陈海涛

（苏州市吴江区苏州湾外国语学校，江苏 苏州 215021）

义务教育《物理课程标准》（2022年版）在“课程内容”板块首次把“跨学科实践”和“物质”“能量”等内容并列、平行对待，作为“课程内容”板块的5大内容之一；首次突出了“跨学科实践”的重要性.如何设计初中物理跨学科实践方案？这对大多数初中物理教师而言，都是新事物、新挑战.下面，笔者把这方面的探索与实践与大家共享.

1 厘清设计背景，合理选题

要设计优质的跨学科实践方案，教师就要知其所以然，熟悉跨学科实践活动的产生背景.在目前的义务教育实践中，“学生的社会责任感、创新精神和实践能力较为薄弱”，［1］义务教育《物理课程标准》（2022年版）把跨学科实践活动的功能定位在“旨在发展学生跨学科运用知识的能力、分析和解决问题的综合能力、动手操作的实践能力，培养学生积极认真的学习态度和乐于实践、敢于创新的精神”.［2］如果这一目标能够达成，将对学生的创新和实践等能力发展有较大的改观，我们培养的学生也不再是善于做题的机器，而是善于探究、能在实践中解决具体问题、能适应未来生活挑战的、具有社会责任感的时代青年.

教师在进行跨学科实践选题时，应该明确跨学科实践的教育目标，牢牢把握“综合、实践、创新、态度、责任”这些关键词，让自己设计的方案不至于隔靴搔痒或是无的放矢，选题才能合理.新课标中提供了“情境素材建议”，建议教师可以从日常生活、工程实践和社会发展中选择适切的课题.

另外，需要指出的是，初中物理跨学科实践并不是全新的内容，不仅国外基础教育中有不少案例可以借鉴，而且我国之前的部分义务教育教材中也有涉及.比如在苏科版初中物理教材中，物理学科综合实践活动就联系紧密，该综合实践活动具有以下特点：“① 以物理知识和科学方法为基础；② 实现物理学科内的综合和跨学科的综合，与生活、技术、社会相联系；③ 需要有相对全面的实践过程（如有较为完整的课题探究或技术设计过程）；④ 必修与选修的结合（所有学生都必须参与综合实践活动学习，但课题的数量和内容由各组学生自己选择）；⑤ 课内与课外结合，主要任务在课外通过小组合作完成.”［3］这和2022年新课标中跨学科实践活动的育人目标一致，实施路径也大同小异.所以，之前的物理学科综合实践活动研究成果仍然可以作为重要参考，在选题时完全可以参考之前的研究，比如苏科版初中物理教材中的“制作一个医用冷藏盒”“设计病房呼叫电路”等综合实践课题，仍然是不错的跨学科实践课题.

2 借助思维导图，初设框架

在选好跨学科实践的题目后，可借助思维导图，设计整个方案的实施框架.这样既容易打开思路，又比较直观.例如“温度”跨学科方案可做如下设计.

如图1所示，首先要明确活动目的，初步确定整个方案的学习目标包括以下几个方面.［4］① 物理观念：通过调查温度对人类生产、生活的影响，拓展学习和温度相关的知识，加深对温度的认识；② 科学思维：通过一系列的实践活动，培养学生运用知识分析和解决问题的综合能力、建模能力、创新能力等；③ 科学探究：通过调查温度变化对人类或大自然的影响，通过动手制作测温装置或其他探究活动，让学生经历比较完整的探究挑战，培养学生从提问到评估、交流等深度探究能力；④ 科学态度与责任：通过探究温度与环境的关系，激励学生关注全人类发展，培养学生树立可持续发展的观念.需要说明的是，学习目标的制定不是凭空产生的，是基于教师已有的经验初步确定的，有时候为了制订更合理的学习目标，教师要先大概筛选方案中可选用的内容后，再依托内容制定学习目标.学习目标也可以根据方案设计的逐渐深入而适当调整.

图1 “温度”思维导图

初步确定学习目标后，教师就可以穿越古今、横贯中外，结合学生实际，借助思维导图合理“织网”，初步确定方案具体内容.面对初中生，教师可以为学生做一些“知识准备”，让学生了解或检索一些课本以外知识（有的就是跨学科知识或高年级知识），可以节省学生不少时间.再者，方案内容的选择要锁定学生的兴趣，尊重学生的个性，最好能围绕学生身边热点选取，且有利于学生正确观念的形成.为此，“温度”方案选择了“温度与健康”“温度与环境”“制冷与制热”“恒温小屋”4大板块，如图1所示，涵盖了“日常生活、工程实践和社会发展”3大方面的内容，为不同的学生提供了不同的选择.这样可以使方案实施的“弹性”较好.同一班级的学生可根据兴趣分成不同小组有选择性地完成，最后学生在汇报时可以组间相互分享、彼此促进，汇报过程将很精彩.如果整个年级同时进行“温度”的跨学科实践，那么可以协调行动，让整个年级的学生同时分享、交流，那么效果会更好、效应会更大.在方案设计的过程中，不同“板块”之间还可以交叉设计，比如把“恒温小屋”和“温度与环境”两个板块进行组合，学生在进行跨学科实践时视角又会有所不同，利用思维导图进行“交叉设计”，很容易创生出新的内容.

3 结合学生基础，充实内容

在框架的基础上，可以结合学生的特点和地域特点，有针对性地完善方案中的具体内容.比如在图1中，“温度与健康”板块可以设置如下跨学科实践内容供学生选择：人体体温是怎么调节的；恒温动物、变温动物和异温动物的区别；动物体内的“能量工厂”——线粒体是怎么工作的；调查温度计的发展史；制作温度计；尝试构建寒冷环境和炎热环境下人体体温调节的模型；模拟抢救高温中暑患者；模拟抢救体温过低患者……教师在指导学生选择时，既要考虑因地制宜，即考虑方案实施的可行性；又要考虑因材施教，即考虑学生的基础，让学生有能力充分实施方案.就拿温度计制作来说：基础弱的学校可以指导学生制作简易的温度计，用小药瓶、吸管和红墨水就可以做到；而条件好的学校可以指导学生制作一个电子温度计，如图2所示，要用到单片机、温度传感器、段码液晶片、纽扣电池、微动开关等.再拿寒冷地方的学生来说，可以优先考虑尝试构建寒冷环境下人体体温调节的模型，或优先模拟抢救体温过低患者.

图2 电子温度计选材

对于图1中另外几个板块，教师可以提供如下内容让学生选择——“温度与环境”：查询本地有记录以来的温度记录，用电脑绘制图像，尝试从其中找出规律；温室效应加剧对全球动植物生存有没有不良影响？温室效应加剧对本地环境带来什么变化（如苏州、无锡地区的太湖蓝藻问题）？温度升高对本地电力供应带来什么挑战？温度升高是否带来本地的水域污染？温度变化对本地种植或养殖有何影响？“制冷与制热”：查阅古人在夏天是怎样制冷的；学习做一把精致的小折扇（有条件的学校可以尝试用激光雕刻机制作雕花扇骨，或是3D打印制作扇骨；条件一般的学校则可以纯手工制作）；调查电风扇的发展史；自制微型电风扇；设计一台新功能电扇；调查空调使用的利和弊；调查国产品牌与国外品牌空调、冰箱的销售情况，看看有什么规律？用矿泉水瓶、泡沫塑料箱自制简易“制冷空调”；用铁粉、活性炭、水、NaCl、蛭石粉等材料自制暖宝宝；尝试用两种以上的方法“钻木取火”；走访商场，看看销售的电取暖器是利用什么原理工作的？有什么新功能？“恒温小屋”：调查现代的恒温住宅为什么能恒温？恒温住宅有哪些优缺点？恒温住宅对人体健康有哪些影响？恒温住宅的环保情况如何？制作一个恒温小屋模型……

总之，在确定跨学科实践活动内容时要考虑可行性，新课标中也给出了要“科学引导、循序渐进实施跨学科实践”的教学策略建议.教师要结合校情、学情、经济能力、安全性等多方面因素综合制订方案内容，形式尽量丰富点，调查类、制作类、探究类、社会实践类最好都能有一些；难度也要适中，让学生在活动中有挑战、有所成就；学生如果能提出合适的研究问题，也可以让学生自行选择.大家还要辩证地看待“跨学科”这一要求，方案能跨学科自然不是坏事，但是当条件还不太具备时，先在物理学科范畴内扎实地做一些实践活动也是进步.另外，在充实方案内容时，根据实践内容的选择可重新修订学生的学习目标和方案的框架，使得图1中呈现的内容更加合理.

4 注重实施过程，评价引导

实施是方案落实的重要环节，也是检验方案是否可行的环节.跨学科实践活动因为要涉及不同的学科知识，其复杂性更大，在具体实施时更要注重一些基本策略，否则拟定再好的方案计划也是空中楼阁.下面以“橡皮筋测力计的制作”为例，探讨在推进学生跨学科实践活动时应该如何应对.

“橡皮筋测力计的制作”是苏科版8下物理课本中的内容，属于学生课后的小制作，编者的意图是要增加学生动手实践的机会，培养学生综合能力.笔者在教学时曾要求学生参考课本中要求，利用周末时间自制一个橡皮筋测力计，没有做多少指导.结果学生提交上来的橡皮筋测力计是“五花八门”“千差万别”，如图3所示.有的制作明显是错误的.

图3 初级版橡皮筋测力计

比如“刻度均匀”等；有的制作过于粗制滥造，应付了事.笔者进行了深刻的反思，发觉是对学生的指导策略不对造成的，于是立刻进行了调整.先利用课上时间进行动员，让学生明白为什么要参加实践活动，同时还公布了评价标准、实施指导和激励措施——① 制作的测力计要求兼顾“科学性、实用性（量程尽量大、测量尽量灵敏）和美观性”.② 分组汇报，要求制作PPT，汇报从最初的制作一直到最后的成品过程，汇报各组的思考、反思、努力和创新之处，还要给自制测力计配使用说明书.③ 最终展示实物，评价高的将被授予证书和小奖品（以精神奖励为主）.另外，笔者还指导学生学习中创新的利器：“创造性实验反思策略”，包括以下几点：① 能否借用？即能否借用其他实验的经验？有无与过去实验相似的东西？能否模仿点什么？② 能否改变？即实验的器材、步骤、测量方法、数据处理等能否作其他改变？③ 能否代用？即能否用其他实验原理、其他动力、其他场所、其他方法等取而代之？④ 能否组合？即整套实验器材、实验方案是否统一协调，能否进行适当地组合？能否和其他实验进行组合？其他人的实验主张能否综合？其他人的新实验设想能否综合？⑤ 能否扩大？即实验中能否增加什么？实验的器材、步骤、时间、次数、温度、压强、质量、声音、光照、长度、厚度等能否增加？实验的附加价值能否扩大？⑥ 能否缩小？即实验中能否减少什么？实验器材能否再小点、浓缩、微型化、再低些、再轻些？实验步骤能否再省略些？实验装置能否采取内装？⑦ 能否重新调整？即可否更换部分实验器材，用其他的型号、种类，用其他设计方案，用其他顺序？能否调整速度？能否调整程序？⑧ 能否颠倒过来？即可否变换正负，颠倒方位？思考反向有何作用？⑨ 有无其他用途？即现有实验还有没有新的用途？或稍加改进能否扩大它的用途？［5］

在做了这些补救措施后，还增加了“过程汇报”这一重要环节，要求每组组长每周至少汇报一次活动的进展.在听学生汇报时（实质上是“中期评估”），多鼓励，适当指导，激励学生大胆尝试和创新，把“创造性实验反思策略”用好，敢于想象，敢于创新，敢于跨学科尝试.经过几周的努力，各组学生绞尽脑汁，展示的作品也非常惊人，有的组把3D打印都用起来了，还拓展了测力计的功能，用于测液体密度等，如图4所示.本产品一共有3个部分皆为圆柱体，其中主体上有一个长条形的凹桶显示示数.在主体上有4个圆形小凹桶深度为9 mm，直径26 mm用来放入圆柱形磁铁.

图4 用3D打印制作的测力计

学生在活动中充分利用了生活经验和各种资源，无意中从学科课后小制作演变为跨学科实践活动，学生的探究能力、组织能力、创新能力和实践能力都得到了很好的锻炼.学生在最终汇报时，现场听取汇报的苏州大学教授和苏州市教科院专家给予了高度的评价.

对于“温度”方案的实施来说，也可借鉴上述经验，必须做好学生动员，让学生选择自己喜欢的项目参加实践，既可以做日常生活方面的，也可以做工程实践或社会发展方面的.既可以做调查类的，也可以做探究类的、制作类的或社会实践类的.教师在指导学生选题阶段，一定要同时公布跨学科实践的评价标准，明确学生努力的方向.标准需要根据不同的实践活动灵活制定，难度也不要太大，注意循序渐进，让学生“跳一跳、摘桃子”.比如学生如果选择“自制暖宝宝”，标准可以围绕“发热时间长短、温度高低控制、暖宝宝的美观性、安全性、便携性”展开.教师在学生活动的过程中，还需要做好“跟进指导”，适当地做好“中期评估”，进行必要的中期评价和激励，推动学生实践活动深入开展，最后组织好学生进行展示，并给予鼓励性的评价.特别需要强调的是，如果教师的“跟进指导”和“中期评估”跟不上，大多数学生会应付了事，因为跨学科实践活动的周期较长、难度较大，学生遇阻容易退却和放弃，会导致活动开展失败.还有，开展跨学科实践活动可以适当突出活动的重点，突出“学生的社会责任感、创新精神和实践能力”的培养，教师在制定评价标准时可给予一定的倾斜，弥补学生平时发展的一些不足之处.

综上所述，初中物理跨学科实践活动方案设计可归纳为图5所示框图，大家在设计物理跨学科实践活动时可以灵活借鉴.

图5 初中物理跨学科实践活动方案设计框图