自制樂器音樂會：初中物理項目式學習活動設計

關鍵詞：跨學科項目式學習；初中物理；學科核心素養

2023年5月，教育部發布的《關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》提出，要深化學校教學改革，探索跨學科學習，提升學生解決問題能力。學生經歷的生活是多樣的，跨學科學習活動能促使學生進行有意義學習，在活動中建構不同學科知識與能力來解決未來所可能面對的問題。《義務教育物理課程標準（2022年版）》在學習主題中增加了“跨學科實踐”主題學習的內容與要求。基于單元的跨學科項目式學習活動是物理學科教學最切實有效的實踐形式，指向了學科核心素養培育，指向了真實問題的解決并形成成果，使學生在真實的問題情境中形成物理觀念，提升科學思維，像科學家一樣思考，逐步具備科學態度與責任意識。本研究基于滬科版（五四學制）（2024）八年級物理上冊第3章“聲現象”開展初中物理跨學科項目式學習活動設計與實踐。

一、選擇基于“問題、理解和興趣”的跨學科主題

在圍繞“問題、理解和興趣”展開的教學設計中，“問題”特指單元核心問題及項目式學習中的問題鏈，涵蓋人項問題、驅動問題等關鍵環節。“理解”則通過主題學習活動促進學生進行有意義的學習，面對真實問題時激發出解決問題的能力，即多元智能的開發與組織。“興趣”則是指與學生的內心產生共鳴，激發其學習熱情，即要和學生的心弦對準音調。

從“聲現象”這一單元出發開展以“自制樂器音樂會”為主題的學習活動，對應義務教育課程標準中的內容為物理學科“5.1物理學與日常生活”部分內容；藝術學科音樂部分包含“音樂情緒情感”“聲樂表演”“器樂表演”“樂譜識讀”“音樂與社會生活”，影視（含數字媒體）部分包含“鮮活的形象”“深刻的主題”“匠心的制作”“情境的風格”；勞動學科部分包含“能在生產和勞動中發現存在的需求和問題，進行勞動方案的選擇和勞動過程的規劃”。“自制樂器音樂會”主題學習活動的選題基于物理學科聲學單元，依托學生日常生活中熟悉的聲音與材料，結合藝術與勞動學科設計完整的問題鏈。這一設計旨在讓學生在項目完成過程中提升能力素養，感受音樂思想的熏陶，并學會做人。通過這種跨學科的項目式學習，學生能夠在實踐中深化對物理概念的理解，同時培養藝術感知和勞動技能，實現知識與能力的全面發展。

二、跨學科項目式的素養導向學習活動設計

項目式學習是系統的學習設計，涉及核心知識、驅動性問題、高階認知、學習實踐、公開成果、全程評價六個維度。學科項目式學習不是學科的活動化，而是學科核心知識在情境中的再建構與創造。基于“聲現象”這一單元，依據新課標構建核心知識網，以開一場自制樂器音樂會可能出現的問題為驅動問題讓學生主動學習，通過對自制樂器進行調音體現學生學完“音調”相關概念后的高階認知策略在項目式學習中的應用，最后通過樂器合奏與合唱完成特定曲目的自制樂器音樂會，并對項目式學習本身和其成果進行評價。如圖1“自制樂器音樂會”項目式學習知識框圖所示的知識結構是基于跨學科對本項目的知識觀呈現。

（一）核心知識

在初中物理的跨學科項目式學習設計中，核心知識的選取是決定學習性質的關鍵因素。若僅依據物理學科的學業要求來設計，則該設計僅限于初中物理項目式學習的范疇。本研究以初中物理“聲現象”單元為起點，采用有意義且相互關聯的方式組織和設計學習活動。在這一過程中，我們精心挑選了初中物理學科“聲現象”單元的學科知識，并以跨學科實踐為框架，聚焦于藝術學科和勞動學科對學生素養的要求。

（二）驅動性問題

初中物理跨學科項目式學習的內容是整合的，驅動性問題給予了參與者相關的實踐計劃和思維方式，是項目管理中相關要素的重要表現方式，包括了時間、范圍、成本、資源和質量。

本設計以開一場自制樂器音樂會為成果目標，從調查我國民族器樂出發，讓學生經歷歌曲的演奏和歌唱，在把握歌曲旋律曲調的同時掌握藝術家所表達的情感情緒，在學習完“聲現象”相關物理知識后設計自制樂器并進行調音，最后在與他人合作過程中完成項目的學習成果展示（見表1）。

（三）高階認知

本設計跨學科的高階認知主要體現在兩個方面：一是在識譜與歌唱過程中把握旋律曲調與作者情感表達之間的聯系；二是在設計和對自制樂器調音過程中，對“音調”概念的實際應用。要求學生在知道我國民族樂器類型的基礎上，理解音調的高低與聲源振動的快慢、聲源振動的頻率通常與其形狀、尺寸、材料等因素有關并進行實踐研究。

（四）學習實踐

本設計圍繞滬科版（五四學制）（2024）八年級物理上冊第3章“聲現象”這一單元，結合了項目管理和工程設計流程進行設計。

1．調查認識：民族樂器是如何發聲的

結合教材的節首圖，展示的是調音師邊撥動琴弦邊旋轉琴釘來對“東方鋼琴”古箏進行調音的場景，由此設計調查活動。

設計意圖：基于教材，讓學生在調查的過程中認識我國不同類型民族樂器，感受和理解我國深厚的文化底蘊，了解不同地區、民族的歷史和文化傳統。在學習完聲音的產生和傳播后能對課堂中所學知識進行鞏固，同時聯系生活實際，為之后學習調音方法和對自制樂器進行調音做鋪墊。

2．感受把握：歌曲的情緒和情感是怎樣的

本設計選取的曲目為《萱草花》，作為電影《你好，李煥英》的插曲，與電影的情感主旋律相吻合，相互成就。這首曲目憑借真情滿溢的旋律對母親溫情的描繪，喚起了聽眾心中的回憶和情感共鳴。學生在知道音高音低的排列基礎上，把握作品的思想感情和內涵意蘊后唱出自己的理解，結合律動性、咬字等歌唱技術，唱出意境、唱出細節，讓歌曲更加豐富、生動、有層次感……

3．實驗探究：哪些因素會影響音調和響度

在學習“聲音的特性”內容時，對音調和響度與哪些因素有關進行實驗探究。將一把鋼尺放在桌邊緊按，通過撥動身邊常見的鋼尺，聽聲音特點的同時觀察伸出桌子部分鋼尺振動的快慢，多次改變鋼尺伸出桌面的長度，重復實驗，在綜合活動手冊的表格上記錄現象與數據。

設計意圖：學生通過日常熟悉的器材進行探究，得出聲音的高低跟發聲體振動的快慢有關，為后面與發聲體的結構和自制樂器的調音作鋪墊。通過鋼尺和口琴彈簧片關系的介紹，從而使學生產生運用物理知識解釋生活現象的內在動機。在實驗過程中，需向學生說明“比較”的前提是排除其他變量的干擾，保證無關變量完全相同，將“控制變量法”的思想滲透在每一步的操作中，讓學生充分體會和把握該思想的內涵。

4．實踐研究：如何自制樂器并對其進行調音

指導學生以團隊為單位完成項目計劃書，其中包括確定目標、項目時間計劃、項目反思表。在“確定目標”欄目中，描述目標，思考團隊目前擁有的資源，通過限制和假設來評估目標的可行性；在“項目時間計劃”欄目中，明確時間計劃及成員分工；在“進度跟進表”中監控項目進展并及時回顧目標；在“項目反思表”中回顧并反思團隊作品及在項目執行中的問題，進行深度思考。運用計算機、手機軟件對自制教具進行調音，例如：Sonic Tools、SmartScope、手機物理工坊等。一個好的項目計劃書可以起到“路線圖”的作用，它能夠幫助學生將項目管理和工程設計流程結合起來，在項目實施過程中，可以不斷修正項目計劃書，使項目進行更順利。

5．公開成果

這一階段主要是展現學生團隊成果，其中包括調查報告、自制樂器、項目計劃書、舞臺展示等。成果的類型能讓學生完整經歷跨學科項目式主題學習活動，也體現了項目管理和工程設計流程。圖2為本設計的流程圖。

調查報告要求學生圍繞主題進行設計，字數要求不超過2000個漢字或1500個英文單詞，字數統計不包括題目和參考文獻列表；語言要求中英文不限；配圖要求不超過4個；文獻參考要求必須包含參考文獻標注且格式規范。自制樂器有尺寸、花費要求。舞臺展示中要求音調準確、歌唱流暢、咬字準確、表演自信。

三、構建素養導向的學習活動評價

跨學科項目式學習以多學科素養為導向，相比傳統學習方式關注學生知識與技能的掌握、過程與方法的習得、情感態度價值觀的樹立，更關注學生做出的成果和實踐的過程。整個評價可以讓學生自己完成對于過程性和結果性的評價，能對學生完成項目式學習起到督導的作用。表2為本設計“自制樂器音樂會”的結果性評價量表，從成果角度出發分為調查報告、自制樂器模型、舞臺展示，其中上文提到的項目計劃書僅做過程性評價。

四、結語

探索落實跨學科實踐要求，有效促進核心素養全面發展的初中物理教學方式，是新課標在初中物理教學中落地亟待解決的關鍵問題。跨學科項目式學習帶給孩子的視野是寬廣的，內心是充盈的。他們從學習者的角色“升級”為學習者、項目實施者和項目成果創造者的角色。在項目實施過程中掌握知識、提升能力素養、完成任務的同時努力發現問題，用工程思維解決問題，孩子們內心有愿景、有團隊合作精神，在合作中進行思維碰撞、矛盾處理、分享溝通應變等，這正是項目式學習這種新的學習組織形式所能帶來的變化。