初中物理跨学科项目化学习的设计与实施研究

引言

传统初中物理教学多局限于学科内部，学生难以将知识应用于复杂情境。跨学科项目化学习以真实问题为导向，整合物理与数学、生物、工程等学科知识，引导学生在项目实践中构建知识体系。随着核心素养教育推进，如何将理论与实践结合，设计并实施有效的跨学科项目，成为物理教学的重要课题。本文立足教学实际，探索其设计原则、实施路径及优化方向，为提升教学质量提供思路。

一、初中物理跨学科项目化学习的设计原则

（一）知识关联性原则，确保学科融合有逻辑

知识关联性要求各学科围绕物理核心知识形成有机整体。以“桥梁承重设计”为例，物理知识为核心：用“力的分解与合成”分析桥墩受力，用“压强公式”计算桥面承重极限；数学知识提供工具支撑：借“三角形稳定性”设计桁架结构，通过“比例换算”实现模型与实际尺寸转换；工程知识给予实践指导：结合“材料力学”比较木、塑、金属的抗弯强度，解释钢结构桥梁适合大跨度的原因。各学科知识如桥梁构件般相互支撑，共同服务于“提升承重能力”目标，避免学科内容脱节。

（二）问题真实性原则，增强学习任务的实践性

问题真实性强调项目源自生活场景或社会议题，使学习成果具备应用价值。例如在“家庭节能方案设计”中，学生结合物理“电功公式”计算电器耗电，得出“空调调高 1℃日均节电 0.5 度”的结论；结合生物知识确定“26℃为人体舒适温度”；用数学“统计图表”发现“晚间 8-10 点是用电高峰”。最终方案包含“LED 灯替代白炽灯”“洗衣机选节能模式”等实操建议，学生可带回家实践，家长反馈电费下降 5%-8% ，形成“学习—实践—验证”闭环，让学生体会物理知识的实用性。

二、初中物理跨学科项目化学习的实施路径

（一）任务驱动式实施，引导学生自主探究

任务驱动式实施通过将项目拆解为阶梯式子任务，引导学生逐步深化对跨学科知识的理解与应用。下面以上科版八年级物理第二学期浮力单元——自制小船任务为例，具体说明这一实施过程。

首先制定初级任务：小船设计的物理与数学基础。学生们以小组为单位开始设计小船。从物理角度，根据阿基米德原理计算小船的排水量，以确保小船能够漂浮在水面上。从数学角度，利用几何知识设计小船的形状，确定合适的尺寸比例，以达到稳定漂浮的效果。每个小组运用浮力原理和几何知识设计绘制出小船的草图，并标注出关键尺寸、形状特点。

接着制定中级任务：材料选择与工程力学。结合材料科学知识，比较不同材料的密度、硬度、韧性等特性，选择既能保证小船漂浮又能承受一定外力的材料。同时，从工程力学角度，考虑小船在水中的受力情况，对小船的结构强度进行分析。每小组提交一份材料选择报告，并准备好所选材料，开始制作小船的框架。

最后制定高级任务：小船制作与测试中的多学科融合。在制作小船过程中，综合运用手工技能和工程知识，确保小船的各个部件准确组装。制作完成后，在小船测试环节，运用物理知识测量小船的实际排水量、航行速度等参数，并与设计值进行对比。各小组展示制作完成的小船，提交一份详细的项目报告，包括制作过程中的问题与解决方法、实际测试数据与设计数据的对比分析等。

各小组通过将任务分解，逐步完善设计，结合多学科知识出色的完成了造船的任务。

（二）协作互动式推进，促进多维能力发展

协作互动式推进通过角色分工让学生在团队中承担不同学科任务，在碰撞中深化理解。“校园太阳能路灯设计”项目中，小组需设三个核心角色：物理专员负责电路设计，计算“太阳能板的光电转化率”与“蓄电池的储电容量”，确保路灯在连续阴雨天真能亮 3 晚；数学专员测算“路灯高度与照射范围的关系”，用“三角函数”计算 3.5 米高的路灯在地面形成的光照半径，避免出现照明盲区；美术专员则在满足物理功能的前提下，设计灯罩的流线型外观，减少风阻对灯杆稳定性的影响（涉及物理流体力学）。

协作中会出现认知冲突，如“数学专员认为灯杆应更高以扩大照射范围，物理专员指出过高会增加风荷载”，通过讨论最终达成平衡，这种过程不仅培养沟通能力，更让学生理解“真实问题的解决需要学科间妥协与融合”。

（三）情境模拟式深化，提升综合应用能力

情境模拟式深化通过创设真实的问题情境，让学生在模拟情境中综合运用多学科知识解决问题。例如，在“城市噪音监测与治理”项目中，首先创设城市不同区域存在噪音污染的情境。

学生分组在模拟城市区域，如学校不同区域模拟商业区、居民区等，使用声级计测量不同地点的噪音强度，并记录数据。结合物理知识，分析噪音产生的原理，如声音的传播、反射和叠加等。进而结合生物学和心理学知识，研究噪音对动植物和师生心理的影响。例如，观察噪音环境下动植物的行为变化，调查师生在高噪音区域的情绪和工作学习效率。最后，根据前期的测量和分析结果，运用工程学知识设计噪音治理方案，如安装隔音屏障、设计绿化带降噪等。

在情境模拟过程中，使跨学科实践问题得以深化，提升了学生综合应用知

识解决问题的能力。

四、结论

初中物理跨学科项目化学习通过关联知识、聚焦真实问题，促进知识与能力融合，打破了学科壁垒，让学生形成“用知识解决问题”的综合思维，在提升学生综合素养方面成效显著。实施中需遵循知识关联与问题真实原则，以任务驱动和协作互动推进，注重情境模拟式深化。同时，完善教学支持体系确保项目从理论设计到实践操作的顺畅推进，是跨学科项目化学习落地的关键。未来应进一步探索不同学段的项目设计模式，让跨学科项目化学习更好地服务于物理教学，助力学生核心素养全面发展。

参考文献：

[1] 叶 晓 辉 . 初 中 物 理 跨 学 科 项 目 式 学 习 的 实 践 研 究 [J]. 教育 ,2025,(19):31-33.

[2] 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.