【摘 要】物理跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)應(yīng)聚焦學(xué)科育人和核心素養(yǎng)培育?？鐚W(xué)科實(shí)踐可以先初步設(shè)計(jì)活動(dòng)方案，然后再不斷優(yōu)化、提升，使其能更好地促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。物理跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)的優(yōu)化策略有挖掘跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)的核心素養(yǎng)目標(biāo)，模擬真實(shí)問題解決的活動(dòng)過程，設(shè)計(jì)與核心素養(yǎng)目標(biāo)一致的評(píng)價(jià)方案。

【關(guān)鍵詞】跨學(xué)科實(shí)踐；物理；活動(dòng)優(yōu)化；核心素養(yǎng)；學(xué)科育人

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）在課程內(nèi)容中新增一級(jí)主題“跨學(xué)科實(shí)踐”，怎樣開展好跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)，培育學(xué)生的核心素養(yǎng)，成為落實(shí)新課標(biāo)的一個(gè)重要問題。新課標(biāo)實(shí)施以來，教師們?cè)O(shè)計(jì)出大量的跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)，然而相當(dāng)一部分活動(dòng)還不能很好地落實(shí)核心素養(yǎng)。那么，怎樣對(duì)初步、尚不成熟的跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)加以改進(jìn)優(yōu)化，使其能夠較好地落實(shí)新課標(biāo)的要求呢？本文對(duì)此進(jìn)行探討。

一、跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)的育人功能

新課標(biāo)指出，跨學(xué)科實(shí)踐是落實(shí)物理課程育人要求的重要載體，物理教學(xué)應(yīng)發(fā)揮不同教學(xué)方式獨(dú)特的育人功能［1］42-43。那么，跨學(xué)科實(shí)踐有哪些獨(dú)特的育人功能呢？

跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)有利于建立物理學(xué)習(xí)與真實(shí)生活的聯(lián)系。教育要培養(yǎng)面向未來的人才，學(xué)生步入社會(huì)時(shí)面臨的生活實(shí)踐中的真實(shí)問題是不分學(xué)科的，且解決問題時(shí)往往需要從不同角度、運(yùn)用綜合思維來分析處理。在物理教學(xué)中，如果學(xué)生沒有跨學(xué)科實(shí)踐的經(jīng)歷，只解決經(jīng)過學(xué)科“過濾”后的習(xí)題，只是單純地從學(xué)科角度考慮真實(shí)問題的一個(gè)側(cè)面，或僅用單一學(xué)科知識(shí)和邏輯考慮問題，就會(huì)導(dǎo)致物理學(xué)習(xí)逐漸脫離真實(shí)問題解決的過程，不能有效發(fā)展學(xué)生進(jìn)入社會(huì)所必須的問題解決能力。為此，《義務(wù)教育課程方案（2022年版）》明確要求，加強(qiáng)知識(shí)學(xué)習(xí)與學(xué)生經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)實(shí)生活、社會(huì)實(shí)踐之間的聯(lián)系，注重真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)，增強(qiáng)學(xué)生認(rèn)識(shí)真實(shí)世界、解決真實(shí)問題的能力［2］。在物理課程中，跨學(xué)科實(shí)踐具有跨學(xué)科性和實(shí)踐性特點(diǎn)，與日常生活、工程實(shí)踐及社會(huì)熱點(diǎn)問題密切相關(guān)，能讓學(xué)生經(jīng)歷類似真實(shí)問題解決的過程，從而加強(qiáng)物理的學(xué)科育人功能。

跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)有利于培育學(xué)生的核心素養(yǎng)。分科教學(xué)有利于學(xué)生快速建構(gòu)學(xué)科知識(shí)，形成較完整的知識(shí)體系。但在分科教學(xué)中，學(xué)生解決的常常是模型化的、結(jié)構(gòu)良好的、紙面上的問題，這些問題提供了解題的各種條件，過濾了無關(guān)信息，一般情況下有單一的解題思路和標(biāo)準(zhǔn)答案。這樣單純的解題會(huì)讓學(xué)生難以經(jīng)歷觀察生活并從中提出問題的過程，從真實(shí)問題中抽象建構(gòu)物理模型的過程，多角度分析解決問題的過程，以及從不同視角反思評(píng)估問題解決方案的過程。不難發(fā)現(xiàn)，跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)可以為學(xué)生提供機(jī)會(huì)經(jīng)歷上述過程?？鐚W(xué)科實(shí)踐旨在發(fā)展學(xué)生跨學(xué)科運(yùn)用知識(shí)的能力、分析和解決問題的綜合能力、動(dòng)手操作的實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生積極認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度和樂于實(shí)踐、敢于創(chuàng)新的精神［1］34，可以與分科教學(xué)形成互補(bǔ)，發(fā)揮培育學(xué)生核心素養(yǎng)的獨(dú)特育人價(jià)值。

二、物理跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)的迭代優(yōu)化

在現(xiàn)實(shí)教學(xué)中，跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)的設(shè)計(jì)常常難以做到一步到位，教師可以先提出初步的活動(dòng)方案，然后在初步方案的基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)、提升。

以“估測引體向上的拉升功率”為例，這原本是初中物理一道常見的紙筆練習(xí)題，教師將其轉(zhuǎn)化為學(xué)生的跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)，初步方案設(shè)計(jì)如下：

教師引導(dǎo)學(xué)生分組用體重秤測出質(zhì)量m，用刻度尺測出拉升距離h（估測為手臂長度），用電子秒表測出連續(xù)做5個(gè)引體向上的拉升過程的時(shí)間t，然后利用P=5mgh/t估算功率。該活動(dòng)指向新課標(biāo)對(duì)跨學(xué)科實(shí)踐要求中的“物理學(xué)與日常生活”，涉及物理、體育、生物等學(xué)科，核心素養(yǎng)目標(biāo)為物理觀念中的運(yùn)動(dòng)和相互作用觀、能量觀，科學(xué)思維中的模型建構(gòu)，科學(xué)探究中的證據(jù)等。

該初步方案雖然略顯粗糙，但比起原來的紙筆練習(xí)題已經(jīng)體現(xiàn)出很大進(jìn)步。從改進(jìn)優(yōu)化的思路設(shè)計(jì)并完善物理跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)，教師們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)開展起來并不難，相關(guān)資源也很多，可以先初步提出活動(dòng)方案，然后再不斷打磨、改進(jìn)、提升，使其能越來越好地促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

三、物理跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)的優(yōu)化策略

教師可以針對(duì)初步方案，先進(jìn)一步挖掘核心素養(yǎng)目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷類似真實(shí)問題解決的過程，然后設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)方案促進(jìn)核心素養(yǎng)目標(biāo)落實(shí)，不斷完善教、學(xué)、評(píng)一致的活動(dòng)方案。下面仍以“估測引體向上的拉升功率”為例，分析物理跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)的優(yōu)化策略。

（一）挖掘核心素養(yǎng)目標(biāo)

明確跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)的核心素養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)發(fā)揮其獨(dú)特的育人功能至關(guān)重要?？鐚W(xué)科實(shí)踐活動(dòng)中涉及的知識(shí)、技能較容易列出，難點(diǎn)在于核心素養(yǎng)目標(biāo)的設(shè)計(jì)與挖掘。教師可以在初步方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析情境中蘊(yùn)含的思維過程、探究過程、問題解決過程等，深度挖掘跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)蘊(yùn)含的核心素養(yǎng)，并將其準(zhǔn)確、具體地轉(zhuǎn)化為學(xué)生在活動(dòng)中要發(fā)展的核心素養(yǎng)目標(biāo)。

“估測引體向上的拉升功率”初步方案中，將運(yùn)動(dòng)和相互作用觀、能量觀、模型建構(gòu)、證據(jù)等核心素養(yǎng)作為目標(biāo)，但目標(biāo)還比較籠統(tǒng)、不夠具體。模糊的素養(yǎng)目標(biāo)可能導(dǎo)致核心素養(yǎng)的培育停留在口號(hào)上，無法落實(shí)為學(xué)生的實(shí)際獲得。

以模型建構(gòu)為例，用P=5mgh/t估算功率是理想模型，但初步方案僅讓學(xué)生按教師建構(gòu)好的模型做簡單測量和計(jì)算，并沒有讓學(xué)生經(jīng)歷從真實(shí)引體向上拉升過程到理想物理模型的建構(gòu)過程。學(xué)生會(huì)使用理想模型進(jìn)行計(jì)算，就等于發(fā)展了模型建構(gòu)思維嗎？模型建構(gòu)思維有哪些特征？為準(zhǔn)確理解模型建構(gòu)思維，教師查閱文獻(xiàn)后發(fā)現(xiàn)，模型是對(duì)客觀事物、現(xiàn)象、過程或系統(tǒng)的簡約化、抽象化表征；在研究真實(shí)問題時(shí)，常常通過抓住主要因素、忽略次要因素來建構(gòu)理想模型；模型有其適用條件。［3］在學(xué)習(xí)模型的本質(zhì)內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，教師深入分析“估測引體向上的拉升功率”活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)用P=5mgh/t估算功率時(shí)，假設(shè)拉力等于人受到的重力，忽略了拉升速度變化時(shí)拉力和重力不相等。只有近似勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)才能假設(shè)拉力等于重力［4］，因此用P=5mgh/t估測功率的方案適用于靜力式引體向上，不適用于擺動(dòng)式引體向上?；谏鲜龇治?，結(jié)合新課標(biāo)要求，進(jìn)一步將模型建構(gòu)思維的目標(biāo)具體化為“能用學(xué)過的物理模型研究生活中的問題，并分析模型適用的條件”。

再以能量觀為例?！肮β省痹谛抡n標(biāo)中屬于“能量”一級(jí)主題下的內(nèi)容，但初步方案僅涉及功率的知識(shí)點(diǎn)，似乎還沒有上升到能量觀。怎樣從估測功率走向更上位的能量觀呢？為拓展思路，教師進(jìn)一步挖掘“估測人運(yùn)動(dòng)功率”的真實(shí)意義：現(xiàn)實(shí)生活中有人測量人運(yùn)動(dòng)的功率嗎？為什么要測量？教師查閱文獻(xiàn)得知，體育學(xué)科中有測量“無氧功率”并用其反映人體無氧運(yùn)動(dòng)能力的研究（運(yùn)動(dòng)中人體肌肉的無氧代謝供能系統(tǒng)提供ATP的極限能力，表示肌肉在磷酸原和糖酵解供能條件下的做功能力［5］），而引體向上是一種無氧運(yùn)動(dòng)?；谏鲜鲂畔?，進(jìn)一步將能量觀目標(biāo)具體化為“能基于能量觀，從物理學(xué)視角對(duì)體育、生物等相關(guān)學(xué)科問題開展初步探究”。

案例中，為提升活動(dòng)育人價(jià)值，教師在初步方案基礎(chǔ)上繼續(xù)深入挖掘“估測引體向上的拉升功率”蘊(yùn)含的核心素養(yǎng)培育價(jià)值。挖掘核心素養(yǎng)目標(biāo)的路徑有兩點(diǎn)：（1）深入探討并理解初步方案提出的核心素養(yǎng)目標(biāo)的內(nèi)涵，并反思初步方案能在多大程度上落實(shí)這些核心素養(yǎng)目標(biāo)。為此，教師需加強(qiáng)對(duì)物理核心素養(yǎng)、中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的理解與學(xué)習(xí)。（2）尋找初步方案中的活動(dòng)所對(duì)應(yīng)的真實(shí)生活中的原型，如真實(shí)生活中有哪些專業(yè)的人從事類似的事？真實(shí)生活中的原型與初步方案的活動(dòng)過程有哪些不同？真實(shí)原型對(duì)核心素養(yǎng)有哪些更深層次的要求？

（二）模擬真實(shí)問題解決的活動(dòng)過程

想要培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識(shí)真實(shí)世界和解決真實(shí)問題的能力，就要?jiǎng)?chuàng)造機(jī)會(huì)讓學(xué)生經(jīng)歷真實(shí)問題解決的過程。為此，跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量做到以下幾點(diǎn)：（1）創(chuàng)設(shè)具有真實(shí)性、開放性的情境。驅(qū)動(dòng)學(xué)生活動(dòng)的問題或任務(wù)應(yīng)來源于真實(shí)生活，具有實(shí)際意義。問題或任務(wù)的目標(biāo)要明確，解決問題所需的條件要適當(dāng)開放，留出學(xué)生自主搜集、獲取問題解決條件的空間；問題解決的方法和路徑要適當(dāng)開放，允許不同學(xué)生自主采用不同方法、路徑來解決問題；問題的答案要適當(dāng)開放，在不違背科學(xué)規(guī)律的前提下，不同學(xué)生可以從不同學(xué)科視角、不同途徑獲取證據(jù)，得出不完全相同的結(jié)論，并交流討論。（2）引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷類似真實(shí)科學(xué)家探究、工程師實(shí)踐等的活動(dòng)過程，發(fā)展學(xué)生的相關(guān)核心素養(yǎng)。（3）在活動(dòng)過程中盡可能創(chuàng)造機(jī)會(huì)讓學(xué)生運(yùn)用分析、評(píng)估、創(chuàng)造等高階思維。

“估測引體向上的拉升功率”初步方案僅讓學(xué)生測體重、距離和時(shí)間，然后按公式進(jìn)行計(jì)算，學(xué)生利用已經(jīng)建構(gòu)好的理想模型來解決結(jié)構(gòu)良好的封閉式問題，除了應(yīng)用物理知識(shí)和基本測量技能，幾乎沒有運(yùn)用高階思維的空間，這與真實(shí)問題解決的過程明顯不同。

教師在查閱相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)比真實(shí)體育研究者研究“無氧功率”的過程后，改進(jìn)活動(dòng)過程：（1）賦予活動(dòng)真實(shí)意義。教師提出驅(qū)動(dòng)問題“機(jī)器功率能反映機(jī)器性能，人做功的功率能反映身體素質(zhì)水平嗎？怎樣通過引體向上估測人的無氧運(yùn)動(dòng)功率？”，要求小組推選身體素質(zhì)較好的學(xué)生，以最快速度完成5個(gè)引體向上。相比初步方案中做引體向上可快可慢，測出的功率沒有實(shí)際意義，改進(jìn)后測量的功率能反映無氧運(yùn)動(dòng)能力，學(xué)生的探究興趣更高。（2）模擬科學(xué)家的探究，開展分析、論證、評(píng)估等活動(dòng)，加強(qiáng)活動(dòng)的開放性。引導(dǎo)學(xué)生分析論證能利用P=5mgh/t估測功率的前提條件；讓學(xué)生對(duì)實(shí)際測量和得出結(jié)論的過程開展評(píng)估，分析估測誤差的產(chǎn)生原因。隨后布置拓展任務(wù)：查閱資料，了解體育、生物學(xué)科對(duì)人體運(yùn)動(dòng)無氧功率的研究，并討論利用引體向上測量無氧功率有哪些優(yōu)缺點(diǎn)。

改進(jìn)后的活動(dòng)，學(xué)生在真實(shí)情境中建構(gòu)理想模型，進(jìn)行估測后又回到真實(shí)世界分析模型的適用性；參考體育、生物學(xué)科的真實(shí)研究過程，賦予“估測引體向上的拉升功率”現(xiàn)實(shí)意義；布置的拓展任務(wù)還能激勵(lì)有興趣的學(xué)生深入更開放的學(xué)習(xí)探討。上述活動(dòng)過程為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了運(yùn)用模型建構(gòu)、質(zhì)疑創(chuàng)新等科學(xué)思維以及開展科學(xué)探究的空間，創(chuàng)造機(jī)會(huì)讓學(xué)生經(jīng)歷運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決真實(shí)問題的過程。

（三）設(shè)計(jì)與核心素養(yǎng)目標(biāo)一致的評(píng)價(jià)方案

與核心素養(yǎng)目標(biāo)一致的評(píng)價(jià)方案，是促進(jìn)跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)目標(biāo)得以落實(shí)的關(guān)鍵。好的評(píng)價(jià)方案能引導(dǎo)學(xué)習(xí)過程始終朝向核心素養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成，發(fā)揮評(píng)價(jià)導(dǎo)向和促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的作用。

設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)方案可從以下方面入手：（1）將活動(dòng)的核心素養(yǎng)目標(biāo)轉(zhuǎn)化為具備不同水平核心素養(yǎng)的學(xué)生在具體活動(dòng)中能表現(xiàn)出什么樣的行為（即能做出什么樣的事或說出什么樣的話）。目的是讓核心素養(yǎng)從目標(biāo)轉(zhuǎn)化為可觀測的外在行為表現(xiàn)，從而便于觀察和評(píng)價(jià)。那么，應(yīng)該將核心素養(yǎng)的行為表現(xiàn)分為幾個(gè)水平加以描述呢？這可以視具體情況而定，如果活動(dòng)較簡單，可以分為2個(gè)水平：水平1參考初中物理學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求水平；水平2略高，目的是引導(dǎo)優(yōu)秀學(xué)生挑戰(zhàn)更高的核心素養(yǎng)目標(biāo)。如果活動(dòng)較復(fù)雜，可以分為3個(gè)水平：水平2參考初中物理學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求水平；水平1略低，目的是肯定學(xué)生取得的階段性進(jìn)步；水平3略高。（2）設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)方法?？梢越Y(jié)合活動(dòng)過程或?qū)W生提交的成果，觀察學(xué)生的核心素養(yǎng)表現(xiàn)。例如，通過觀察學(xué)生的小組探究、交流展示過程、回答問題過程或者學(xué)生提交的任務(wù)單、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等，對(duì)學(xué)生的核心素養(yǎng)表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。開展評(píng)價(jià)時(shí)，不僅要關(guān)注最終學(xué)習(xí)成果，更要關(guān)注學(xué)習(xí)過程，尤其是過程中科學(xué)思維、科學(xué)探究等的運(yùn)用。（3）確定評(píng)價(jià)主體，可以是教師評(píng)、學(xué)生互評(píng)或自評(píng)。

“估測引體向上的拉升功率”要求學(xué)生提交任務(wù)單并進(jìn)行小組交流展示，展示時(shí)要說明測量方案設(shè)計(jì)及理由、測量過程、測量數(shù)據(jù)及結(jié)論、反思評(píng)估等。對(duì)任務(wù)單和交流展示的評(píng)價(jià)表見表1（僅以科學(xué)思維中的模型建構(gòu)的評(píng)價(jià)為例），主要用于學(xué)生自評(píng)和教師評(píng)價(jià)。

值得注意的是，跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)中的評(píng)價(jià)，主要目的不在于區(qū)分學(xué)生的不同水平，而是將重點(diǎn)放在發(fā)揮評(píng)價(jià)的引導(dǎo)、激勵(lì)和反饋功能。表1對(duì)教師而言，可以依據(jù)行為表現(xiàn)觀察判斷學(xué)生是否達(dá)到預(yù)期的基本教學(xué)目標(biāo)；對(duì)學(xué)生而言，主要目的不是區(qū)分他們到底處于水平1或水平2，而是讓學(xué)生知道教師希望他們?cè)诨顒?dòng)中能達(dá)到水平1，激勵(lì)有興趣、有能力的學(xué)生挑戰(zhàn)水平2。

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（責(zé)任編輯：潘安）