初中物理跨學科作業設計探究

[中圖分類號] G633.7 [文獻標識碼] A[文章編號] 1674-6058（2025）17-0041-03

初中物理是一門兼具理論性與實踐性的學科。設計初中物理作業，不僅要引導學生思考，更要引導學生實踐。要推動物理作業從傳統的“坐而論道\"模式轉變為“起而行道\"模式。通過推動作業模式的轉變，充分發揮初中物理育人功能，彰顯初中物理育人價值。為此，在初中物理作業設計、實施過程中，教師要打破學科壁壘，打通學科關節，讓作業具有跨學科性。相較于傳統作業，跨學科作業更綜合、更豐富，它能培養學生的創新精神、實踐能力以及綜合運用多學科知識解決問題的能力。

一、以解決問題為導向，設計跨學科“長程作業”

初中物理跨學科作業，應當以解決問題為導向。因為在日常生活中，很少有哪一個問題的解決是單一學科知識所能支撐的，問題的解決往往是多學科知識耦合、交融的結果。由于問題解決需要多學科知識，傳統的單一紙筆型作業難以滿足需求，所以初中物理跨學科作業應當是既動手又動腦的實踐性作業。

相較于傳統作業，實踐性作業的時長更長。因此，教師在教學中可以設計跨學科“長程作業”，讓學生有充分的時空去思考、探究。長程作業是相對于短程作業而言的，它不是學生一會兒工夫就能解決問題、探索出結論的作業。長程作業往往需要學生自主設計作業解決方案并自主實施。

例如，在教學“光\"這一單元的相關知識之后，筆者設計了“制作燈塔模型”的跨學科作業。就這一作業涉及的物理知識而言，主要包括光的直線傳播、平面鏡成像、光的反射、光的折射、凸透鏡成像等。“制作燈塔模型\"這一跨學科作業，不僅需要上述物理知識，還需要相關學科知識，如工程學、數學、美術、地理、環保學等。基于這樣的特點，以解決問題為導向，就要求教師在設計跨學科作業時，引導學生收集作業的資源、素材，優化作業的內容、形式等。以“制作燈塔模型\"這一跨學科作業為例，筆者先引導學生設計實驗方案，接著引導學生落實實驗方案，再引導學生整合、優化作業素材和資源，最后引導學生動手操作。顯然，這樣的作業流程是一個項目化的流程。從時間維度來看，該流程貫穿學生物理課堂、課間以及生活。這樣的作業是一種長程作業。

在引導學生實踐長程作業時，筆者將學生的作業過程分為這樣幾個階段：一是描述燈塔；二是制作基礎燈塔；三是優化改進燈塔；四是制作進階性的燈塔。在作業實踐過程中，筆者賦予學生充分的作業自主權利，讓學生調動已有的跨學科知識

在賦予學生充分自主權利的過程中，筆者引導學生開展了以下具體活動：引導學生掃描二維碼觀看制作燈塔的視頻；引導學生了解、篩選相關的蠟燭，如普通石蠟蠟燭、蜂蠟蠟燭、大豆蠟蠟燭、果凍蠟蠟燭等；引導學生了解、篩選相關的光源，如白熾燈、鹵素燈、LED燈、低壓鈉燈、高壓鈉燈等。此外，在透光材料方面，引導學生從光學玻璃、樹脂材料、水晶、亞克力等材料中選擇。

長程作業能讓學生有效地設計作業方案，篩選、比較作業實踐材料等。它能提升學生的作業質量和品質，優化作業呈現形式，完善作業生態。

長程作業突破了傳統學科邊界，助力學生物理學習，培養其綜合性思維和實踐能力。在完成長程作業的過程中，教師要鼓勵學生互動合作，增強學生的使命感和責任感，促使學生在跨學科領域充分發掘自身潛能。

二、以學生興趣為基點，設計跨學科“開放作業”

初中物理跨學科作業，并不是以鞏固物理學科知識為唯一取向，而是以激發學生物理學習興趣、調動學生物理學習積極性為根本指向。為此，初中物理跨學科作業，應當以學生興趣為基點，設計跨學科“開放作業”。初中物理跨學科作業，不僅涉及多學科知識、技能，同時更關注、關照學生的具體學情。在教學中，教師要立足于學生的興趣、需要、愛好、特長等，來引導他們自主選擇作業，從而讓作業具有動態性、生成性、開放性等特質。

在初中物理教學中，教師可提供豐富的資源、素材，讓學生自主選擇、設計與實踐。這樣的開放作業，注重因材施教、因學而導。例如，在教學“聲現象\"這一單元相關知識之后，筆者設計了一項“制作小小樂器\"的跨學科作業。為了讓學生能基于已有知識經驗和興趣愛好來完成作業，筆者給他們提供了豐富的資源、素材，如玻璃瓶、筷子、硬紙殼、皮筋、細繩等。這一跨學科作業，不僅要求學生具有相關的物理學科知識，還要求學生具有工程學、音樂、數學等相關學科知識。學生可以根據自己的興趣愛好，利用這些素材制作樂器。此外，筆者鼓勵學生以小組合作的形式來展開探究。相較于個體探究，小組合作探究能發揮小組成員的潛能。

在作業設計與實踐中，學生先自主確定要制作的樂器并完成制作，再用自制樂器演奏一首簡單樂曲，最后將這一過程錄制下來。這一過程包含小小樂器的制作與小小樂器的應用兩個方面。在這個過程中，學生需要應用聲音的產生、音調、響度、音色等相關知識，還需要應用機械構造原理，如發聲體的振動決定了聲音特性等。為保障學生跨學科實踐作業的有效開展，筆者邀請音樂老師一同指導、啟發、點撥學生的作業實踐。在引導學生完成樂器制作的基礎上，筆者還讓學生解讀樂器制作的原理、緣由，向學生介紹有關材料的力學原理、物理性質等，讓學生了解、熟悉材料的品質、音色等。在學生基于各自的興趣、需要、愛好等制作好小小樂器之后，筆者引導他們對自己的小小樂器進行加工、完善，從而讓自制的小小樂器既實用又美觀。

為了全面評價學生的跨學科作業成果，筆者在教學總結中設計了跨學科作業評價量表，組織學生對自己和他人的樂器進行自評、互評，同時展示學生自主設計的樂器并接受評價，還鼓勵其他同學和教師對相關作業作出積極而中肯的評價。

三、以創新實踐為驅動，設計跨學科“應用作業”

初中物理跨學科作業，要致力于引導學生積極應用知識。以創新實踐為核心，設計跨學科“應用作業”，旨在發掘學生的創造潛能。跨學科“應用作業”，不僅注重培育物理理論人才，更著重培養學生的動手實踐能力，培養工科人才。傳統的物理作業往往偏重知識，以識記知識、套用知識為特征，而跨學科“應用作業\"注重將知識應用到生活實踐、工程實踐之中。基于此，在設計跨學科“應用作業”時，教師要善于探尋物理學科與其他學科知識的融合點、鏈接點等，從而將相關學科知識打通、融合。

例如，教學蘇科版物理教材九年級下冊“太陽能”“能源轉化的基本規律”這部分內容后，筆者設計了“制作迷你太陽能小車”的跨學科作業。這一作業不僅涉及物理學科知識，還涉及工程學、化學等其他相關學科知識，且物理學科中的電學、光學等相關領域知識也融會其中。

在引導學生進行作業實踐時，筆者設計了包含串并聯知識、合適材料、樣品尺寸等內容的制作方案。在此基礎上，引導學生動手操作，讓學生在玩中學、在學中玩，充分感受物理學科與工程學結合的魅力。在學生制作迷你太陽能小車的過程中，教師要及時跟進、適度介入，去捕捉學生在制作實踐中的問題，如\"蝸桿電機用螺絲釘安裝在底座板上時，使用螺絲不熟練”“蝸桿齒輪裝在電機軸上時裝得太靠里面\"“在搭建太陽能車模型的過程中，容易用力過猛，將薄木板卡扣折斷”“太陽能板的導線與電機的導線連接時，導線與導線之間的接駁不熟練”等。除了及時解決學生制作中的問題，教師還要引導學生檢驗、實測小車模型的工作性能，研判小車模型能否正常工作等。在制作、測試迷你太陽能小車模型時，學生相互合作、協調互動，深度參與其中。教師要鼓勵學生在實踐中創新，對于學生的新想法、新點子等予以點贊、肯定。在引導學生完成跨學科“應用作業”的過程中，教師還可以組織小車模型競賽評比活動，讓學生展現勞動成果，使跨學科作業成果可視化，增強學生在作業實踐中的成就感。

四、以綜合整理為方法，設計跨學科“結構作業”

初中物理跨學科作業應當具備層次性、結構性、系統性、整體性特點。在初中物理教學中，教師要以綜合整理（簡稱統整，即把眾多知識融會貫通的過程）為核心，從發展學生的物理認知能力、思維能力等方面入手，設計跨學科“結構作業”。考慮到跨學科“結構作業\"的綜合性，可采用“ 1+N^; 的方式設計。這里的“1”指物理學科，“N”指相關學科。顯然，“1+N\"的作業模式，是一種以物理學科知識為核心，將物理與其他學科知識相融合的跨學科作業。設計這樣的統整性作業，能提升學生的物理學習力，發展學生的物理學科核心素養。

例如，物理學科中，燈泡可能蘊含著整個電學的知識；馬德堡半球實驗和托里拆利實驗蘊含著大氣壓的歷史學習脈絡，“隱身術\"則蘊含光的直線傳播（躲在遮擋處隱身）光的反射（躲在平面鏡背景中隱身）光的折射（透鏡組合隱身）等物理知識以及變色龍隱身等生物知識。這些例子表明，物理學科知識豐富多樣且相互關聯，以統整為方法和驅動，能引導學生在物理學習中舉一反三、觸類旁通。

在初中物理知識體系中，“力學”是一個重要板塊，涵蓋重力、彈力、摩擦力等。學生系統性學習力學后，筆者設計了“自制火箭\"的跨學科作業。這一作業不僅將眾多物理知識（如重力、摩擦力、彈力等）應用于工程設計，還能讓學生將物理知識應用于社會生活，感受其社會意義、價值、功能等。這一富有挑戰性和趣味性的作業極大地激發了學生的學習興趣。

在教學中，筆者分步驟引導學生開展活動。首先，引導學生“玩一玩”火箭，通過實際操作讓學生深刻理解、掌握“力的作用是相互的”這一力學原理；其次，引導學生“看一看”，播放我國火箭升空的震撼場景視頻，讓學生直觀感受國家航天事業的偉大成就，激發民族自豪感，增強玩轉火箭的信心；最后，引導學生“探一探”，從克服重力、減小摩擦力、增強動力、利用反沖力等視角考察影響火箭升空高度的因素，并用控制變量法做火箭推進劑對比實驗，如白醋火箭、液氮火箭、帶降落傘多級火箭等。

這種綜合性跨學科作業賦予學生民主開放的學習空間和自主思考探究的權利。在這個過程中，學生認識、理解了火箭飛行的動力、原理等物理知識，如相互作用力、平衡力等，以及力的方向、大小、來源等問題。對于學生來說，物理結構化知識的認知不應依賴教師人為總結歸納，而應是學生在物理跨學科、跨界實踐活動中自主感悟的結果。

在初中物理跨學科教學中，教師應當摒棄傳統的以應試為取向的作業設計方式，尤其是摒棄題海戰術，轉而進行以學生的物理學科核心素養為旨歸的跨學科作業設計。相較于傳統的作業設計模式，跨學科作業設計內容更豐富、形式更多樣。跨學科作業不僅能鞏固學生的物理知識，而且能引導學生靈活應用物理知識。這種靈活應用使得物理知識在跨學科作業中不再是孤立、死板的，而是具有活性的。基于跨學科作業的這些優勢，教師要充分發揮其育人功能，讓學生在跨學科作業中思考、探究、實踐，從而全面提升學生的物理學科核心素養。

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（責任編輯 黃春香）