初中物理跨学科主题学习的三向关联

王雄　徐新宇

摘 要 跨学科主题学习是新课标所强调的素养导向、综合性、实践性等理念的具体落实，是硬性规定，有明确的课时要求。跨学科主题学习需要围绕“跨学科”“主题”“学习”三个关键词设计具体路径，以跨学科概念、社会热点问题、共通性素养为三向关联，实施初中物理跨学科主题学习。

关键词 跨学科主题学习  三向关联  初中物理

引用格式 王雄，徐新宇.初中物理跨学科主题学习的三向关联[J].教学与管理，2023（16）：49-51.

跨学科主题学习是指师生围绕某一研究主题，运用各科课程的知识、技能、方法、思维等，开展具有研究特征的综合实践活动。义务教育物理课程标准（2022年版）中明确提出要“设立跨学科主题学习活动，加强学科间的相互关联，带动课程综合化实施，强化实践性要求”[1]，并在课标的不同部分提出跨学科主题学习的一般流程、目标设定、评价设计等内容。跨学科主题学习是新一轮课改的重点、亮点和特色，其重要性不言而喻。初中物理跨学科主题学习可以以跨学科概念、社会热点问题、共通性素养为关联，实施初中物理跨学科主题学习。

一、以跨学科概念关联初中物理跨学科主题学习

概念是物理学科的基石，对物理学科的深入了解往往要从概念入手，正如只有理解质量、惯性、力等物理概念，才能真正体悟物理学科的价值与魅力。概念如按学科分类，可分为学科概念和跨学科概念。义务教育科学课程标准（2022年版）提出4个跨学科概念，分别是物质与能量、系统与模型、结构与功能和稳定与变化[2]。既然这些概念有跨学科特征，我们当然可以直接“拿来”，以这些跨学科概念为关联，设计初中物理跨学科主题学习。

以跨学科概念“结构与功能”为例，基于浙教版八年级（下）教材为基础进行思考。首先，基于物理学科，我们选择了《电与磁》中《电动机》一节为例，通过学习电动机原理、分析电动机图形、装配电动机模型三个步骤，让学生初步理解电动机的核心是“结构决定功能”“结构与功能相统一”等“结构与功能”之间的关系。其次，我们选择了化学学科中的《原子结构的模型》一节，突出通过“结构与功能”这一跨学科概念进行教学，拓宽理解“结构是功能的内在基础，功能是结构的外在表现”，“可见功能可以推测看不见的结构”等要义。再次，我们选择生物学科中《植物的茎与物质运输》为参考，通过植物茎中导管、筛管与本质部、韧皮部，水、无机盐和有机物之间的相互匹配关系形成，让学生深入理解“功能的变化是由结构变化所引起，反过来，功能变化又是引起结构变化的原因”等内涵。通过跨学科概念串联不同学科，形成了以“结构与功能”为关联的跨学科主题学习。

以上，我们通过跨学科概念来关联不同学科的内容，重组教材，形成基于初中物理的跨学科主题学习。其基本流程是：确定跨学科概念——梳理及阐明跨学科概念内涵——结合内涵寻找精准课例——形成跨学科概念主题学习。以跨学科概念关联形成的跨学科主题学习是一线物理老师比较容易学习和实践的。其关键有以下几点：一是要深刻理解跨学科概念的统整性。教师对跨学科概念内涵认知越深刻，跨学科主题学习关联性就越精密。仍以“结构与功能”为例，只有教师能对“结构与功能”这个跨学科概念有丰富认知，才能更好地关联其他学科，否则，跨学科概念就“为跨而跨”。二是要精准选择不同学科的匹配内容。如果内容选择不当，跨学科主题学习很容易出现简单的拼盘现象，并不能形成真正的整体，从而“统而不整”。因此，在内容选择上要基于同一跨学科概念的不同维度进行匹配。以“结构与功能”为例，初中各学科可以选择的内容很多，我们之所以精心选择了以上三节内容，是因为所选内容虽在表面上属于不同学科，但从深层次来看，这三节内容从不同侧面丰富着跨学科概念的内涵（物理突出“结构决定功能”等常见关系；化学突出依据功能推测结构，强调科学猜测与建模；生物突出“结构决定功能，功能的发挥甚至还会反作用于结构”），有很强的代表性。有了这些精准内容的选择，随着跨学科概念内涵的不断丰富，跨学科主题学习不断深入，其学科融合育人的根本价值才能真正体现。

二、以社会热点问题关联初中物理跨学科主题学习

在物理课标（2022年版）中，把“跨学科实践”设置成为物理五个一级主题之一，并强调物理“跨学科实践”主题侧重于体现物理学与日常生活、工程实践、社会发展等方面的联系[3]。课标中之所以有这样的要求，是因为跨学科主题学习与实践结合，有利于体现其综合性、实践性的特点，同时现实社会热点问题的复杂性符合跨学科主题学习对核心素养形成所需的情境要求。因此，基于社会热点问题关联初中物理跨学科主题学习也是实施路径之一。

这三年，我们每个人都置身于新冠疫情之中，这场疫情在不同程度上改变了我们的衣食住行方式，也给我们的教育带来深刻变化。作为一线教师，需要思考如何化“危”为“机”，整合课程，形成良好教育契机。疫情下的健康无疑是社会最关注的热点，在近三年浙江嘉兴的中考题中都有体现。例如2020年嘉兴社会中考卷31题以网络健康为题从保障学生的受教育权、青少年如何对待网络等视角进行考查。又如2021年数学嘉兴中考卷第22题以消毒液瓶为情境，考察数学中的三角形知识；2021年嘉兴科学中考27题从生物学探究疫苗X的安全和有效性；29题从物理学角度考查了居家运动中握力器中的杠杆、功、能量等物理知识；2022年语文嘉兴中考卷“青春·运动”篇以刘畊宏直播健身热度材料为切入点，考查语文的非连续性文本的阅读等等。

从各学科中考题为综合视角，我们发现关注社会热点问题是大多数学科的要求。作为初中物理教师，应立足学科实际，结合社会热点，精心设计。例如，我们可以“人体杠桿与健康”为主题，在初中物理《杠杆》的学习中寻找人体中众多的省力杠杆、费用杠杆、等臂杠杆，再结合杠杆的五要素知识与体育结合，通过探究实践得知：在体育中考铅球的项目训练中，运动员应该充分运用杠杆原理，推铅球通过转腰送髋，伸臂、拨指，在最后投掷动作上要充分展开上臂，确保阻力臂最大，同时以肩关节为支点，肩部肌肉附着点为动力点，这样就形成了杠杆，投掷物体的距离更远。此外，通过画出杠杆的五要素与数学结合，形成三角模型并求解。

以上我们通过社会热点问题来关联不同学科的内容，形成基于初中物理的跨学科主题学习，其基本流程是：选定社会热点问题——关联核心物理知识——挖掘跨学科链接点——形成跨学科主题学习。这个过程的关键是对真实问题情境的教学深加工。以社会热点问题关联跨学科主题学习的关键有以下几点：一是要形成现实与学科的双向关注。基于社会热点的跨学科学习涉及现实与学科两个方面，因而在活动过程中一方面要引导学生从物理的角度观察和分析问题，另一方面也要启发学生从现实的角度思考和研究问题。例如，在“人体杠杆与健康”的实践中，我们要探究“人体杠杆与铅球运动距离”的活动时，物理角度就是分析各种姿势下杠杆的五要素，形成对照，而现实角度则是研究影响铅球距离远近变化的主要因素、这些因素的影响程度如何。二是要形成本学科与其他学科的双维联动。物理课标（2022年版）提出，要处理好立足本学科与跨学科的关系，活动设计应以物理教师为主，可邀请相关学科教师共同研究、确定方案[4]。因此，活动由物理教师主导实施，可协同其他学科（如体育、数学）教师或者班主任一起完成。可以分为物理课、其他课两部分：在物理课外，主要是物理教师与其他学科教师一起，结合众多社会热点进行情境选择，并结合情境与知识提出研究问题、设计实验方案进行任务分工，同时通过情境实践与团队合作获取数据；在物理课内，则由物理教师主导，引导学生结合物理知识及各种实践数据，进行物理建模、数学分析，利用杠杆、函数、体育等知识分析数据之间的关系。

三、以共通性素养关联初中物理跨学科主题学习

就初中物理跨学科主题学习而言，共通性素养指的是相通或者适用于各方面的方法、思维和能力。共通性素养关联就是要寻找与研究学科之间的相通性；就是要在熟练掌握初中物理学科的理论与方法的基础上，关联学科间共同互通的理论与方法，进而用这些理论与方法去研究真实的现实问题，从而达到物理课标（2022年版）所指出的，“要设计丰富的实践活动，提高学生的共通性素养”[5]。由此可知，共通性素养可以关联初中物理跨学科主题学习。

跨学科主题学习可以关联共通性的方法。在跨学科主题学习中，把各学科书本上“静知识”经由学生活动转化为可运用的“活知识”过程中，需要有共通的方法。例如，控制变量法是初中物理实验中最常用的一种科学方法。而这种控制变量的方法也在其他学科广泛运用。在跨学科主题学习中，我们通过共通性方法在综合的、实践情境下运用，就会形成其最核心的几个环节：（1）理清各种变量；（2）剔除无关变量，分清自变量与因变量；（3）改变其中一个变量，控制其他变量；（4）用控制变量思维，研究变量之间的关系并进行综合解决。有了这些共通性认知，对于这些研究方法就有了更深入的理解，这些深入理解反过来有利于关联跨学科主题学习。

跨学科主题学习可以关联共通性的思维。物理课标（2022年版）明确提出，跨学科实践时，要求收集学生运用多学科知识和跨学科思维的行为表现和活动成果[6]。这里的“跨学科思维”就是突破思维局限，与其他相关知识融合到一起，构建全新的跨学科知识体系，培养多维度思维模式。例如，建模思维就是一种共通性思维，需要学生在跨学科主题学习中，通过对状态模型、过程模型、条件模型、结构模型的运用、分析、对比、总结后形成建模思维，这种思维在学生面对复杂的、真实问题时自然会被激活。

跨学科主题学习可以关联共通性的能力。物理课标（2022年版）在跨学科主题学习的能力培养上要求：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[7]。其中综合力、实践力是众多具体能力的综合、提升、内化，具有很强的共通性，而也可关联跨学科主题学习。

以上我们通过共通性素养来关联不同学科的内容，形成基于初中物理的跨学科主题学习。其中的基本流程是：确定物理情境与核心知识——选定共通性素养的内涵方面（方法、思维、能力或综合等）——围绕共通性素养进行设计——形成跨学科主题学习。例如，在初中物理《透镜和视觉》学习后，我们安排了一节以“动手制作一个简易的个性投影灯”为题的跨学科主题学习。教学目标如下：1.进行“投影灯的结构与工作原理”的黑盒问题探究，初步形成提出问题、建立假设、设计方案等探究能力。2.学会应用凸透镜成像规律解决生活中的现实问题，初步形成批判性思维、沟通能力、团队协作和创新等关键能力。3.学会识别问题和限制条件的设计思维，并能从真实情境中提炼问题和相关条件。4.学会利用迭代性思维设计制作符合要求的成品，体验投影灯的工程设计，初步形成批判性思维、交流协作、创造与创新等关键能力。5.通过自主绘图，培养学生的审美情趣和能力。6.学会应用数学知识测量投影图片的直径和物距。在以上的目标设计时，有各学科的体现（目标1.5.6分别体现了物理、美术、数学学科），也有共通性素养的关联（如2中的4C能力，3中的控制方法，4中的迭代性思维）。通过这样的跨学科主题学习目标设计，强调了基于物理学科，突出其他学科合作，引导学生运用多学科知识分析和解决问题，培养学生的正确价值观和社会责任感。

跨学科主题学习是基于学科的主动跨界学习，是自觉将社会实践的创新过程融入学校教学的主动过程[8]。 “跨学科”是相对于学科而言的，是对学科边界的跨越。它既突出学科的结合，又保留各学科的特征，利用各门学科不同的视角更好地求解问题，从而强化“有意义的学习”[9]。在初中物理跨学科主题学习中，我们必须回归原点，清晰跨学科主题学习的学科性、实践性、综合性，并从三个方面入手，以跨学科大概念、社会热点问题、共通性素养为三向关联，开展初中物理跨学科主题学习。在此过程中转变观念，由“单一育人”发展为“协同育人”，由“学科育人”发展为“课程育人”，由“知识育人”发展为“素养育人”。

参考文献

[1][3][4][5][6][7]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2022年版）[S].北京：北京师范大學出版社，2022：4，7，44，27，47，34.

[2] 中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准（2022年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022：6.

[8] 郭华.跨学科主题学习及其意义[J].文教资料，2022（16）：22-26.

[9] 钟启泉.课堂转型[M].上海：华东师范大学出版社，2018：64.

【责任编辑   孙晓雯】