,教师就以结合生物学科中的眼球结构知识,创设医院“近视防控科普宣传”情境。在学习中,教师可以扮演“医生”角色,通过多媒体课件,给学生展示眼球解剖模型,引导学生观察晶状体、视网膜等结构,探究人体视网膜成像中的物理学知识。接着,教师还可以为学生展示近视眼镜的矫正原理,让学生理解凹透镜在近视防控中的作用。在近视预防的学习中,教师还可以结合生活中常见的近视防控措施,如眼保健操、正确的读写姿势等,让学生认识到保护视力的重要性。在这样的跨学科情境中,学生不仅能解凸透镜成像的实际应用,加深对物理知识的理解,还能将所学知识应用于实际生活中,提高自己的健康意识。
3. 小组合作学习
在“三新”背景下的物理新教材中,添加了“跨学科实践”的环节。这样既使教师有效融入跨学科知识,拓展学生在物理学习中的思维。也能让学生通过实验,获得更多知识应用与检验的机会,在动手实践中锻炼自己的操作能力。在利用教材中的这一环节开展跨学科教学时,教师就可以通过小学合作的方法,提高学生在跨学科实践中的参与机会,培养他们的团队合作能力 [5]。例如在学习人教版八年级物理上册“制作隔音房间模型”这一节跨学科实践时,教师可以将学生分为四到五人的小组,将组员分为选材、设计、制作以及检测四种角色。在实践操作中,教师可以指导学生利用信息技术手段,收集隔音材料的相关信息,并对各种材料的隔音效果进行评估,挑选出最适合制作隔音房间模型的材料。而负责设计的同学,则需要根据所选材料,结合本章所学的声学原理,设计出隔音房间的结构图。制作的同学则按照结构图,利用所选材料进行隔音房间模型的搭建。最后由检测的同学利用声学测量软件,对搭建好的隔音房间模型进行隔音效果检测。在检测过程中,如果发现问题,小组成员需要共同讨论,找出问题所在,并进行改进。通过这样的分工合作,学生不仅能够深入理解隔音的物理原理,还能在实践中,锻炼自己的动手能力和团队协作能力。
(四)构建跨学科评价体系
1. 设计多元化评价指标
为了全面考察学生的核心素养培养情况,在物理教学后,教师还结合跨学科内容,建立多元化的评价指标,实现物理教学中的“教学评”一体化。在评价内容的设计上,教师一方面要结合课程的核心素养目标,分析学生在课堂中的具体表现,既要包括学习任务完成的效果,还要考虑到学生回答问题的积极性。另一方面,在对学生的多元评价上,教师还要结合学生的物理学习水平,以及学生在其他学科学习中的学情,对学生物理跨学科学习成果,进行纵向的对比。这样的多元化指标,能够有效利用跨学科知识,从而更全面地反映学生的成长与进步,避免单一评价模式的局限性。
2. 过程性与终结性评价相结合
在物理跨学科课程学习过程中,教师对学生的学习评价,不能仅停留在最终的学习成果上,还应该关注学生的学习过程。而过程性评价与结果性评价的结合,能够实时跟踪学生的学习进展,使学生及时对自己的学习问题进行调整,以更好地适应跨学科教学。在两种评价模式的结合中,教师可以结合信息技术学科知识,利用先进的智能辅助学习手段,记录学生的学习情况。例如记录学生在小组学习中的报告、实验结果,以及学生作业与小测的成绩等。在评价中,教师就可以利用智能教学系统的统计算法,为学生提供学习的个性化反馈。使学生的学习策略改革更为及时,对跨学科知识的学习也能进行查漏补缺。
结语
通过对初中物理课程设计中的问题分析,以及对跨学科理念在物理课程中的融合研究,可以看出,初中物理教师在课程设计中融入跨学科理念,既是“三新”背景下学科改革的发展方向,也是学生充分掌握学科知识,提高核心素养的有效手段。在物理跨学科课程设计中,教师要遵循“教学评”一致性原则,将跨学科内容融入到教学的不同环节,还要在教学过程中对学生表现进行充分观察,对其问题进行及时指导。只有这样,跨学科模式才能在物理课程中,为学生核心素养的培养,提供更深入的帮助。
参考文献
[1] 封晶 .“新课标”背景下跨学科知识迁移在初中物理教学中的应用研究 [J]. 学周刊 ,2025,(15):62-64.
[2] 于建丽 . 初中物理跨学科主题学习的设计与实施探讨 [J]. 理科爱好者 ,2025,(03):143-145.
[3] 王宝莲 . 初中物理与生物跨学科项目式学习探索与实践 [J]. 读写算 ,2025,(11):157-159.
[4] 王燕平 . 基于项目化学习的初中物理跨学科实践 [J]. 中学课程辅导 ,2025,(08):39-41.
[5] 陈常明 . 信息技术 2.0 背景下初中物理跨学科教学实践研究[J].科学咨询 ,2025,(05):192-195.
注:广东省教育科学规划2025 年度中小学教师教育科研能力提升计划项目“基于核心素养的中小学跨学科主题学习路径与策略的研究”(项目编号:2025YQJK1086)
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