新教材視角下初中物理跨學(xué)科實踐案例分析

[中圖分類號] G633.7 [文獻標(biāo)識碼] A[文章編號] 1674-6058（2025）20-0039-03

在新一輪教育改革中，新教材的實施與教學(xué)落實，標(biāo)志著教育思想和教學(xué)手段的改變。新教材不再局限于單一學(xué)科內(nèi)容，更注重融入跨學(xué)科元素以及學(xué)生的綜合素質(zhì)與實踐能力。

初中物理作為基礎(chǔ)自然科學(xué)，與多學(xué)科聯(lián)系緊密。開展跨學(xué)科實踐，有助于學(xué)生深人學(xué)習(xí)物理知識，培養(yǎng)學(xué)生運用多學(xué)科知識解決現(xiàn)實問題的能力，促進其全面發(fā)展。“制作望遠鏡”實踐活動融合了物理、數(shù)學(xué)、美術(shù)等多學(xué)科知識與技能，對推動初中物理跨學(xué)科實踐教學(xué)發(fā)展具有重要的指導(dǎo)與參考意義。

一、跨學(xué)科實踐的重要性

（一）契合教育改革精神

跨學(xué)科實踐打破學(xué)科界限，讓學(xué)生在綜合情境中遷移運用多學(xué)科知識，與教育改革精神高度契合。學(xué)生在跨學(xué)科實踐活動中既能習(xí)得物理知識，又能培養(yǎng)創(chuàng)新能力、協(xié)作能力和問題解決能力，為后續(xù)的學(xué)習(xí)和生活奠定良好素養(yǎng)基礎(chǔ)。

（二）促進學(xué)生對物理知識的深度理解

物理知識抽象復(fù)雜，傳統(tǒng)單向教學(xué)易使學(xué)生“學(xué)而不懂”。而跨學(xué)科實踐為物理知識創(chuàng)設(shè)了豐富情境和應(yīng)用場景。比如，學(xué)生在制作望遠鏡時，通過實踐可加深對透鏡成像、光的折射等物理知識的理解。這種教學(xué)方式將理論與實踐結(jié)合，還融入多學(xué)科知識，助力學(xué)生從不同角度理解物理知識、深入探究物理知識。

（三）培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力

跨學(xué)科實踐活動能促使學(xué)生綜合運用知識、靈活施展技能，有效鍛煉綜合能力。比如，學(xué)生在制作望遠鏡時，需運用數(shù)學(xué)知識計算鏡片參數(shù)，運用美術(shù)知識設(shè)計望遠鏡外形，這能鍛煉學(xué)生的邏輯思維、空間思維、審美能力等。此外，跨學(xué)科實踐多需要團隊合作完成，能有效促進學(xué)生團隊合作能力與溝通能力的提升。

二、“制作望遠鏡”跨學(xué)科實踐案例分析

（一）所需物理知識與技能

1.透鏡成像規(guī)律

望遠鏡制作基于透鏡成像原理。學(xué)生要掌握凸透鏡會聚光線、凹透鏡發(fā)散光線的特性。組裝望遠鏡時，選擇焦距合適的凸透鏡作物鏡，使物距大于2倍焦距，讓遠距離物體的光線會聚于焦點到2倍焦距間，成倒立、縮小實像；以凹透鏡作目鏡，發(fā)散物鏡所成像對應(yīng)的光線，放大成像以便觀察者看清遠處物體。通過實物演示，學(xué)生能更直觀地認(rèn)識光經(jīng)透鏡的傳播及成像規(guī)律。

2.光的折射

學(xué)生在制作望遠鏡時，需了解光的折射現(xiàn)象，掌握鏡片材料、形狀與曲率的選擇方法。不同鏡片材料折射率不同，對光的折射作用也不同，會影響望遠鏡成像質(zhì)量。學(xué)生學(xué)習(xí)光的折射現(xiàn)象及原理，就能明白如何讓望遠鏡具備更佳的光學(xué)性能，以獲得更清晰、準(zhǔn)確的成像。

（二）望遠鏡制作過程

1.器材與工具

準(zhǔn)備焦距不等的凸透鏡（作物鏡，按八年級光學(xué)實驗常見規(guī)格，可選約 15cm 焦距的）凹透鏡（作目鏡，可選約 -5cm 焦距的）、硬紙板（制作鏡筒）膠水和膠帶（固定部件）、直尺（測量鏡筒長度和部件間距）圓規(guī)（制作圓形部件）。

2.構(gòu)思與搭建

學(xué)生運用透鏡成像知識自主構(gòu)思望遠鏡結(jié)構(gòu)。選用長焦距凸透鏡作物鏡、短焦距凹透鏡作目鏡，用硬紙板制作鏡筒并固定透鏡，保持合適距離。組裝時調(diào)整鏡片間距，使圖像成在人眼明視距離附近。

3.制作步驟

① 根據(jù)透鏡成像原理推算鏡筒長度。伽利略望遠鏡的鏡筒長度約等于物鏡和目鏡焦距的絕對差值，此次物鏡焦距 15cm 、目鏡焦距 -5cm ，故鏡筒長約 15-5=10cm 。用直尺和圓規(guī)在硬紙板上規(guī)劃鏡筒尺寸與形狀。

② 將硬紙板按規(guī)劃形狀卷成圓筒，用膠水固定，制成鏡筒。

③ 將凸透鏡固定在鏡筒一端作物鏡，凹透鏡固定在另一端作目鏡。固定時，用直尺等工具調(diào)整透鏡的位置，盡量保證兩個透鏡的光軸在同一條直線上（保證同軸度）。

④ 調(diào)試望遠鏡：手持制作好的望遠鏡對準(zhǔn)遠處物體，如高樓、樹木等，緩慢前后移動目鏡，微調(diào)透鏡間距，使成像清晰便于觀察，直到看到清晰圖像。

4.數(shù)據(jù)記錄與分析（見表1）

表1數(shù)據(jù)記錄與分析

（三）望遠鏡的優(yōu)化設(shè)計

1.外觀設(shè)計

外觀設(shè)計彰顯了美術(shù)知識在望遠鏡制作中的應(yīng)用。學(xué)生制作望遠鏡時，可運用美術(shù)色彩、造型設(shè)計知識，對鏡筒、支架進行外觀設(shè)計，選用恰當(dāng)色彩與外形，讓望遠鏡既實用又美觀。具體而言，在色彩運用上，可依據(jù)色彩心理學(xué)，選擇適宜人感受的顏色涂裝鏡筒，增強其美觀度。

2.裝飾美化

通過繪畫、貼紙等美術(shù)方式美化裝飾望遠鏡，既能培養(yǎng)學(xué)生的美術(shù)審美與動手能力，又能增添望遠鏡的趣味性。例如，在鏡筒上描繪觀天星象相關(guān)圖畫，或粘貼美觀貼紙等，讓望遠鏡更具個性與藝術(shù)氣息。

（四）實踐過程中的跨學(xué)科融合

1.綜合運用知識解決問題

望遠鏡制作中，學(xué)生難免會遇到各種問題，對此需綜合運用知識解決問題。如組裝時若鏡片成像效果不佳，需運用物理知識分析原因（如鏡片焦距是否合適、光軸是否正確），運用數(shù)學(xué)知識重新計算并調(diào)整鏡片參數(shù)，運用美術(shù)知識改進外形設(shè)計，提升穩(wěn)定性或減弱光線干擾。通過這一過程，學(xué)生能認(rèn)識到跨學(xué)科知識運用的重要性，學(xué)會運用多學(xué)科知識與技能解決現(xiàn)實問題。

2.團隊合作中的跨學(xué)科學(xué)習(xí)

望遠鏡制作常以小組形式進行，小組成員學(xué)科特長不同。團隊合作中，學(xué)生需開展跨學(xué)科學(xué)習(xí)。比如，物理好的學(xué)生講解原理，指導(dǎo)鏡片安裝調(diào)試；數(shù)學(xué)好的學(xué)生負(fù)責(zé)參數(shù)計算和尺寸設(shè)計；美術(shù)好的學(xué)生承擔(dān)外觀設(shè)計與裝飾美化。通過跨學(xué)科學(xué)習(xí)與合作，學(xué)生可拓寬知識視野，掌握其他學(xué)科思維方法，提升團隊合作與溝通能力。

三、跨學(xué)科實踐對學(xué)生的積極影響

（一）知識掌握更牢固

學(xué)生參與跨學(xué)科實踐活動，能讓知識掌握得更牢固。在實踐活動中，學(xué)生運用知識進行實踐操作，從親身體驗到加深理解與記憶。例如，學(xué)生依據(jù)透鏡成像原理制作望遠鏡時，物理光學(xué)知識的運用和理解能力大幅度提升。通過實踐獲取的知識，掌握程度遠超傳統(tǒng)課堂僅靠記憶所學(xué)知識。

（二）能力提升更全面

1.創(chuàng)新意識

跨學(xué)科實踐活動有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。學(xué)生制作望遠鏡時，需結(jié)合多學(xué)科知識，在材料、設(shè)

計、方法等方面進行探索，以提升望遠鏡性能、優(yōu)化外觀設(shè)計。這能有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，提升其創(chuàng)新能力。

2.實踐能力

組裝望遠鏡是極具實踐性的活動，學(xué)生需親自參與材料選擇、工具使用、零件加工、組裝調(diào)試等環(huán)節(jié)。在一系列動手實踐中，學(xué)生的動手實踐能力顯著提升，能熟練應(yīng)用各類工具，實踐能力進一步增強。同時，在實踐過程中學(xué)生還能學(xué)會解決一些實際問題，提高問題解決能力。

3.協(xié)作與溝通能力

在小組任務(wù)驅(qū)動的跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動中，學(xué)生需緊密協(xié)作、積極配合。制作望遠鏡時，小組成員根據(jù)學(xué)科特點與優(yōu)勢分工合作、互幫互助以完成任務(wù)。在此過程中，學(xué)生學(xué)會傾聽并接納他人想法，提升了協(xié)作與溝通能力。通過小組協(xié)作，學(xué)生體會到集體團結(jié)的力量，增強了合作意識與責(zé)任感。

（三）思維拓展更多元

1.形成跨學(xué)科思維方式

跨學(xué)科實踐活動可打破傳統(tǒng)學(xué)科教學(xué)的思維邊界。如在制作望遠鏡時，學(xué)生不再局限于單一學(xué)科思維，而是綜合運用物理、數(shù)學(xué)、美術(shù)等多學(xué)科思維來思考和解決問題，形成跨學(xué)科思維方式。這有利于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，增強其思維的靈活性。

2.發(fā)展批判性思維

在跨學(xué)科實踐中，學(xué)生會對自己及組員的作品，從設(shè)計、操作到實驗結(jié)果進行批判性評估與反思，不斷發(fā)現(xiàn)問題并提出改進方案，從而發(fā)展批判性思維。例如，測試望遠鏡觀測效果時，學(xué)生會對設(shè)計和制作過程進行批判性思考，分析問題成因并探討改進方法，這有利于學(xué)生發(fā)展批判性思維，提升學(xué)習(xí)與實踐能力。

四、對初中物理跨學(xué)科實踐教學(xué)的啟示

（一）精心設(shè)計跨學(xué)科實踐項目

教師要結(jié)合教材精心挑選實踐項目，所選項目應(yīng)與物理學(xué)科緊密關(guān)聯(lián)，既能實現(xiàn)物理學(xué)科的拓展延伸，又能涵蓋其他學(xué)科，從而充分激發(fā)學(xué)生運用多學(xué)科知識解決問題的興趣。例如，利用凸透鏡和凹透鏡制作望遠鏡的項目，涉及物理光學(xué)知識、數(shù)學(xué)計算及美術(shù)知識等，非常有利于學(xué)生開展跨學(xué)科學(xué)習(xí)。此外，項目設(shè)計需兼顧可操作性和趣味性。教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的年齡特點和知識層次，合理設(shè)置項目難度，以便學(xué)生實踐操作。既要讓學(xué)生面臨適當(dāng)困難與挑戰(zhàn)，又要讓他們能體驗到成功的喜悅

（二）加強教師的跨學(xué)科素養(yǎng)

教師是跨學(xué)科實踐活動的實施者與引導(dǎo)者，需具備跨學(xué)科素養(yǎng)。學(xué)校應(yīng)強化教師培養(yǎng)，鼓勵其積極參與跨學(xué)科教學(xué)實踐交流活動，拓寬學(xué)科視野、提升跨學(xué)科教學(xué)能力。同時，教師要不斷完善自身的知識體系，持續(xù)加強多學(xué)科知識儲備，提升多學(xué)科教學(xué)技能，以便全面有效地指導(dǎo)學(xué)生實踐活動。

（三）構(gòu)建多元評價體系

在跨學(xué)科實踐活動中，評價不能局限于傳統(tǒng)學(xué)科知識，應(yīng)構(gòu)建多元評價體系。實踐活動結(jié)束后，對學(xué)生的評價要全面考量其在活動中的綜合能力，包括知識運用、動手操作、創(chuàng)新及團隊合作等方面。同時，采用多維度評價方式，綜合教師評價、學(xué)生自評和組際互評等，讓評價更客觀全面。例如，評價學(xué)生制作的望遠鏡時，既要評估成像質(zhì)量和光學(xué)效果，也要考量設(shè)計制作中的組間配合與創(chuàng)新程度。

五、結(jié)束語

“制作望遠鏡”跨學(xué)科實踐活動，彰顯了新教材重視培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)與跨學(xué)科實踐能力的理念。從該實踐活動中可知，跨學(xué)科實踐能融合多學(xué)科知識與技能，有機結(jié)合物理、數(shù)學(xué)、美術(shù)等學(xué)科教學(xué)，為學(xué)生搭建綜合實踐學(xué)習(xí)平臺。

教學(xué)實踐中，學(xué)生不僅能更好地鞏固學(xué)科知識，還能全面提升創(chuàng)新、動手實踐、團隊協(xié)作等能力，促進綜合素質(zhì)多元發(fā)展。由此可見，初中物理教學(xué)開展跨學(xué)科實踐活動十分必要且富有價值。基于此，教師要精心設(shè)計跨學(xué)科實踐項目，提升自身的跨學(xué)科素養(yǎng)，構(gòu)建多元評價體系，積極推動初中物理跨學(xué)科實踐教學(xué)有效開展，為培養(yǎng)新時代創(chuàng)新型人才奠定基礎(chǔ)。

[參考文獻]

[1］中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)：2022年版M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

（責(zé)任編輯黃春香）