［摘 要］文章依據(jù)《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》，以“制作螺旋槳飛機”為具體案例，精心設(shè)計了包含活動規(guī)劃、問題解決、展示評價三個階段的跨學(xué)科實踐教學(xué)活動，旨在為初中物理跨學(xué)科實踐教學(xué)的有效實施提供參考。

［關(guān)鍵詞］初中物理；跨學(xué)科實踐教學(xué)；螺旋槳飛機

［中圖分類號］ G633.7 ［文獻標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1674-6058（2024）26-0042-03

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》在課程內(nèi)容的設(shè)置上新增了“跨學(xué)科實踐”一級主題，它作為物理課程內(nèi)容的重要組成部分，課時數(shù)至少占總課時的10%，這充分顯示了該部分內(nèi)容與其他一級主題享有同等的地位［1］?！翱鐚W(xué)科實踐”是新課標(biāo)的新增內(nèi)容，目前仍處于“摸著石頭過河”的探索階段。本文解讀跨學(xué)科實踐的內(nèi)涵，并以“制作螺旋槳飛機”為例，設(shè)計包含活動規(guī)劃、問題解決、展示評價三個階段的跨學(xué)科實踐教學(xué)活動，以期為初中物理跨學(xué)科實踐教學(xué)的有效實施提供參考。

一、跨學(xué)科實踐的內(nèi)涵

跨學(xué)科實踐包含“跨學(xué)科”與“實踐”兩個部分，筆者通過對“跨學(xué)科”與“實踐”這兩個核心概念進行分析，以求能夠較準(zhǔn)確地理解跨學(xué)科實踐的內(nèi)涵。

（一）跨學(xué)科

“跨學(xué)科”一詞最早由美國哥倫比亞大學(xué)心理學(xué)家伍德沃斯提出，一般指在遇到單一學(xué)科難以解決的問題時需要整合兩個或兩個以上的學(xué)科知識來解決，進而創(chuàng)造出新知識［2］。物理學(xué)中的“跨學(xué)科”通常是指以物理學(xué)科為中心，在物理學(xué)科中選擇一個中心課題，然后圍繞這個中心課題，運用不同學(xué)科的知識，對課題進行教學(xué)設(shè)計并實施。

（二）實踐

哲學(xué)家認(rèn)為，“實踐”是人類同現(xiàn)實世界進行的有目的的、復(fù)雜的相互作用過程［3］。在物理學(xué)中，“實踐”通常是指人們在研究自然規(guī)律和建構(gòu)模型時所進行的活動。而實踐性是“跨學(xué)科實踐”的首要特征。

（三）跨學(xué)科實踐

“跨學(xué)科實踐”是指圍繞學(xué)科知識，選取合適的主題，綜合運用相關(guān)學(xué)科的知識，設(shè)計和開展系統(tǒng)性、綜合性、開放性的學(xué)習(xí)實踐活動。它不只是跨越學(xué)科之間的界限，還應(yīng)將本學(xué)科知識融入日常生活、工程實踐和社會發(fā)展中，并圍繞生活中有價值的真實問題，開展與學(xué)科相關(guān)的實踐活動。

二、初中物理跨學(xué)科實踐教學(xué)的策略——以“制作螺旋槳飛機”為例

根據(jù)國家物理課程標(biāo)準(zhǔn)修訂組核心成員黃恕伯老師提出的初中物理跨學(xué)科實踐教學(xué)的四個特點：跨學(xué)科實踐活動要有課標(biāo)內(nèi)容要求的引領(lǐng)、跨學(xué)科實踐內(nèi)容應(yīng)是有價值的真實問題、跨學(xué)科實踐過程中學(xué)生要有明確的驅(qū)動任務(wù)、跨學(xué)科實踐活動應(yīng)最終產(chǎn)生可物化的實踐成果，初中物理跨學(xué)科實踐教學(xué)可按照如圖1所示的基本流程進行。

（一）活動規(guī)劃——挑選具備真實情境的課題

“制作螺旋槳飛機”跨學(xué)科實踐活動以蘇科版教材八年級下冊第八章、第九章和第十章力學(xué)與壓強相關(guān)內(nèi)容為學(xué)科知識基礎(chǔ)，融合了初中物理和工程技術(shù)的跨學(xué)科探索，旨在將現(xiàn)實素材轉(zhuǎn)化為實踐性、開放性和綜合性的跨學(xué)科實踐活動?！爸谱髀菪龢w機”跨學(xué)科實踐教學(xué)的“活動規(guī)劃”內(nèi)容主要包括：（1）創(chuàng)設(shè)情境使學(xué)生產(chǎn)生跨學(xué)科實踐活動需求，以實踐活動需求驅(qū)動物理學(xué)習(xí)；（2）設(shè)計驅(qū)動性問題，引導(dǎo)學(xué)生自主制定科學(xué)合理的工程制作標(biāo)準(zhǔn)；（3）將活動過程進行分解，明確相應(yīng)的具體任務(wù)。

1.創(chuàng)設(shè)情境，以實踐活動需求驅(qū)動物理學(xué)習(xí)

教師首先向?qū)W生展示螺旋槳飛機的圖片，然后播放一段抗戰(zhàn)時期我國飛行員與日軍戰(zhàn)斗的紀(jì)錄片片段，最后提出以下問題：

問題1：大家觀看完我國飛行員與日軍戰(zhàn)斗的視頻后，有什么感受？

問題2：你們是否想擁有一架這樣的螺旋槳戰(zhàn)斗機？

設(shè)計意圖：通過播放抗戰(zhàn)時期我國飛行員與日軍戰(zhàn)斗的視頻進行情境創(chuàng)設(shè)，激發(fā)學(xué)生的好奇心，喚醒其內(nèi)在探究學(xué)習(xí)的驅(qū)動力，并使其產(chǎn)生制作螺旋槳戰(zhàn)斗機模型的需求。

2.交流討論，制定工程制作標(biāo)準(zhǔn)

教師在學(xué)生制作飛機模型前組織學(xué)生討論交流，確定飛機模型的最終成果驗收標(biāo)準(zhǔn)（見表1）。

設(shè)計意圖：讓學(xué)生交流討論，確定螺旋槳飛機的最終成果驗收標(biāo)準(zhǔn)，明確活動的目標(biāo)。

3.分解活動，體會工程的系統(tǒng)性和復(fù)雜性

因為工程實踐活動比較復(fù)雜，通常無法一步完成，所以需要將活動分解成多個子項目?；顒臃纸饪筛鶕?jù)制作過程需要的步驟和運用的物理知識來進行?！爸谱髀菪龢w機”跨學(xué)科實踐活動可分解成三個項目完成，即分析飛機上升的原理、繪制飛機模型圖紙、制作與完善飛機模型。

設(shè)計意圖：通過對實踐活動進行分解，使學(xué)生體會到工程的系統(tǒng)性和復(fù)雜性，從而培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計圖紙和解決問題的能力。

（二）問題解決——設(shè)計跨學(xué)科實踐方案

通過活動規(guī)劃，學(xué)生明確了跨學(xué)科實踐學(xué)習(xí)任務(wù)，從而開始解決問題。本環(huán)節(jié)依據(jù)分析飛機上升的原理、繪制飛機模型圖紙、制作與完善飛機模型三個步驟來確定相應(yīng)的跨學(xué)科實踐任務(wù)。

實踐任務(wù)１：分析飛機上升的原理

基于“制作能飛行的螺旋槳飛機模型”這一目的，為了幫助學(xué)生找到飛機設(shè)計的知識基礎(chǔ)與原理依據(jù)，教師設(shè)計以下問題引導(dǎo)學(xué)生思考。

問題1：從受力角度分析，飛機要上升即向上運動，需滿足什么條件？

問題2：哪個物體對飛機施加一個向上的升力？

問題3：空氣對飛機施加一個向上的升力需要滿足什么條件？

問題4：怎樣使飛機在地面上向前運動？

問題5：要使飛機能更容易起飛，飛機的制作材料有什么要求？

問題6：飛機制作過程中運用了哪些物理知識？

設(shè)計意圖：通過設(shè)計問題鏈，引導(dǎo)學(xué)生深入思考和討論，最終得出飛機能起飛的條件：所受的向上的力大于或等于向下的力。為實現(xiàn)這一條件，可將飛機設(shè)計成流線型，以使飛機受到一個向上的大氣壓力差?；凇傲Φ淖饔檬窍嗷サ摹边@一物理原理設(shè)計螺旋槳，通過螺旋槳對空氣施加一個向后的推力，從而使空氣對飛機產(chǎn)生一個向前的反作用力，推動飛機向前運動。這樣的教學(xué)，使學(xué)生不僅明確了螺旋槳制作的物理原理，還讓他們明確了制作飛機模型所需的材料，包括泡沫、裁紙刀、螺旋槳、小電動機、電池、車輪等。

實踐任務(wù)２：繪制飛機模型圖紙

“制作螺旋槳飛機”這一實踐任務(wù)要求學(xué)生畫出螺旋槳飛機模型的簡易圖紙。對此，教師可引導(dǎo)學(xué)生仿照現(xiàn)實的螺旋槳飛機，畫出符合活動需求的簡易版螺旋槳飛機設(shè)計圖（如圖2）。

設(shè)計意圖：通過畫飛機模型的簡易圖紙，讓學(xué)生深刻認(rèn)識到力與運動、力的相互作用、大氣壓等物理知識在工程實踐中有重要的應(yīng)用，同時在繪制飛機模型圖紙的過程中，鍛煉運用圖像來表達設(shè)計思路的能力。

實踐任務(wù)３：制作與完善飛機模型

學(xué)生首先根據(jù)繪制的圖紙制作飛機模型，確保所制作的模型能夠符合產(chǎn)品的最終驗收標(biāo)準(zhǔn)；隨后對飛機模型進行試飛，以檢驗其性能。根據(jù)試飛的效果，學(xué)生對照工程驗收標(biāo)準(zhǔn)，對飛機模型進行修改和完善。在制作和試飛的過程中，教師可以適時引導(dǎo)學(xué)生思考以下問題：

問題1：你有哪些不同的方法可以使飛機更容易飛起來？

問題2：這些方法背后蘊含了哪些物理知識？

設(shè)計意圖：通過制作與完善飛機模型的實踐活動，讓學(xué)生深化對力與運動、密度與質(zhì)量等物理知識的理解，鍛煉學(xué)生使用工具制作實物模型的能力，同時使學(xué)生真實地感受到物理知識在生活生產(chǎn)和工程實踐中的應(yīng)用價值。

（三）展示評價——培養(yǎng)物理學(xué)科素養(yǎng)

本環(huán)節(jié)要求學(xué)生以實踐小組為單位進行匯報。匯報時，各小組要從飛機的制作原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及所采用的改進方法等多個角度，詳細介紹自己小組的制作過程和最終產(chǎn)品。如圖3所示，即為某組同學(xué)制作的螺旋槳飛機模型。

設(shè)計意圖：讓學(xué)生在匯報和展示自己制作的產(chǎn)品的過程中，對跨學(xué)科實踐過程進行全面梳理，加深對力學(xué)知識的理解，進而培養(yǎng)學(xué)生的交流與論證能力和物理學(xué)科素養(yǎng)。

三、關(guān)于跨學(xué)科實踐教學(xué)的思考

為了有效實施跨學(xué)科實踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的解決問題能力和動手操作能力，教師在設(shè)計活動時需關(guān)注以下幾點：

（一）要突出“跨”與“實踐”的特點

跨學(xué)科實踐的核心在于“跨”，這要求教師綜合考量學(xué)生的學(xué)科知識結(jié)構(gòu)和掌握情況。在設(shè)計活動時，須圍繞跨學(xué)科實踐主題整合各學(xué)科知識，并精選學(xué)生感興趣且源自日常生活、工程實踐和社會發(fā)展的課題。具體而言，“跨”意味著超越物理學(xué)科的界限，將物理學(xué)與日常生活、工程實踐、社會發(fā)展等進行深度融合，設(shè)計并開展系統(tǒng)性、綜合性、開放性的實踐學(xué)習(xí)活動。

跨學(xué)科實踐的另一顯著特征是實踐性，要求選取的主題和設(shè)計的教學(xué)活動具有可實踐性和可探究性。設(shè)計的驅(qū)動任應(yīng)能促使學(xué)生主動實踐。教師應(yīng)在學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”設(shè)置難度適中、在指導(dǎo)下能完成的實踐任務(wù)，以確保學(xué)生通過實踐活動能獲得具體成果。

（二）以物理知識為主線

盡管強調(diào)“跨學(xué)科實踐”，但教學(xué)活動仍需以物理知識為主線，以日常生活實例、工程實踐案例、社會發(fā)展趨勢以及和其他學(xué)科知識為輔線。在教學(xué)設(shè)計與實施過程中，應(yīng)始終凸顯物理學(xué)科的主體性，讓學(xué)生在實踐中跨越物理學(xué)科與現(xiàn)實世界及其他學(xué)科之間的界限，綜合運用所學(xué)知識解決實際問題。

中學(xué)物理的跨學(xué)科實踐過程應(yīng)當(dāng)始終立足于物理學(xué)科，要求學(xué)生將物理知識和方法應(yīng)用于實際問題的解決。物理跨學(xué)科實踐活動通常是解決真實有價值的問題。在解決問題的過程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生立足于物理學(xué)科，從物理學(xué)的視角去思考問題，并利用科學(xué)的思維方法去解決問題。同時，教師還應(yīng)鼓勵學(xué)生跨越物理學(xué)科的界限，應(yīng)用其他學(xué)科的知識來共同解決問題。

（三）選擇有價值的真實問題

初中生的抽象思維能力還處在發(fā)展階段，相對較弱。選擇生活中真實有價值的問題，能給學(xué)生帶來親切感，讓他們感受到物理就在身邊。這種親切感不僅可以減少學(xué)生的畏難心理，還能很好地激發(fā)與調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性。因此，跨學(xué)科實踐教學(xué)應(yīng)當(dāng)圍繞生活中有價值的真實問題來展開。這樣，學(xué)生可以充分體會到自己所學(xué)的物理知識最終能夠落實到實際生活中去解決問題。

本研究依據(jù)《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》，設(shè)計出包含活動規(guī)劃、問題解決、展示評價三個階段的跨學(xué)科實踐教學(xué)活動框架，并給出相應(yīng)的實施路徑?；诔踔形锢砗凸こ虒嵺`的跨學(xué)科融合，開發(fā)出了“制作螺旋槳飛機”案例，該案例實現(xiàn)了物理學(xué)與工程學(xué)的跨學(xué)科實踐，并且注重培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識解決問題的能力。“跨學(xué)科實踐”是《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》新增的一級主題內(nèi)容，它代表了一種新的學(xué)習(xí)方式。在教學(xué)實踐中，教師需要不斷研究如何選擇合適的跨學(xué)科實踐課題，并探索如何設(shè)計更科學(xué)的教學(xué)過程，以進一步完善跨學(xué)科實踐教學(xué)策略。

［ 參 考 文 獻 ］

［1］ 李春密，張霄.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）的變化分析［J］.物理教師，2022（6）：35-44．

［2］ 李萬龍.基于省級課程基地，實施跨學(xué)科融合教育［J］.江蘇教育研究，2017（2/3）：24-27．

［3］ 中共中央馬克思恩格斯列寧斯大林著作編譯局.馬克思恩格斯選集：第3卷［M］.北京：人民出版社，1995．

（責(zé)任編輯 黃春香）