基于真實情境設計物理跨學科實踐性作業

于麗凡

（沈陽市南昌中學）

《義務教育物理課程標準（2022 年版）》（以下通稱“新課標”）中明確要求：“注重科學探究，突出問題導向，強調真實問題的情境，引導學生不斷探索，提高分析問題、解決問題的實踐本領和科學思維能力，發展核心素養。”基于對新課標要求的解讀和落實，我校物理組教師研究了如何基于真實情境設計物理跨學科實踐性作業，并以作業引領教學，發展了學生的核心素養，提升了教師的專業化水平。

一、設計物理跨學科實踐性作業的必要性

（一）時代發展要求打破學科分化

伴隨著時代的高速發展，與現代科技發展相適應的交叉學科不斷涌現，自然科學與社會科學在理論方法上相互滲透和融合。物理科學作為現代科技發展的重要組成部分之一，也需要與其他各科學領域進行高度融合。初中是奠定和培養學生物理科學能力的重要基礎階段，需要打破傳統學科間的界限，與各學科知識逐漸形成統一整體。

（二）跨學科實踐要求聯系學生生活實際

“跨學科實踐”是新課標提出的課程內容五個一級主題之一。新課標指出，“跨學科實踐”主題的內容具有跨學科性和實踐性特點，與日常生活、工程實踐及社會熱點問題密切相關。由此可以推出，跨學科實踐教學的核心是真實性。在設計作業時，教師應引入現實世界中的問題，創設具有引導性的問題體系；建立書本知識與現實生活之間的聯系，使學生生活與所處社會有效連接，從而開展深度學習；真正做到因材施教，引導學生形成有生命力、個性化的知識和能力，培養創新思維和意識，為傳統課程和教學注入新鮮活力。

（三）核心素養培養要求在作業中設置真實情境

核心素養是新課標課程理念和課程目標中的重要內容。筆者認為，核心素養區別于應試學力的最大特質是真實性，真實性是核心素養的精髓。核心素養歸根結底是討論如何通過知識、技能和態度的整合，將知識整合應用到不斷變化的真實情境中。由此可見，設計跨學科實踐作業，是培養學生核心素養的重要途徑之一，而基于真實情境設計跨學科作業更有益于學生核心素養的形成。

二、基于真實情境設計物理跨學科實踐性作業的方式

（一）前置實踐性作業——體驗、感受、質疑

我們在教學環節的起點上，結合學生已有的生活經驗來設計跨學科前置實踐性作業，使學生綜合多學科的知識，多維度回顧日常生活中的經驗，帶著切身的體驗，帶著疑惑和猜想走進課堂。課堂上，教師結合學生的跨學科前置實踐性作業完成情況，引導學生再觀察和再理解，以幫助他們完成多學科知識的融合和躍遷，實現自我生成和自我構建。

例如，在人教版物理教材八年級上冊“光的直線傳播”這節課的教學中，在課內實踐活動階段，教師布置第一個前置實踐性作業是：在陽光明媚的中午，請你去樹下觀察地上的小亮斑，思考光是沿數學上的什么線傳播的，并探索小亮斑形成的原因。在學生完成后，教師布置第二個前置實踐性作業：請你結合美術課上學到的知識，利用身邊的材料制作出“小孔成像”實驗模具，如果有困難可以向美術老師請教。第一個前置實踐性作業，首先使學生在實踐中加深了對數學課上學到的射線、直線和線段的認識。其次，學生通過物理課上學到的“光的折射”知識，在真實情境中對小亮斑形成的原因進行了初步研究。最后，通過自主探索和查找一些資料，學生對小亮斑形成的原因有了初步認識。這樣，既鍛煉了學生的思維，又使學生在課前就沉浸在真實的物理情境中，激發了學習興趣和好奇心。第二個前置實踐性作業，學生利用美術課上學習的知識，結合“小孔成像”的物理原理，動手制作出“小孔成像”實驗模具。在真實的制作過程中，學生增強了動手能力，美術、物理學科素養都得到了提高。課前，教師通過觀察學生在真實情境中的分享和發現，還能夠精準分析和診斷學情，實現以學定教。

（二）課堂實踐性練習——觀察、思考、行動

在課堂上，教師結合從學生前置實踐性作業中發現的問題，引領學生聚焦問題、探究問題，再帶著結論回到真實情境中去實踐探索和解決問題。教學人教版物理教材八年級上冊“光的直線傳播”這節課時，在課堂實踐性練習階段，學生通過制作的“小孔成像”實驗模具，在真實情境中對小孔成像的大小與形狀進行相關探索，結合相關的數學知識和物理知識，驗證、解釋前置實踐性作業中的猜想與疑惑。通過真實觀察、思考和動手操作，學生深刻地理解了光沿直線傳播的特點，并且在觀察中還發現了小孔成像對孔的大小的要求，也解釋了為什么在樹葉稀疏的樹下幾乎觀察不到小孔成像，而只能看到樹葉的影子——這也是光沿直線傳播的結果。

（三）課后實踐性作業——理解、應用、創新

教師可布置多元化的課后作業，從而彌補傳統作業的不足，可以結合多學科的知識來設計基于真實情境的實踐性作業。

例如，結合數學中的科學計數法以及物理學中的距離、速度、時間的關系，粗略計算太陽和地球之間的距離。學生對這種課后完成的實踐性作業充滿興趣與熱情，即便此類作業需要學生進行探索，完成所需的時間更長，學生也不再感覺作業是負擔。基于真實情境的實踐性作業是學生實現自我價值和形成內驅力的重要方法，是提升學生核心素養的重要載體和路徑。

再如，我校一位教師結合化學課中的“噴泉現象”，基于真實情境，以“水往高處走”為主題設計了跨學科課后實踐性作業。教師先引導學生用手捏氣球將水噴出，然后引導他們利用大氣壓強使水噴出，最后啟發他們利用電烙鐵和熱熔膠槍自制了噴泉裝置。在確保安全的前提下，學生成功地制作出了噴泉。在完成作業的過程中，學生不僅理解了相關知識，還能夠應用所學知識進行實驗和創新，他們的創造能力和動手能力也得到極大提高。

又如，我校美術教師聯合物理教師，利用假期時間，一起指導學生自制了龍骨水車和各種橋梁模型等，通過這樣的跨學科課后實踐性作業，使學生感嘆我國古代先賢智慧的同時也在心靈深處埋下了一顆探索和創新的種子。

此外，在新課標的指引下，我校教師還設計了大單元跨學段實踐性作業。如我們在初三復習課中以“自行車”為主題，結合真實情境展開單元實踐性作業設計，貫穿了八年級和九年級教學內容。這種大單元跨學段實踐性作業能夠切實提升學生在真實、復雜的情境中解決問題的能力。

三、物理跨學科實踐性作業的實踐效果

（一）促進了學校課程體系的完善

我校以“厚學明德，自主有為”的辦學理念為邏輯起點，在課程建設的過程中堅持五育并舉、以德樹人、全面發展，科學、規范、全面地落實文化基礎課程，各學科基本形成了完備的學科實踐計劃和學科實踐綱要，形成了實踐課程體系，包括單學科創新實踐、多學科主題實踐、跨學科多層次實踐等（見圖1）。其中，基于真實情境的跨學科實踐性作業設計，就是“跨學科整合”環節的重要支撐內容。同時，基于真實情境的跨學科實踐性作業設計也為我校“有為教育”內核（倡導構建核心素養—跨學科統整—責任態度與擔當三維一體的課程體系，即教師根據對課程標準的歸類分析，凝練學科概念、學科技能，并結合主題內容提取跨學科概念和跨學科技能，最終挖掘出課程中蘊含的情感和價值取向，實現學生在跨學科課程體系中“自主有為”的成長和跨越）的豐富與完善提供了行之有效的具體實踐方式。

圖1 實踐課程體系

（二）實現了教師育人方式的變革

通過基于真實情境的物理跨學科實踐性作業設計，教師把作業設計的邏輯起點從學科思維轉化為生活實際，把物理跨學科學習內容作為源于學生生活實際的真實性和綜合性問題來看待，真正實現了新課標中倡導的“面向全體學生，培養學生核心素養”“從生活走向物理，從物理走向社會”“以主題為線索，構建課程結構”“注重科學探究，倡導教學方式多樣化”“發揮評價的育人功能，促進學生核心素養發展”的課程理念。通過物理跨學科實踐性作業的設計與實踐，教師對新課標理念和“學生主體”理念有了更加明確、深入的認識和理解，實現了育人方式的變革。

（三）實現了學生學習方式的優化

以物理跨學科實踐性作業設計為基礎，我校物理組將其拓展成為“生活實驗—網上交流—建構體系—實踐應用”的線上實踐性教學模式研究，充分利用網絡平臺的優勢，從教師下達目標任務到實踐小組的構建，從學生自主動手實踐到家長的配合協作，從組間同學交流分享到小小評審團的綜合評比，激發了學生動手實踐的欲望，提高了學生的基本操作技能，培養了學生規劃設計的能力。在一次次動手操作、反復研究的過程中，學生體驗到了探索發現的樂趣，知識的掌握更加扎實而厚重，思維更加活躍而開放，學習方式深度優化。學生實踐能力和創新精神得以提升，取得了諸多成績。如我校一位學生依據光學原理，自制了一套光學實驗器材——利用一個實驗器材可以完成所有的光學實驗，獲得了中國科協舉辦的第37 屆全國青少年科技創新大賽創新項目省、市級一等獎。

總之，“人才之本在教育，教育之本在教師，教師之本在教研。”在深入開展課題研究和實踐的過程中，我校教師不斷創新基于真實情境的物理跨學科實踐性作業的方式與內容，在提高學生物理核心素養的同時，也提高了學生的跨學科綜合素養。