引言：初中物理是培养学生科学思维和实践能力的一门重要学科，跨学科实践活动的引入为这一学科注入新的活力，特别是在密度计制作等实际操作中，能够让学生更深刻地理解密度测量原理及其应用。聚焦于“自制简易密度计”的跨学科实践活动，目的是实际操作与理论知识的结合，解决密度测量的问题^[1]。目标方面，期望达成两个主要方向。其一是设计和实施跨学科实践活动，增强学生对初中物理核心概念的理解，尤其是密度计工作原理及密度测量方法的应用。这一目标的实现将依赖于学生亲手制作简易密度计的过程，让他们从材料选择到刻度标定全程参与，从而加深对二力平衡、阿基米德原理等基础知识的掌握^[2]。另一个目标则是跨学科实践培养学生的创新能力与解决问题的能力。在制作过程中，学生需要结合数学、化学等相关学科的知识。这种综合思维的训练强化物理知识的学习，还促进其他学科知识的融会贯通^[6]。小组合作完成任务，也能够提升学生的沟通协作能力，这正是现代教育所倡导的核心素养之一^[3]。

综上所述，初中物理跨学科实践的设计与实施，尤其是密度计制作这一具体案例，能够加深学生对密度测量原理的理解，还能有效促进他们的综合素养发展。

一、简易密度计的设计

1．设计思路与材料选择

在自制简易密度计的设计与材料选择过程中，初中物理跨学科实践的重要性得以充分体现。密度计作为一种用于测量液体密度的工具，其设计需要综合运用物理学中关于浮力及二力平衡的相关原理^[1]。针对初中学生的认知水平和操作能力，材料的选择应注重安全性和可行性，以确保学生能够在实践中深入理解密度测量的原理^[3]。

设计思路方面，简易密度计的设计需遵循轻便、稳定的原则，同时要求能够精确反映液体密度的变化。基于此，吸管因其轻巧且易于加工成为一种理想的选择。吸管的一端可以塞入适量重物（如铁屑或细铜丝），使其能够垂直漂浮液体中。调整重物的质量和分布，能够有效控制密度计的漂浮状态，确保其在不同密度的液体中均能保持竖直^[2]。为便于刻度标定，吸管上可使用记号笔标记不同液体密度对应的浸没深度。

材料选择方面，除吸管和重物外，还需要考虑其他辅助材料的使用。石蜡可以用来封住吸管的一端，既防止重物泄露，又能起到密封的作用；小瓶则可用于装载待测液体，方便进行密度测量实验。这些材料易于获取，而且成本低廉，适合教学需求，同时也体现跨学科实践教学中资源优化配置的理念。

在具体制作过程中，还需注意材料的比例搭配以及整体结构的稳定性。吸管的直径不宜过大，否则会增加浮力计算的复杂性；铁屑的质量也需要经过仔细计算，以保证密度计能在多种液体中正常工作^[5]。合理选择和组合材料，能让学生更加直观地理解密度计的工作原理，还能培养他们在实际问题解决中的创新思维和动手能力^[6]。整个设计过程充分体现物理学科与其他学科知识的融合，为学生提供一个多维度的学习平台。

2．制作步骤与注意事项

在跨学科实践活动中，自制简易密度计的设计和制作是一个结合理论与实际操作的重要环节。该过程帮助学生深入理解物理中浮力和密度测量的基本原理，还提升他们的动手能力和创新思维。

选取适合的材料是制作的关键。通过教学实践，建议可以使用长度为20厘米的吸管作为主体材料，并用细铁丝或石蜡固定吸管的一端以增加配重^[1]。为确保密度计能够垂直漂浮，需保证配重部分的质量均匀分布且足够的重力平衡浮力。吸管的直径应尽可能小，以便在液体中产生明显的浸入深度差异，这有助于提高测量精度^[7]。

接下来，将配重固定于吸管的一端后，将其置于水中校准初始刻度。调整配重质量使吸管可以竖直漂浮并露出水面一段距离，利用记号笔标记水位线的位置作为基准点。随后，依次将密度计放入不同密度的液体中（例如酒精溶液），记录每次的浸入深度，并据此计算对应密度值，在吸管表面标出具体刻度线。此步骤需要精确测量以减少误差，确保刻度的准确性。

在实际操作过程中，需要注意以下几点事项：一是确保吸管内壁光滑无损，以免影响液体接触面的均匀性；二是配重材料的选择应当考虑密度较高且易于黏附的特点，避免因外力作用而脱落；三是制作完成后，测试时应保持液体容器足够宽大，防止密度计触碰容器壁影响漂浮状态^[5]。由于密度计工作基于浮力等于重力的原则，实验环境需尽量稳定，避免外界干扰如气流等对结果的影响^[6]。

鼓励学生不断试验改进设计，例如尝试改变吸管材质或调整配重位置来优化性能^[2]。这种探索过程深化他们对初中物理知识的理解，还培养科学探究精神与解决问题的能力。整个制作流程体现跨学科实践的价值所在，即自制仪器将抽象概念具象化，从而激发学习兴趣并提升综合素养。

二、跨学科设计在教学中的实践策略

1．实践活动的组织与开展

活动首先从明确任务开始，即制作一个能够准确测量液体密度的小型密度计^[1]。在具体实施过程中，可以将全班分成若干小组，每个小组负责设计并完成一个自制密度计。活动中特别强调材料选择的重要性，例如吸管、石蜡、铁屑和记号笔等简单易得的物件如何被巧妙利用。亲手调试密度计的漂浮状态，学生们加深对阿基米德原理的理解，也体验到科学探究的乐趣。这种小组合作的形式有助于培养学生的团队协作精神与沟通能力^[7]。

值得注意的是，在实践环节中，学生可能会遇到诸如密度计不稳定或刻度不够精确等问题。此时，教师应鼓励他们自主思考解决方案，并适当提供指导。调整密度计底部重量以改善稳定性，或者重新校准刻度以提高测量精度。这样的过程锻炼学生的动手能力，更促进其创新能力的发展^[2][3]。

当各个小组完成自己的微型密度计后，会进行成果展示与交流。这一部分是对学生努力的认可，也是进一步深化学习的机会。学生比较不同设计的特点及其优缺点，可以更好地理解密度计的工作机制以及如何优化自制仪器以达到更理想的性能^[5]。整个实践活动的组织开展充分体现跨学科实践的价值所在，即让学生在真实情境中应用理论知识解决实际问题，从而激发他们对物理学科的兴趣并增强他们的综合素养。

2．学生表现与成果评估

在自制简易密度计的跨学科实践活动中，学生表现出积极的学习态度和强烈的参与意识^[1]。成果评估过程中发现，学生在密度测量环节展现较高的动手能力和创新思维^[3]。部分学生改变吸管内铁屑的质量分布优化密度计的灵敏度，体现他们对物体漂浮条件的深刻理解。学生们在小组合作中分工明确，互相协作，共同解决实验中遇到的问题，培养团队精神和沟通能力^[4]。

当然，学生在实践中也暴露出一些不足。部分学生在标度杆直径参数的设计上缺乏系统性思考，影响密度计的测量精度^[5]。对此，教师引导学生回顾理论知识并进行反复试验，帮助他们逐步改进设计。这种过程强化学生的科学探究能力，还促进跨学科知识的应用^[6]。

总体来看，此次活动，学生巩固课堂所学的物理知识，还在制作过程中体验到科学的乐趣和成功的喜悦^[7]。这一跨学科实践充分展示物理教学对学生创新能力培养的重要性，并为今后类似活动的开展提供有益经验。

3．活动实施中的问题与改进

在初中物理跨学科实践活动中，自制简易密度计的制作和使用过程中遇到一些问题，同时也为改进提供了方向。在设计与实施阶段，部分学生对密度计的工作原理未能完全理解，导致在选择材料时出现偏差。有些学生选用的漂浮材料不够轻便，使得密度计无法在小体积液体中正常漂浮^[1]。这种情况反映学生对于浮力、重力平衡等基础知识的认知还不够深入。

其次，自制仪器的精度是另一个显著的问题。由于学生手工制作的经验不足，刻度标示不均匀，影响密度测量的结果准确性。针对这一问题，可以加强前期理论学习以及提供更为详细的指导手册来改善^[3]。有研究表明，在实际操作中，学生往往容易忽略细节，如密度计的垂直放置、液面读数的角度校准等，这些问题都会直接影响最终测量值的精确程度^[5]。

综上所述，为进一步优化此类跨学科实践活动的效果，建议从以下几个方面入手：一是强化基础理论的教学，使学生更加清晰地理解相关物理概念；二是提供标准化的操作流程说明，帮助学生减少因经验不足而导致的技术性错误；三是灵活运用多种教学手段，鼓励学生主动探究未知领域。这些措施，可以更好地实现以密度计制作为代表的初中物理跨学科实践活动目标，提升学生的综合能力。

三、跨学科实践的未来发展方向

跨学科实践的未来发展方向在教育领域中正展现出极大的潜力未来，跨学科实践可以进一步拓展其应用范围和深度，比如虚拟现实(VR)或增强现实(AR)技术的应用。对于自制简易密度计这样的项目来说，利用3D打印技术和计算机辅助设计(CAD)，可以使学生更精确地控制密度计的形状与尺寸参数，优化其性能表现^[10]。

展望未来，在保持现有优点的基础上，还需不断引入新技术手段、拓宽参与学科范围以及强化社交技能训练等方面努力，以确保此类实践活动真正服务于学生综合素养提升的目标。这有助于加深学生对物理概念的理解，也更能激发他们对未来科学研究的兴趣^[9]。

参考文献：

[1]建民辛,婷婷薛.对分课堂在初中物理跨学科实践教学中的探索与应用[J].Curriculum and Instruction Research Outlook.

[2][2]伦钟.初中物理教学中学生创新能力的培养研究[J].国际教育论坛.

[3]莉邵.关于初中物理实验探究教学与学生创新能力培养策略探讨[J].国际教育论坛.

[4]建民辛,婷婷薛.对分课堂在初中物理跨学科实践教学中的探索与应用[J].Curriculum and Instruction Research Outlook

[5]新课标改革下初中物理教学中学生创新能力的培养策略[J].智慧教育.

[6]初中物理教学中学生科学思维能力的培养[J].科技创新发展.

[7]国锋刘.积极心理学理论在初中物理教学中的应用[J].国际教育论坛.

[8]云文马.初中物理教学中应用分层教学策略探究[J].国际教育论坛.

[9]Huafeng Zhang.基于核心素养的初中跨学科主题式学习的设计模式与实践研究[J].Academic Frontiers Publishing Group.

[10]杜鹤民.跨学科协同视角下的设计学实验教学平台建设研究[J].Integration of Industry and Education.