跨學科作業設計：現物理之美，悟學習之趣

［摘 要］培養物理核心素養，要求學生在學習物理知識的同時，樹立正確的價值觀，養成關鍵能力與良好品格。滲透藝術有利于現物理之美，悟學習之趣。文章基于物理教學質量的提升，重點闡述以“現物理之美，悟學習之趣”為主題的跨學科作業設計路徑，并簡單論述跨學科作業設計的意義等，希望對創新物理作業模式，推進相關教學工作有所幫助。

［關鍵詞］跨學科；作業設計；物理

［中圖分類號］" " G633.7" " " " " " ［文獻標識碼］" " A" " " " " ［文章編號］" " 1674-6058（2024）18-0063-03

物理核心素養包含物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任等，是學生學習生涯以及未來發展中不可缺少的能力和品格。通過推進物理與藝術的跨學科融合，設計貼合學生實際物理能力的跨學科作業，有助于培養學生主動完成作業的意識，讓學生在實踐中應用物理知識創造美，體悟物理學習的樂趣。

一、物理作業類別

新課標下，教育理念與教學模式不斷發生改變，物理作業形式也變得多種多樣，教師可根據學生的實際能力以及教學現狀，有針對性地設計并布置分層次的創新性、實踐性和探究性作業，滿足不同學生的學習需求。

具體來說，依據班級學生的物理能力布置不同難度的作業，給學生提供自由發揮的空間，使其得到個性化成長。改變傳統的作業形式，重點布置具有開放性內容與答案的作業。例如，讓學生在缺乏量筒的情況下，設計實驗方案，創新利用電子秤和身邊可以獲取的器材測量礦石的密度。設計此類作業有利于培養學生的發散思維能力，讓學生學會從不同角度出發考慮問題。根據物理課堂所教知識點布置實踐性作業，不再以答卷類作業為主，將理論知識與實踐應用充分融合［1］。例如，在教授慣性知識之后，可布置以下作業：在較光滑的桌面上鋪光滑的桌布，并在桌布上放置底部光滑的盛有水的塑料杯兩個。當猛地將桌布從桌面抽走時，桌布上的杯子會隨之運動嗎？多試試，用什么方式才能使杯子幾乎不隨桌布運動。如果失敗了，請結合力與運動的關系，寫下失敗的原因和改進的方法。若成功了，請結合慣性知識，做出解釋。在實踐活動過程中，學生能主動結合慣性知識，嘗試進行解釋并改進實驗。物理現象與理論知識基本源于日常生活，教師可聯系生活實際布置探究性作業，引導學生結合生活中常見的現象解決問題，樹立自主探究意識。

二、物理跨學科作業設計的意義

（一）更加貼合學生的實際生活

新課標重點強調跨學科實踐的重要性，指出其具有融合性的顯著特征，更加貼合社會發展規律與實際生活。教師可結合教學經驗，融入當前社會熱點話題，設計并布置探究性物理跨學科作業，加強物理知識與日常生活的聯系，增強學生的物理知識實踐運用能力。

（二）打破學科分化的局面

現代科技高速發展的背景下，交叉學科逐漸進入大眾的視野。物理作為一門核心學科，若能與其他學科合理融合，將有助于打破學科分化的局面。設計物理跨學科作業，深度融合物理知識與其他學科知識，可幫助學生構建一體化的交叉學科知識體系，緩解學習壓力，更好地理解與內化物理知識和學科素養。

（三）增加學生知識儲備

設計物理跨學科作業，使學生接受物理知識的方式和態度由被動轉變成主動，學會自主探究知識，進而增加物理知識的儲備量［2］。跨學科背景下，教師在設計物理作業時，可打造登山式的作業流程，增設“物理作業情境”“問題發現”等步驟，促使學生親自感受、探究物理知識，轉變傳統死記硬背、大量練習的方式。

（四）切實感受和應用物理規律

物理跨學科作業的布置，讓學生在完成作業任務的同時，產生更多新的想法，激活創新思維能力，并能根據自身想法付諸實踐，從而感受與應用物理規律，獲取更多新的知識，充分激發內在潛力與探究能力，提高物理核心素養。

三、現物理之美，悟學習之趣——跨學科作業設計路徑

（一）設計合作探究作業，感受光影自然之美

為幫助學生深入感受物理之美，提升物理知識實踐運用能力，教師應立足學生物理能力，綜合考慮多個影響因素，劃分學習小組，再依據物理學科教學要求，融入藝術，設計跨學科合作探究作業。以“光的直線傳播”教學為例，當教師依據教材內容與教案有序講解重難點知識后，以“現物理之美，悟學習之趣”為核心，立足跨學科作業設計理念，將物理學科與藝術學科相融合，設計“劇院魅影”作業，激發學生主動探索物理世界的意識，培養學生創新實踐的精神。為了使作業更具吸引力，可以對相關背景做簡單介紹：1913年，藝術家馬歇爾·杜尚利用光的投射，展現車輪轉動時美妙的光影變幻。影子無聲無色，卻以畫面的簡潔之感，營造出無限意境。 那么，讓我們以靈巧的雙手，于黑夜里，展現手影的魔法吧。除此之外，還可以進行相應的提示：手影戲無須復雜的設備，只需關閉房間里的燈，點亮手機里的手電筒，尋一處潔白的墻，再通過手指動作的變換，便可呈現豐富有趣的手影形象。

作業一：多人合作選定主題，確定作品名稱，選擇合適的配樂，可制作一些配飾等小道具，再加上影子大小、形狀等的改變，讓手影戲變得靈動有趣，并拍成視頻。

作業二：手影戲創作結束后，請回答創作期間所運用的原理，并結合所學知識點，嘗試畫出光路圖，再合作探究改變影子大小的方法與原理。

當所有小組上交手影戲視頻與紙質探究作業后，教師應從物理、美術、創意等多個角度進行評價，指出每個小組的優勢與不足，內容涉及影子大小的改變方式、有價值的科學問題的提出、手影的美觀性、手影形狀的創意性等。

圍繞教材重難點內容設計的這一跨學科物理作業，能讓全班學生都融入其中，真正感受影子大小的變化規律，理解“光的直線傳播”的含義，還能培養學生的創新思維能力、探究能力，使學生形成濃厚的物理學習興趣，感受物理之美。

（二）注重前置實踐性作業設計

設計物理跨學科作業是為了培養學生的學習興趣，使其自主發現物理的魅力，形成良好的學習習慣。在物理與藝術相融合的背景下，教師應重點凸顯物理知識的和諧美、對稱美、簡潔美等，引導學生換種思路或換個角度學習物理知識，進而降低學習難度，提高學生實踐運用物理知識的水平。實踐教學過程中，教師需設計內容充實的前置實踐性作業，以根據作業完成質量，靈活調整教學環節與問題難度。以“光的直線傳播”教學為例，教師可立足實踐性作業設計理念，結合既有教學資源，設計前置實踐性跨學科作業：請在陽光充足的午后，利用攝像機或手機拍攝樹影，觀察其中光斑的形狀，并探究形成原因。這一作業有助于培養學生在生活中細心觀察、發現問題的能力，由“光斑為什么都是圓形”這一問題，激發學生的探索欲，使學生帶著問題來上課，在課上探尋其中蘊藏的光學原理。

在教學“光的直線傳播”后，再布置以下作業：請結合美術知識，利用日常生活中常見的物品，獨立或與同學一起制作精美的小孔成像工具。這一作業能增強學生的動手操作能力，使學生在真實情境中應用物理知識。

（三）設計觀察實踐作業，感悟物理之趣

物理知識來源于日常生活，涉及諸多實踐操作。學習物理知識對學生動手能力、創造能力的要求較高。鑒于此，教師可設計難度適中的觀察實踐作業，改變傳統作業形式，不再一味地要求學生完成大量練習題，轉而更加注重學生實踐應用能力的培養，使學生感悟物理之趣。以“凸透鏡成像”的教學為例。這部分內容的教學目標是使學生掌握凸透鏡成像的規律。可設計觀察實踐作業，引導學生經系統化觀察和實踐后得出成像規律。

作業內容：水滴相當于凸透鏡。水滴的凸透鏡成像如圖1所示。請走進生活，尋找生活中的凸透鏡，并將透過這些凸透鏡所看到的像拍照記錄，同時指出像的特征和像的形成原因。在完成這一作業的過程中，學生需要仔細觀察身邊事物，并不斷調整物距，從而獲取滿意的、有趣的成像畫面［3］。

此設計能使學生在掌握凸透鏡成像規律的基礎上，應用物理知識尋找生活中的物理，并展現物理之美，感悟物理之趣。

（四）落實“1+N”作業理念，突出單元整體性

傳統作業模式多以鞏固教材知識點為核心。若教師一味布置大量的作業，會在一定程度上打擊學生完成作業的積極性，難以引導學生將所學知識融會貫通。跨學科作業設計理念，有效彌補傳統作業形式的弊端，使學科知識的連接更加密切。在跨學科物理作業設計階段，教師應積極落實“1+N”作業理念。“1”指基礎作業，“N”指拓展、實踐、綜合應用類的特色作業等。

以滬科版物理教材八年級全一冊第四章“多彩的光”的教學為例，教師應從單元整體出發設計綜合應用類跨學科作業，凸顯物理學科的現象之美、規律之美和實驗之美。例如，李白在《月下獨酌》中寫“花間一壺酒，獨酌無相親。舉杯邀明月，對影成三人”。這“對影成三人”是哪“三人”？這可能是什么物理現象？請你應用本章知識，以光影為畫筆，以日常之物為載體，應用不同的光學原理，呈現同一物品的多個像，畫出李白詩中的意境，并拍照記錄。完成這一作業，要應用整個章節的物理知識（光的反射、光的折射、凸透鏡成像等），且要發揮創造力，體現一定的意境和美感。

再以滬科版物理教材八年級全一冊第三章“聲的世界”的教學為例，可設計“樂音的特性”單元作業，使學生感受物理與音樂的融合，并在完成作業的過程中揭示聲音的本質，發現物理學習的魅力。具體教學過程中，教師可帶領學生制作古琴：在一塊木板上并列釘若干組兩兩相對的釘子，且每組釘子之間的距離不相同，再綁上橡皮筋。聆聽不同力度撥動同一橡皮筋產生的聲音有何不同，以及同一力度撥動不同長度的橡皮筋產生的聲音又有何不同。通過真實體驗感受聲音的特性，并通過觀察橡皮筋的振動猜想相應的影響因素。課堂教學結束后先讓學生以小組為單位制作“水瓶琴”，深入探究音調與頻率、音量與振幅之間的關系，再通過編配音調和音量，用自制的“水瓶琴”演奏一首小樂曲，并錄制成視頻分享。各小組學生以玻璃杯、酒瓶等為載體，向其中加入不同高度的水，再通過敲擊產生不同的聲音，用手機軟件呈現相應聲音的波形，從而明確振動的幅度和頻率如何影響聲音的特性。完成本項作業需要綜合應用物理知識和音樂知識。學生由此能認識到物理與生活密切相關，以及在真實情境中要有應用跨學科知識的意識。

在時代快速發展的背景下，傳統作業模式已難以適應新的教育要求，對全方位培養人才作用不大。學校與教師應做好作業改革工作，積極引入跨學科作業設計理念。文章以“現物理之美，悟學習之趣”為主題，探討物理知識不僅可以應用于工程，還可以用來創造藝術之美。學生在完成物理跨學科作業的過程中，不僅能感受美，還能享受物理學習的樂趣，激發探索欲，并基于多維評價，提高應用跨學科知識的能力、分析和解決問題的綜合實踐能力等。

［" "參" "考" "文" "獻" "］

［1］" 楊靜.初中物理跨學科項目式作業的設計流程與實施路徑：以“設計家庭節電方案”項目作業為例［J］.四川教育，2023（合刊2）：55-58.

［2］" 蔡麗，鞏寒瑛.面向“跨學科實踐”的初中物理“單元長作業”設計［J］.中學物理，2023（8）：32-35.

［3］" 于麗凡.基于真實情境設計物理跨學科實踐性作業［J］.遼寧教育，2023（17）：85-87.

（責任編輯" " 農越華）