初中物理跨學科學習的設計策略

作者簡介：馬雪芬（1984—），女，江蘇省蘇州市相城區望亭中學。

跨學科學習是指運用綜合方法，整合不同學科的知識和方法，以形成對知識的整體理解[1]。在初中物理教學中開展跨學科學習，有助于消除知識孤島效應，促使學生從多學科視角和思維出發理解物理知識，保障學生知識建構的系統性和完整性，幫助學生實現思維躍遷，提高綜合實踐能力。教師要找準物理與其他學科之間的聯結點，引導學生開展跨學科學習，充分利用其他學科的知識、技能和思維方式，幫助學生理解和掌握物理知識，鍛煉其解決實際問題的能力，培養其合作與創新精神，從而有效提升其物理學科核心素養。

一、分析教學內容，選擇跨學科主題

跨學科學習應遵循以學生為中心的基本原則。在教學中，教師融合學科知識時要以學生學情為基礎，設計適合的跨學科學習主題[2]。教師應對教學內容進行全面分析，厘清學科間的聯系，讓學生在主題的引領下運用跨學科知識解決物理問題，從而提升教學質量。

例如，在教學蘇科版物理九年級上冊第十一章第一節“杠桿”時，教師可仔細分析教學內容，為學生選擇合適的跨學科學習主題，以指引學生高效學習。“杠桿”是“簡單機械和功”這一章的核心內容，涵蓋杠桿的概念、平衡條件、實際應用等知識點。它是學生學習簡單機械、功和機械能的基礎，集概念建構、規律探究與實踐應用于一體，有助于培養學生的物理思維。對此，教師可設計“探秘霹靂車”跨學科學習主題，以古代戰場常用的霹靂車為例，引導學生綜合運用各學科知識探究其結構與工作原理，從而深入理解杠桿的概念和原理，掌握物理知識。在教學中，教師可融合歷史學科知識，展示三國時期官渡之戰的資料，讓學生了解霹靂車的作用與意義，激發其物理探究興趣；可融合語文學科知識，援引歷史著作中對霹靂車的描述（如“以機鼓輪為常，則以斷縣石飛擊敵城，使首尾電至。嘗試以車輪縣瓴甓數十，飛之數百步矣”），指導學生運用語文知識分析霹靂車的特點；可融合信息科技學科知識，讓學生利用信息科技知識與技能，探究或模擬霹靂車的工作原理，深化對杠桿知識的理解；可引入工程學知識，組織學生運用工程學原理，設計與制作簡易的霹靂車模型。

通過上述跨學科主題學習，學生能夠融合物理與歷史、語文、信息科技、工程學等相關學科的知識與技能，深入學習和掌握杠桿的概念與原理，理解機械能的轉化過程，形成科學思維和物理學科核心素養。

二、指向核心素養，制定跨學科目標

教學目標的合理設計是跨學科學習順利開展的前提和保障。教師在教學時應以核心素養為導向，為學生制定合理的跨學科學習目標，引導他們通過自主探究和合作學習掌握物理知識，培養其終身學習能力，促進其物理學科核心素養的發展。

例如，在教學蘇科版物理八年級上冊第一章“聲現象”時，教師可以核心素養為導向，設計跨學科教學目標，從統整全局的角度幫助學生系統建構知識體系，確保教學的有效性與深度。具體跨學科教學目標設計如下。

1.物理觀念：融合音樂學科知識，讓學生認知“聲音由物體振動產生”“聲音傳播需要介質”“聲音在不同介質中傳播速度不同”等原理，形成基本的物理觀念。

2.科學思維：融合生物學學科知識，讓學生了解聲音的特性，如響度、音調、音色等；能夠結合發聲現象描述發聲體的共性，發展科學思維能力。

3.科學探究：融合信息科技學科知識，設計科學實驗，讓學生借助科學儀器觀察自制“水杯編鐘”在相同力度敲擊下產生聲音的波形圖（包括音調、響度、音色），經歷完整的科學探究過程，掌握影響聲音特性的主要因素，提升科學探究能力。

4.科學態度與責任：融合道德與法治學科知識，讓學生關注生活中的噪聲現象，探索解決噪聲問題的途徑，形成科學態度與社會責任感；通過了解聲現象在生活中的實際應用，產生對物理學習和科學探究的興趣。

以上教學目標圍繞物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任四個核心素養維度，引導學生整合音樂、生物、信息科技、道德與法治等學科知識探究有關聲音的物理學科知識，使他們能夠運用物理原理解釋生活現象，從而提升知識應用能力，發展核心素養。

三、構建認知體系，設計跨學科任務

基于跨學科理念的初中物理教學可以發揮跨學科學習層次性與整合性的優勢，充分激活學生的多元思維，使其深度掌握物理知識。教師在教學時要結合學生的認知特點設計跨學科任務，讓學生經歷分析和解決問題的過程，幫助學生構建認知體系。

以蘇科版物理八年級下冊第九章第四節“浮力”為例，阿基米德原理是初中物理教學的重難點知識，具有很強的應用性和實踐性。基于學生的認知特點，教師可設計層次化的學習任務，整合多學科知識與技能，幫助學生從概念、原理、應用、拓展四個層面構建認知體系。

任務1：分析“曹沖稱象”，梳理方法與原理。教師向學生展示《三國志》中“曹沖稱象”的段落，讓學生運用語文學科的知識與技能梳理曹沖稱象的方法，分析其原理，從而理解浮力的概念。通過分析“置象大船之上，而刻其水痕所至，稱物以載之，則?？芍钡日Z句，學生可總結出曹沖稱象的具體方法，認識到船漂浮時排開水的重量等于船及其負載的總重量，理解等量替換與浮力原理。同時，這也會引發學生新的疑問：浮力是什么？影響浮力的因素有哪些？浮力大小可以計算嗎？這些問題為學生將物理學科知識與地理、工程等學科知識聯系起來提供了導向。

任務2：探究影響浮力大小的因素。影響浮力大小的主要因素有兩個：一是物體排開液體的體積，二是液體的密度。在這一環節，教師要引導學生結合現實生活中的現象進行猜想與推理，通過逐步分析得出正確結論。例如，人在死海中可以漂浮，但在普通河水中卻容易下沉，學生可以從生物學角度分析液體密度對浮力的影響一一死海含鹽量高，死海中水的密度大于人體的密度。再如，體積相同但質量不同的物體，如鐵塊與木塊，木塊可以漂浮在水上，鐵塊卻會沉到水里，說明浮力大小與物體排開液體的體積有關。在探究過程中，學生能更深刻地理解浮力概念及影響浮力大小的因素，并能結合生活現象，運用地理、生物等學科知識分析物理問題，將抽象原理具象化，使思維更加清晰。

任務3：設計實驗，驗證猜想。在學生提出猜想后，教師可引導學生根據猜想設計物理實驗進行驗證，以培養其科學思維和探究能力。學生受曹沖稱象的啟發，提出可用類似方法計算浮力大小。例如，學生可設計如下實驗：準備一個燒杯和一塊小石塊，分別測出二者的重力，用 G₁ （燒杯）和 G （石塊）表示。在溢水杯中注滿水至水面與溢水口齊平，溢水口下方放置燒杯。用細線將小石塊綁在彈簧測力計上，緩緩浸入溢水杯中，讀出此時彈簧測力計的示數 F₁ 。根據稱重法原理，浮力 F_s=G-F₁ ，由此計算出石塊所受浮力。隨后，計算出溢出水的重力 G_?? 。對比 F_? 與 G_?? ，若二者數值相等，即可證明：浸在液體中的物體所受到的浮力大小等于它排開的液體所受的重力。在此任務中，學生需運用數學計算能力和算術思維驗證物理原理，這不僅深化了學生對阿基米德原理的理解與掌握，還有助于其構建物理模型，總結浮力計算公式，從而化繁為簡，深入理解問題本質，形成科學思維。

任務4：設計和制作潛水艇模型。在學生理解浮力及阿基米德原理后，教師可引導學生運用所學知識自主設計和制作潛水艇模型，幫助學生實踐應用和拓展知識，促進學生能力的提升。學生可參考現有潛艇模型進行設計制作，從工程設計的角度考慮外形、空間布局、材料選擇等，發揮想象力與創造力。例如，學生可利用廢棄塑料瓶制作潛水艇的外殼，內部放置氣球并用鐵絲固定，利用輸液軟管實現氣體輸送。此過程不僅鍛煉了學生的工程實踐能力，還融入了環保理念與課程思政元素，有助于促進學生的多維度發展和綜合能力提升。

四、深化學習體驗，開展跨學科活動

在跨學科主題學習視域下，各學科并非互不相通的“海上孤島”，而是具有密切關聯性與銜接性的整體[3]。教師在教學時應結合教學內容設計跨學科實踐活動，引導學生綜合運用知識解決實際問題，深化其學習體驗，培養其應用能力。

例如，在教學蘇科版物理八年級下冊第九章第五節“物體的浮與沉”時，教師可讓學生結合所學知識，從外形、運動、感知、浮沉、呼吸等角度探究魚類在水中如何生活，從物理角度理解動物的生存法則，發展物理實踐能力。在活動中，學生可以從鯽魚的外形開始，從生物學角度探究物體形狀與阻力之間的關系。例如，魚鰭是鯽魚的主要運動器官，能夠維持魚體平衡，讓鯽魚在水中靈活移動；側線是鯽魚的感覺器官，能幫助鯽魚感知水流動態、做出行動決策和協調群體行為；魚是鯽魚調節浮力的關鍵器官，鯽魚可控制魚內氣體量以實現上浮或下沉。通過“觀察魚的作用”“水流過鯽魚頭部的順序”等實驗，學生能進一步理解物體浮沉原理與魚類呼吸的奧秘，認識魚類的生活方式，感受生命的神奇。這一過程不僅可以鞏固學生的物理知識，培養學生的生物多樣性觀念，還可以鍛煉學生綜合運用知識解決實際問題的能力，幫助學生樹立保護動物、關愛生命的價值觀，實現生物學科與物理學科的深度融合，推動學生物理學科核心素養的發展。

教師為學生設計此類跨學科實踐活動，讓學生運用物理學知識探究魚類的生活方式，了解生物對環境的適應性，有助于學生理解魚的運動和呼吸規律，掌握物體浮沉的原理，深化學習體驗，提高實踐能力。

五、善用本地資源，發揮跨學科學習育人價值

物理學科與其他學科的聯系不僅體現在教學內容的相通性上，更體現在育人價值的一致性上。教師應善用本地教學資源，如歷史博物館、科技館、非遺展示館、美術館等，引導學生運用物理知識和原理分析館藏物品，在促進知識遷移應用的同時，達成跨學科學習的育人目標。

例如，教師可帶領學生參觀本地歷史博物館。在了解我國輝煌歷史與燦爛文化的同時，學生可運用物理知識分析文物特點，感受古代人民的智慧，培養愛國情懷，堅定文化自信。在分析古代壁畫時，學生可運用力學知識對壁畫中的勞作場景進行分析，直觀了解古代機械原理，領悟先民的智慧。在鑒賞青銅器時，學生可從穩定與平衡角度分析青銅器結構，鞏固物理基本概念，培養對物理學科的興趣。在鑒賞古代銅鏡時，學生可基于光的反射原理觀察銅鏡一一鏡面微凸且打磨光亮，符合平面鏡成像原理，背面作為裝飾雕刻了精美花紋，展現了古代工匠技藝的精湛。在探究古代編鐘時，學生可運用聲學原理解釋編鐘的設計與結構，理解音調、頻率、音色等概念以及聲音產生的基本原理，認識編鐘的歷史、藝術與文化價值，從而形成以理性眼光看待和探究世界的態度，實現多元發展。

教師應充分挖掘本地資源，組織博物館參觀活動，引導學生用物理原理分析文物、探究古人生活方式，這一過程既能培養學生對歷史、物理的研究興趣，也能激發學生對民族、國家和歷史文化的熱愛之情，切實發揮跨學科學習的育人價值。

結語

物理學科與生物、化學、地理、數學等諸多學科之間存在著天然的聯結。將跨學科學習引入初中物理教學，能激發物理教學的內在活力，拓寬學生的學習視野，拓展其知識建構的廣度與深度。初中物理教師應積極開展跨學科教學，引導學生運用跨學科視角解決真實問題，從而促進學生對物理知識的深入理解與掌握，培養其物理學科核心素養。

[參考文獻]

[1］沈怡，楊秀娟.跨學科項目化學習在教學中的應用：以初中物理“眼睛和眼鏡”為例［J].物理通報，2024（6）：34-37.

[2］吳天福.探跨學科切入點潤色物理課堂教學：跨學科學習視域下初中物理教學探索［J]：讀寫算，2024（29）：40-42.

[3］于建麗.初中物理跨學科主題學習的設計與實施探討［J].理科愛好者，2025（3）：143-145.

18].https：//web.gdei.edu.cn/jsjyxy/2020/0530/ c1556a25742/pagem.htm.