基于项目式学习的中学物理与 STEM 融合课程设计研究

引言

STEM教育强调学科知识的综合应用与实践创新，中学物理作为STEM的核心学科，其与STEM的融合是培养学生科学素养的重要途径。项目式学习通过真实问题驱动学习过程，能有效实现物理与STEM其他学科的有机融合。当前中学物理与STEM融合课程存在设计理念落后、实施方法单一等问题，融合效果不佳。因此，探索基于项目式学习的中学物理与STEM融合课程设计路径，对推动课程改革、提升教学质量具有重要意义。

一、项目式学习下中学物理与STEM融合的必要性

（一）顺应核心素养培育的需求

核心素养强调知识的综合应用与能力的协同发展，中学物理与STEM融合课程通过项目式学习，引导学生在解决真实问题中运用物理、数学、工程等多学科知识，发展科学探究、创新思维与实践能力，契合核心素养“综合化”“实践化”的培育目标。

（二）突破传统学科教学的局限

传统中学物理教学存在学科封闭性强、知识应用脱节等问题，难以培养学生的综合能力。项目式学习驱动的STEM融合课程能打破学科界限，将物理概念与技术应用、工程设计、数学分析相结合，让学生在项目实践中理解知识的关联性，解决传统教学中“学用分离”的难题，提升学习的主动性与实效性。

二、项目式学习与中学物理-STEM融合的内在契合性

（一）理念层面的一致性

项目式学习以学生为中心，强调通过自主探究解决真实问题，与STEM教育“跨学科整合”“实践创新”的理念高度一致。两者均注重过程性学习与能力培养，而非单一知识传授，为中学物理与STEM的深度融合提供了理念支撑，确保融合课程的设计方向与育人目标一致。

（二）实践层面的互补性

项目式学习提供了具体的学习组织形式，通过项目选题、方案设计、实践操作等环节引导学习过程；STEM则明确了跨学科知识的整合范围，为项目实施提供内容框架。两者结合能使物理知识在STEM项目中找到应用场景，STEM项目通过物理原理得到科学支撑，形成“形式载体—内容核心”的互补关系。

三、当前中学物理与STEM融合课程存在的问题

（一）课程目标模糊，素养导向缺失

融合课程目标未明确核心素养的培育要求，多停留在知识叠加层面，缺乏对科学探究、创新能力等关键素养的具体规划。目标设定侧重知识掌握，忽视项目式学习中问题解决、团队协作等能力目标，导致课程设计缺乏方向指引，育人价值难以实现。

（二）内容整合浅层，学科关联薄弱

物理与STEM其他学科的内容整合停留在表面拼接，未深入挖掘内在逻辑关联。课程内容多以物理知识点为主，简单附加技术或工程元素，缺乏基于项目需求的有机融合，无法形成跨学科知识网络，学生难以理解知识间的关联性，综合应用能力培养受限。

（三）实施流程单一，探究深度不足

项目式学习实施流程简单化，多采用“教师讲解—学生操作”的模式，缺乏真实问题驱动与深度探究环节。项目设计缺乏开放性，学生自主决策空间有限，难以经历完整的“发现问题—设计方案—解决问题”过程，创新思维与实践能力培养效果不佳。

（四）评价体系片面，过程关注不足

融合课程评价仍以知识测试为主，侧重学生对物理概念、公式的掌握程度，忽视项目过程中的探究行为、协作表现与创新成果。评价标准缺乏对STEM综合能力的具体要求，无法全面反映学生的素养发展情况，难以发挥评价对课程实施的导向与改进作用。

四、基于项目式学习的中学物理与STEM融合课程设计路径

（一）确立素养导向的课程目标体系

构建“知识—能力—素养”三级目标体系，知识目标聚焦物理核心概念与STEM相关学科知识的关联应用；能力目标强调科学探究、工程设计、数学分析等综合能力；素养目标指向科学态度、创新意识与责任担当的培育。目标设定需明确各项目主题对应的具体素养发展要求，确保目标可操作、可评价。

（二）构建跨学科的内容整合框架

以物理核心概念为基础，结合STEM其他学科的相关知识，构建“物理概念—技术应用—工程设计—数学分析”的内容网络。围绕真实项目主题，如“环保装置设计”“智能家居开发”等，将物理的能量守恒、电路原理与技术的工具应用、工程的结构设计、数学的数据分析有机整合，形成主题引领下的跨学科内容模块，避免学科知识的简单堆砌。

（三）设计问题驱动的课程实施流程

采用“项目启动—探究实践—成果展示—反思提升”的四阶段实施流程。项目启动阶段创设真实问题情境，明确项目任务与学习目标；探究实践阶段引导学生分组制定方案，通过实验验证（物理）、模型搭建（工程）、数据计算（数学）、工具应用（技术）等环节解决问题；成果展示阶段通过报告、实物演示等呈现学习成果；反思提升阶段总结经验教训，深化对知识应用的理解，确保项目式学习的完整性与深度。

（四）建立多元立体的课程评价体系

构建“过程 + 结果”“个体+团队”的多元评价体系，评价内容涵盖知识应用、探究能力、创新表现、协作贡献等维度。过程性评价通过观察记录、项目日志、阶段报告等跟踪学生的探究过程；结果性评价关注项目成果的科学性、创新性与实用性。采用学生自评、小组互评、教师评价相结合的方式，通过具体评语指出优势与不足，引导学生持续改进，发挥评价的诊断与激励作用。

五、中学物理与STEM融合课程设计的保障措施

（一）加强教师跨学科协作能力

建立跨学科教师教研团队，由物理、数学、技术等学科教师共同参与课程设计与实施，通过集体备课、专题研讨等方式提升协作能力。开展STEM教育与项目式学习专项培训，提升教师的跨学科知识整合能力、项目指导能力与评价能力，为课程设计提供师资保障。

（二）完善课程资源与环境支持

建设STEM专用实验室，配备实验器材、工程工具、数字化设备等资源，为项目实践提供物质支撑。开发融合课程资源包，包括项目案例、知识手册、评价工具等，按主题分类整理，方便教师参考使用。构建线上学习平台，共享优质资源与项目成果，拓展学习空间，为课程实施提供资源保障。

结论

基于项目式学习的中学物理与STEM融合课程设计是培养学生核心素养的有效路径，能打破学科壁垒，提升知识应用与实践创新能力。当前课程存在的目标模糊、内容浅层、实施单一等问题，可通过确立素养目标、构建内容网络、设计问题流程、建立多元评价等路径解决。这一过程需要加强教师协作与资源建设，推动课程设计的科学性与可行性。未来，随着STEM教育的深入推进，项目式学习将在中学物理与STEM融合中发挥更大作用，为培养创新型人才提供有力支撑，推动中学理科教育模式创新发展。

参考文献：

[1]陈超.核心素养视角下初中物理教学与项目式学习的融合探究[J].华 夏教师,2025,(13):65-67.DOI:10.16704/j.cnki.hxjs.2025.13.040.

[2]马菁秀.基于STEAM理念的初中物理项目式学习的教学设计与实践[D].华东师范大学,2024.

[3]刘燕辉.基于STEAM教育理念的初中物理项目式学习实践研究[D].内蒙古师范大学,2023.