初中物理践行跨学科教学的策略

【摘要】《义务教育物理课程标准（2022年版）》将跨学科实践作为课程内容的五个主题之一，并要求用10%的课时去实践和落实这项内容，教师应在常态教学过程中去深入践行跨学科教学。教学中以初中物理教育教学为核心，充分融合其他学科、资源，以此引导学生主动、深入地利用所有知识与技能服务于物理学科的学习。

【关键词】初中物理；跨学科；策略；素养

跨学科实践，在常态的教学过程中有多种方式，一种是以跨学科实践为主题，开展深入的学科融合，实现物理学与日常生活、工程技术、社会发展相融合的实践活动。另一种是以物理学科教学为中心，在常态教学过程中，挖掘每个课时教学与其他学科可以相融相通的细节，达到巧妙融合的效果。本文主要谈谈这两个维度的跨学科教学的策略。

一、以项目化学习为纽带，驱动跨学科实践的大综合

在初中物理的教学过程中，结合教学内容和教学目标的充分融合，锁定可以设定的跨学科实践的课题，并以此开启学科间的充分大综合。此时，解决这一跨学科实践的课题，需要以项目化的任务分解课题任务，细化到多个子项目的开展。这种以项目化学习为纽带的跨学科实践大综合，一般有如下几个特点。

首先，项目化学习一般是两个课时或者多个课时来完成，在完成的过程中分课堂环节和课后环节，学生需要在教师的指导和同学的合作下完成。其次，项目化学习一般需要综合多门学科，而且没有明显的界限，在解决的过程中学生需要融合书本上所学的其他学科，还要融合学生生活中积累的经验等储备知识，以此来完成项目化学习中的各项任务。第三，项目化学习最终指向的是学生如何融合各项知识与技能解决这项任务，最终形成的是一个可视化、显性化的成果，即可以是显而易见的物品或者成品，也可以是一篇调查报告、一篇小论文等。这些作品使学生从知识与方法层面达到清晰可见的生长，让学生强化对原先知识与技能的认识。比如，以自制小孔成像仪为例，我们开启了多个维度的项目化学习，主项目是制作一个小孔成像仪，而子项目可以从语文、数学、工程与技术、几何、历史、物理等几个学科维度具体来落实，而主任务则是利用物理学科知识来设置。

1.历史项目，创设情境

教师可创设趣味情境，引入墨子与小孔成像的故事，而故事缘由的挖掘可以布置学生课前完成。学生需要利用历史知识和空余时间，以走进图书馆查阅资料、上网搜索等形式了解小孔成像的研究历程，如《梦溪笔谈》《墨子》等关于“小孔成像”的记载，了解墨子与小孔成像的故事，即“景到，在午有端，与景长。说在端。”“景。光之人，煦若射，下者之人也高；高者之人也下。足蔽下光，故成景于上；首蔽上光，故成景于下。在远近有端，与于光，故景库内也。”这些研究不仅让学生再次经历了文献的检索和研究，还感受到了中国古人的智慧。

2.物理项目，实践情境

以科学探究为主要任务，开启小孔成像原理和特点探究，通过制作的仪器，开启小孔成像原理揭秘，并总结出成像特点，比如成像的大小与哪些因素有关，该怎么探究？成像的形状与哪些因素有关，该怎么探究？成像的亮度与哪些因素有关，该怎么探究？成像的虚实是什么情况？怎么判断成像的虚实？一系列的探究任务需要学生深入经历探究过程，并善于收集实验探究过程中的现象和数据，并对这些现象和数据进行归纳和总结，最终揭秘小孔成像的原理，得出小孔成像的特点。

3.几何项目，建模情境

学生在经历探究物理项目中“小孔成像特点与哪些因素有关”以后，学生需要用几何模型来解释其本质，如图1所示，即从相似三角形的维度来解释成像大小与物距和像距的关系，也通过作图来解释成像亮度的变化，此时几何建模的重要性就凸显出来，使得建模思想成为学生学习的固有素养。

图1 成像大小与物距、像距的关系

4.工程与技术项目，拓展情境

这个项目的学习重在制作过程，教师可以利用双休日、托管时间布置学生去完成相应作品的制作。从学生的选材、制作、改进、测试等维度经历实践与操作，比如我们选取易拉罐时，需要选择剪裁方便的，在打小孔时我们需要选择生活中合适的工具和器材来打不同形状、大小的孔，在选取半透薄膜时，我们需要从生活中常见的材料中选取，最终选取既能透光又能成像的膜。制作过程中需要制作改变物距和像距的圆型纸筒，比如学生用到家中废弃的“薯片盒”“保鲜膜的圆筒”等进行废物利用。工程技术的融合能充分提升学生的动手实践能力。

二、以融合式教学为核心，驱动跨学科实践的小融合

1.物理与数学融合

速度是一个描述物体运动快慢的物理量，在数学中可以表示为路程与时间的比值。在具体的讲解中，可以通过一些生活中的例子来帮助学生更好地理解这个概念，例如可以引入高速公路上车辆行驶的例子。假设一辆车在高速公路上行驶，路程为100千米，耗时1小时，那么它的速度就是100千米/小时。通过这个例子，可以让学生了解到速度的单位是千米/小时或米/秒等，以及速度是描述物体在一定时间内运动的距离大小的物理量。此外，还可以通过比较不同车辆的速度来让学生理解速度的相对性。例如，一辆车以100千米/小时的速度行驶，另一辆车以200千米/小时的速度行驶，显然第二辆车的速度比第一辆车快，即速度的大小是有比较性的。

在此基础上，可以进一步引入比例和统计的知识。例如可以展示一些车辆在不同路况下的速度统计数据，让学生通过观察数据的变化趋势来理解速度与路程、时间之间的关系，以及速度的变化规律。同时，还可以让学生尝试进行一些简单的比例计算，例如计算两辆车行驶相同路程所需时间的比例等，以进一步加深学生对速度概念的理解。

2.物理与生物融合

力是一个物体对另一个物体的作用，可以改变物体的运动状态或形状。在具体的讲解中，可以通过一些例子来帮助学生更好地理解力的作用方式和效果。例如可以引入两个人掰手腕的例子。当一个人用力向下掰另一个人的手腕时，对方的手腕会感到疼痛并向下弯曲，这说明力可以改变物体的形状。同时，也可以让学生感受一下掰手腕时手臂肌肉的紧张感，以帮助他们更好地理解力是如何产生的。此外，还可以通过分析物体的运动状态来帮助学生理解力的作用方式。例如在一张桌子上放一个静止的木块，当我们对木块施加一个向前的力时，木块会开始向前运动并加速；当我们撤销这个力时，木块会逐渐减速并最终停止。这说明力可以改变物体的运动状态。

在此基础上，可以进一步引入化学和生物学的知识，以此来帮助学生更好地理解力的作用方式和效果。例如可以介绍分子间相互作用力的概念，让学生了解物质之间的相互作用是通过力来实现的；还可以介绍肌肉力量的消耗和产生过程，以帮助学生更好地理解力对物体运动状态的影响等。

3.物理与工程融合

液体压力是指液体对容器壁产生的压强。在具体的实验中，可以通过一些实验装置和测量仪器来帮助学生更好地理解液体压力的概念和测量方法。例如，可以设计一个装满水的容器，在容器壁上安装一个压力传感器，用来测量液体压力的大小。通过改变容器的形状和高度等参数，让学生了解液体压力与容器形状、液体的深度等因素之间的关系。

同时，可以通过一些小实验来让学生感受到液体压力的存在和作用效果。此外，还可以引入工程和建筑中的例子来帮助学生更好地理解液体压力在实际生活中的应用和注意事项。例如可以介绍管道设计中如何考虑液体压力的影响以及如何选择合适的管径和材料等；还可以介绍建筑中防水措施的设计和施工等，以帮助学生了解液体压力在工程实践中的重要性。

在此基础上，可以进一步引入数学中的压强概念来帮助学生进行数据分析。例如可以通过计算液体对容器底部产生的压强大小来验证液体压力与深度的关系；还可以让学生尝试进行一些简单的数据分析和处理，例如计算不同液体的密度和黏度对液体压力的影响等，以进一步加深学生对液体压力概念的理解。

4.物理与科技融合

光的折射和全反射是光在不同介质之间传播时的基本现象。在具体的讲解中，可以通过一些实验和例子来帮助学生更好地理解这两个概念及其应用。例如可以设计一个简单的折射实验，将一束光射入水中，观察光的传播方向的变化。通过这个实验，让学生了解到光的折射是由于光在不同介质之间的传播速度不同而引起的；同时也可以通过改变入射角的大小来让学生观察折射角的变化规律。此外，还可以引入一些应用例子来帮助学生更好地理解光的折射和全反射的应用。例如可以介绍透镜的设计原理和实际应用；还可以介绍全反射在光学纤维通信中的应用等。同时也可以通过展示一些照片或视频资料等来让学生感受光的现象在实际生活中的应用和重要性。

在此基础上，可以进一步引入计算机编程中的光线追踪算法来帮助学生理解光的传播规律。例如可以介绍光线追踪算法的基本原理和应用范围；还可以让学生尝试编写简单的光线追踪程序来模拟光的反射、折射、全反射等现象。

类似的小融合还有很多，教师要善于以物理学科为中心，借助其他学科的资源让学生更好地理解物理知识的建构、物理规律的发现、物理结论的得出，以此提升学生学习效果。

总而言之，在初中物理的跨学科实践过程中，教师要善于以物理学科为核心，充分挖掘跨学科实践的资源，以跨学科实践促进学生核心素养培养的有效落地。

【参考文献】

[1]徐颖，魏慎莹.指向创新素养培育的初中物理跨学科实践学习——以“柳哨声声”教学为例[J].物理教学，2023（09）.

[2]潘建中.《墨经》中的科学实验与观察[J].物理教师，2007（09）.