跨学科作业设计：现物理之美，悟学习之趣

［摘 要］培养物理核心素养，要求学生在学习物理知识的同时，树立正确的价值观，养成关键能力与良好品格。渗透艺术有利于现物理之美，悟学习之趣。文章基于物理教学质量的提升，重点阐述以“现物理之美，悟学习之趣”为主题的跨学科作业设计路径，并简单论述跨学科作业设计的意义等，希望对创新物理作业模式，推进相关教学工作有所帮助。

［关键词］跨学科；作业设计；物理

［中图分类号］" " G633.7" " " " " " ［文献标识码］" " A" " " " " ［文章编号］" " 1674-6058（2024）18-0063-03

物理核心素养包含物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等，是学生学习生涯以及未来发展中不可缺少的能力和品格。通过推进物理与艺术的跨学科融合，设计贴合学生实际物理能力的跨学科作业，有助于培养学生主动完成作业的意识，让学生在实践中应用物理知识创造美，体悟物理学习的乐趣。

一、物理作业类别

新课标下，教育理念与教学模式不断发生改变，物理作业形式也变得多种多样，教师可根据学生的实际能力以及教学现状，有针对性地设计并布置分层次的创新性、实践性和探究性作业，满足不同学生的学习需求。

具体来说，依据班级学生的物理能力布置不同难度的作业，给学生提供自由发挥的空间，使其得到个性化成长。改变传统的作业形式，重点布置具有开放性内容与答案的作业。例如，让学生在缺乏量筒的情况下，设计实验方案，创新利用电子秤和身边可以获取的器材测量矿石的密度。设计此类作业有利于培养学生的发散思维能力，让学生学会从不同角度出发考虑问题。根据物理课堂所教知识点布置实践性作业，不再以答卷类作业为主，将理论知识与实践应用充分融合［1］。例如，在教授惯性知识之后，可布置以下作业：在较光滑的桌面上铺光滑的桌布，并在桌布上放置底部光滑的盛有水的塑料杯两个。当猛地将桌布从桌面抽走时，桌布上的杯子会随之运动吗？多试试，用什么方式才能使杯子几乎不随桌布运动。如果失败了，请结合力与运动的关系，写下失败的原因和改进的方法。若成功了，请结合惯性知识，做出解释。在实践活动过程中，学生能主动结合惯性知识，尝试进行解释并改进实验。物理现象与理论知识基本源于日常生活，教师可联系生活实际布置探究性作业，引导学生结合生活中常见的现象解决问题，树立自主探究意识。

二、物理跨学科作业设计的意义

（一）更加贴合学生的实际生活

新课标重点强调跨学科实践的重要性，指出其具有融合性的显著特征，更加贴合社会发展规律与实际生活。教师可结合教学经验，融入当前社会热点话题，设计并布置探究性物理跨学科作业，加强物理知识与日常生活的联系，增强学生的物理知识实践运用能力。

（二）打破学科分化的局面

现代科技高速发展的背景下，交叉学科逐渐进入大众的视野。物理作为一门核心学科，若能与其他学科合理融合，将有助于打破学科分化的局面。设计物理跨学科作业，深度融合物理知识与其他学科知识，可帮助学生构建一体化的交叉学科知识体系，缓解学习压力，更好地理解与内化物理知识和学科素养。

（三）增加学生知识储备

设计物理跨学科作业，使学生接受物理知识的方式和态度由被动转变成主动，学会自主探究知识，进而增加物理知识的储备量［2］。跨学科背景下，教师在设计物理作业时，可打造登山式的作业流程，增设“物理作业情境”“问题发现”等步骤，促使学生亲自感受、探究物理知识，转变传统死记硬背、大量练习的方式。

（四）切实感受和应用物理规律

物理跨学科作业的布置，让学生在完成作业任务的同时，产生更多新的想法，激活创新思维能力，并能根据自身想法付诸实践，从而感受与应用物理规律，获取更多新的知识，充分激发内在潜力与探究能力，提高物理核心素养。

三、现物理之美，悟学习之趣——跨学科作业设计路径

（一）设计合作探究作业，感受光影自然之美

为帮助学生深入感受物理之美，提升物理知识实践运用能力，教师应立足学生物理能力，综合考虑多个影响因素，划分学习小组，再依据物理学科教学要求，融入艺术，设计跨学科合作探究作业。以“光的直线传播”教学为例，当教师依据教材内容与教案有序讲解重难点知识后，以“现物理之美，悟学习之趣”为核心，立足跨学科作业设计理念，将物理学科与艺术学科相融合，设计“剧院魅影”作业，激发学生主动探索物理世界的意识，培养学生创新实践的精神。为了使作业更具吸引力，可以对相关背景做简单介绍：1913年，艺术家马歇尔·杜尚利用光的投射，展现车轮转动时美妙的光影变幻。影子无声无色，却以画面的简洁之感，营造出无限意境。 那么，让我们以灵巧的双手，于黑夜里，展现手影的魔法吧。除此之外，还可以进行相应的提示：手影戏无须复杂的设备，只需关闭房间里的灯，点亮手机里的手电筒，寻一处洁白的墙，再通过手指动作的变换，便可呈现丰富有趣的手影形象。

作业一：多人合作选定主题，确定作品名称，选择合适的配乐，可制作一些配饰等小道具，再加上影子大小、形状等的改变，让手影戏变得灵动有趣，并拍成视频。

作业二：手影戏创作结束后，请回答创作期间所运用的原理，并结合所学知识点，尝试画出光路图，再合作探究改变影子大小的方法与原理。

当所有小组上交手影戏视频与纸质探究作业后，教师应从物理、美术、创意等多个角度进行评价，指出每个小组的优势与不足，内容涉及影子大小的改变方式、有价值的科学问题的提出、手影的美观性、手影形状的创意性等。

围绕教材重难点内容设计的这一跨学科物理作业，能让全班学生都融入其中，真正感受影子大小的变化规律，理解“光的直线传播”的含义，还能培养学生的创新思维能力、探究能力，使学生形成浓厚的物理学习兴趣，感受物理之美。

（二）注重前置实践性作业设计

设计物理跨学科作业是为了培养学生的学习兴趣，使其自主发现物理的魅力，形成良好的学习习惯。在物理与艺术相融合的背景下，教师应重点凸显物理知识的和谐美、对称美、简洁美等，引导学生换种思路或换个角度学习物理知识，进而降低学习难度，提高学生实践运用物理知识的水平。实践教学过程中，教师需设计内容充实的前置实践性作业，以根据作业完成质量，灵活调整教学环节与问题难度。以“光的直线传播”教学为例，教师可立足实践性作业设计理念，结合既有教学资源，设计前置实践性跨学科作业：请在阳光充足的午后，利用摄像机或手机拍摄树影，观察其中光斑的形状，并探究形成原因。这一作业有助于培养学生在生活中细心观察、发现问题的能力，由“光斑为什么都是圆形”这一问题，激发学生的探索欲，使学生带着问题来上课，在课上探寻其中蕴藏的光学原理。

在教学“光的直线传播”后，再布置以下作业：请结合美术知识，利用日常生活中常见的物品，独立或与同学一起制作精美的小孔成像工具。这一作业能增强学生的动手操作能力，使学生在真实情境中应用物理知识。

（三）设计观察实践作业，感悟物理之趣

物理知识来源于日常生活，涉及诸多实践操作。学习物理知识对学生动手能力、创造能力的要求较高。鉴于此，教师可设计难度适中的观察实践作业，改变传统作业形式，不再一味地要求学生完成大量练习题，转而更加注重学生实践应用能力的培养，使学生感悟物理之趣。以“凸透镜成像”的教学为例。这部分内容的教学目标是使学生掌握凸透镜成像的规律。可设计观察实践作业，引导学生经系统化观察和实践后得出成像规律。

作业内容：水滴相当于凸透镜。水滴的凸透镜成像如图1所示。请走进生活，寻找生活中的凸透镜，并将透过这些凸透镜所看到的像拍照记录，同时指出像的特征和像的形成原因。在完成这一作业的过程中，学生需要仔细观察身边事物，并不断调整物距，从而获取满意的、有趣的成像画面［3］。

此设计能使学生在掌握凸透镜成像规律的基础上，应用物理知识寻找生活中的物理，并展现物理之美，感悟物理之趣。

（四）落实“1+N”作业理念，突出单元整体性

传统作业模式多以巩固教材知识点为核心。若教师一味布置大量的作业，会在一定程度上打击学生完成作业的积极性，难以引导学生将所学知识融会贯通。跨学科作业设计理念，有效弥补传统作业形式的弊端，使学科知识的连接更加密切。在跨学科物理作业设计阶段，教师应积极落实“1+N”作业理念。“1”指基础作业，“N”指拓展、实践、综合应用类的特色作业等。

以沪科版物理教材八年级全一册第四章“多彩的光”的教学为例，教师应从单元整体出发设计综合应用类跨学科作业，凸显物理学科的现象之美、规律之美和实验之美。例如，李白在《月下独酌》中写“花间一壶酒，独酌无相亲。举杯邀明月，对影成三人”。这“对影成三人”是哪“三人”？这可能是什么物理现象？请你应用本章知识，以光影为画笔，以日常之物为载体，应用不同的光学原理，呈现同一物品的多个像，画出李白诗中的意境，并拍照记录。完成这一作业，要应用整个章节的物理知识（光的反射、光的折射、凸透镜成像等），且要发挥创造力，体现一定的意境和美感。

再以沪科版物理教材八年级全一册第三章“声的世界”的教学为例，可设计“乐音的特性”单元作业，使学生感受物理与音乐的融合，并在完成作业的过程中揭示声音的本质，发现物理学习的魅力。具体教学过程中，教师可带领学生制作古琴：在一块木板上并列钉若干组两两相对的钉子，且每组钉子之间的距离不相同，再绑上橡皮筋。聆听不同力度拨动同一橡皮筋产生的声音有何不同，以及同一力度拨动不同长度的橡皮筋产生的声音又有何不同。通过真实体验感受声音的特性，并通过观察橡皮筋的振动猜想相应的影响因素。课堂教学结束后先让学生以小组为单位制作“水瓶琴”，深入探究音调与频率、音量与振幅之间的关系，再通过编配音调和音量，用自制的“水瓶琴”演奏一首小乐曲，并录制成视频分享。各小组学生以玻璃杯、酒瓶等为载体，向其中加入不同高度的水，再通过敲击产生不同的声音，用手机软件呈现相应声音的波形，从而明确振动的幅度和频率如何影响声音的特性。完成本项作业需要综合应用物理知识和音乐知识。学生由此能认识到物理与生活密切相关，以及在真实情境中要有应用跨学科知识的意识。

在时代快速发展的背景下，传统作业模式已难以适应新的教育要求，对全方位培养人才作用不大。学校与教师应做好作业改革工作，积极引入跨学科作业设计理念。文章以“现物理之美，悟学习之趣”为主题，探讨物理知识不仅可以应用于工程，还可以用来创造艺术之美。学生在完成物理跨学科作业的过程中，不仅能感受美，还能享受物理学习的乐趣，激发探索欲，并基于多维评价，提高应用跨学科知识的能力、分析和解决问题的综合实践能力等。

［" "参" "考" "文" "献" "］

［1］" 杨静.初中物理跨学科项目式作业的设计流程与实施路径：以“设计家庭节电方案”项目作业为例［J］.四川教育，2023（合刊2）：55-58.

［2］" 蔡丽，巩寒瑛.面向“跨学科实践”的初中物理“单元长作业”设计［J］.中学物理，2023（8）：32-35.

［3］" 于丽凡.基于真实情境设计物理跨学科实践性作业［J］.辽宁教育，2023（17）：85-87.

（责任编辑" " 农越华）