初中物理跨學(xué)科實踐：用科技“打撈”歷史

依據(jù)《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》，跨學(xué)科實踐被列為五大關(guān)鍵主題之一，肩負(fù)著促進(jìn)教學(xué)方式和育人理念全面革新的重任。在此背景下，教育工作者面臨的關(guān)鍵議題是：如何通過精心策劃的教學(xué)活動，有效推動跨學(xué)科實踐，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力。物理跨學(xué)科實踐的本質(zhì)在于超越單一學(xué)科界限，促使學(xué)生在跨學(xué)科框架下審視物理概念與規(guī)律，構(gòu)建一套涵蓋多學(xué)科知識、體現(xiàn)綜合性與高階思維能力的知識架構(gòu)。為此，教師應(yīng)注意選擇主題內(nèi)容、制訂教學(xué)方案、實施課程、展示跨學(xué)科成果中的具體策略，讓學(xué)生在探究性任務(wù)中扮演設(shè)計者與實踐者的雙重角色，親身經(jīng)歷合作與交流的過程，深刻領(lǐng)悟物理學(xué)對人類生活、工程應(yīng)用乃至社會發(fā)展的廣泛影響力。本文聚焦于新課標(biāo)中跨學(xué)科實踐的二級主題“物理學(xué)與工程實踐”，以打撈古沉船的相關(guān)實例為切入點，深入探討如何實現(xiàn)自然科學(xué)與人文社會科學(xué)的有機融合，呈現(xiàn)一條培養(yǎng)學(xué)生批判性思維及綜合能力的現(xiàn)實路徑。

主題內(nèi)容選擇策略

在跨學(xué)科實踐的框架下，“跨”字不僅象征著學(xué)科間的跨越，更意味著教學(xué)模式的創(chuàng)新與融合。與傳統(tǒng)學(xué)科教學(xué)相比，跨學(xué)科實踐特別強調(diào)選擇具有高度綜合性和實踐性的主題?；诖耍覀兲岢鲆韵氯蟛呗?。一是貼近社會與生活，強化知識應(yīng)用。優(yōu)先考慮那些與社會熱點或日?，F(xiàn)象緊密相關(guān)的現(xiàn)實問題。確保所選課題的科學(xué)內(nèi)涵與當(dāng)前物理課程知識體系高度契合，促進(jìn)學(xué)生將理論與實踐結(jié)合起來。二是跨域探索，拓展認(rèn)知邊界?？绯鑫锢韺W(xué)科，選取能開闊學(xué)生視野、促進(jìn)多角度思考的課題，培養(yǎng)他們跨領(lǐng)域解決問題的能力。三是匹配認(rèn)知階段，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。充分考慮學(xué)生的現(xiàn)有認(rèn)知水平和發(fā)展需求，選擇方便補充相關(guān)背景知識，能夠促進(jìn)學(xué)生深度理解、靈活運用所學(xué)知識的主題。

基于上述策略，本案例精心選擇了“沉船打撈”這一主題，它不僅是人類與海洋復(fù)雜關(guān)系的生動體現(xiàn)，更是一扇窺探歷史變遷的窗口。沉船，承載著過往海上貿(mào)易的輝煌與滄桑，船上的珍貴文物隨著現(xiàn)代打撈技術(shù)的進(jìn)步，逐一重現(xiàn)人間。隨著不同年代打撈技術(shù)的進(jìn)步，不同案例所蘊含的物理原理及其他跨學(xué)科知識展現(xiàn)出多樣性。這一主題包括歷史探尋、地理分析與物理實踐三方面，能夠激發(fā)學(xué)生對沉船背后歷史故事的好奇心，深刻體驗多學(xué)科協(xié)同認(rèn)知某一主題的魅力。具體而言，涉及的物理知識包括浮力定律、流體壓強、力學(xué)原理等；涉及的歷史知識涵蓋海上絲綢之路的演變歷程、沉船特定的歷史背景；地理知識方面，包括沉船所處海域的地理位置、地形地貌、水文條件等。教師在呈現(xiàn)這些知識元素時，均需考慮初中生所處的認(rèn)知發(fā)展階段，確保他們能在興趣的引領(lǐng)下，逐步深化對跨學(xué)科知識的理解和應(yīng)用。

方案制訂策略

制訂跨學(xué)科方案時，應(yīng)始終圍繞“問題解決”這一原則，重視三大策略。首先，要構(gòu)建問題鏈，使其貫穿教學(xué)過程始終，保證學(xué)生學(xué)習(xí)活動的連貫性和目的性。其次，要分解課題，設(shè)定驅(qū)動性任務(wù)，讓學(xué)生有機會親歷觀察、實驗、設(shè)計、制作、調(diào)查等多種實踐活動，全方位增強其綜合能力。最后，要細(xì)化步驟，保證學(xué)生能夠依據(jù)行動指南，順利推進(jìn)學(xué)習(xí)活動。根據(jù)以上策略，在設(shè)計“沉船打撈——用科技打撈歷史”這一方案時，我們將這一大主題分解為初識打撈、沉船再現(xiàn)1561b3970385a071787199d880d06e71這兩個課時的任務(wù)。具體包括：通過介紹歷史背景激發(fā)學(xué)生的探索熱情；采用模型建構(gòu)的方法，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計并實施初步的沉船打撈方案，讓他們經(jīng)歷從發(fā)現(xiàn)問題、搜集證據(jù)、分析解釋到溝通交流的完整科學(xué)探究流程，像科學(xué)家、工程師那樣，以創(chuàng)新思維解決問題，體會成功的喜悅；再通過深入探索打撈“長江口二號”古船的真實案例，引導(dǎo)學(xué)生對比多種打撈方案，在充分了解該船的歷史背景和打撈地地理條件的基礎(chǔ)上，將物理知識靈活應(yīng)用于實踐，形成最終的打撈方案，學(xué)習(xí)如何綜合性地解決打撈沉船這一復(fù)雜問題。

方案實施策略

在跨學(xué)科方案實施過程中，科學(xué)引導(dǎo)與循序漸進(jìn)是核心原則。為保證有效實施，可重視以下幾項策略。一是教師與學(xué)生應(yīng)相互配合，從而確保知識的有效傳遞，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識、自我學(xué)習(xí)力。二是通過布置與主題相關(guān)的課外任務(wù)，如閱讀預(yù)習(xí)資料或撰寫項目總結(jié)等，幫助學(xué)生提前熟悉主題內(nèi)容，引導(dǎo)他們主動搜集信息、深化主題理解。三是通過合理分組，發(fā)起小組合作活動，促進(jìn)學(xué)生之間實現(xiàn)互補優(yōu)勢，使學(xué)習(xí)效果最大化。四是鼓勵學(xué)生進(jìn)行質(zhì)疑、求證，及時給予他們指導(dǎo)，幫助他們順利克服學(xué)習(xí)困難。

教師在兩個課時的教學(xué)中應(yīng)有所側(cè)重：第1課時，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用物理知識，初步設(shè)計打撈模型；第2課時，結(jié)合歷史地理知識，引領(lǐng)學(xué)生思考多種打撈方式，形成綜合性的方案設(shè)計報告。為了保證方案的有效實施，可以對任務(wù)進(jìn)行細(xì)致規(guī)劃。第1課時中，通過“情境導(dǎo)入+方案設(shè)計+方案實施+方案對比”的流程，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題、尋找證據(jù)、作出解釋、相互交流的探究過程，并通過完成預(yù)習(xí)作業(yè)，為第2課時作鋪墊；第2課時中，通過“新情境導(dǎo)入+探討原方案可行性+展示討論多種方案+形成最終方案”的流程，實現(xiàn)大任務(wù)驅(qū)動下的問題探索，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑精神，增強多學(xué)科知識融合應(yīng)用的能力。兩個課時的具體情境也有所不同，第一個情境中，教師引入海上絲綢之路背景，展示沉船上的文物古跡，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在系列問題的驅(qū)動下，學(xué)生運用多學(xué)科知識分析、設(shè)計打撈方案，綜合分析打撈沉船的要點，用模擬實驗打撈沉船。在觀看真實情境中打撈沉船的視頻后，他們反思自己的方案，進(jìn)行了深入探討，發(fā)現(xiàn)要調(diào)用更多知識才能解決實際問題，從而認(rèn)識到跨學(xué)科學(xué)習(xí)的重要性。第二個情境中，教師以“長江口二號”沉船打撈為例，引導(dǎo)學(xué)生深化探索，比對多種打撈方案，并基于調(diào)研結(jié)果進(jìn)行深入討論，最終確定最具可行性的實施方案。上述過程不僅能鞏固學(xué)生的跨學(xué)科知識應(yīng)用能力，還能培養(yǎng)他們面對復(fù)雜問題時的分析決策能力。

成果展示策略

重視活動成果的呈現(xiàn)與交流，是實現(xiàn)“教—學(xué)—評”一致性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。我們認(rèn)為應(yīng)鼓勵多種形式的學(xué)習(xí)成果，允許學(xué)生通過設(shè)計作品、模型制作、撰寫報告、PPT匯報等方式，個性化地呈現(xiàn)自己的收獲。同時，為學(xué)生提供展示才華的多維平臺，如組織展覽、報告會、研討會等活動。此外，成果的評價機制也應(yīng)更加多元，包含學(xué)生自評、同伴互評、家長反饋與教師評價等多個維度。

在本課例中，隨著課程深入，教師將調(diào)研匯報、方案研討、成果展示等各種展示方式，靈活穿插于課程不同階段，不僅使學(xué)生展現(xiàn)了學(xué)習(xí)成果，也促進(jìn)了他們對知識的深化與應(yīng)用。學(xué)生也確實呈現(xiàn)出了形式多樣的學(xué)習(xí)成果，從設(shè)計方案的思維導(dǎo)圖到打撈方式的調(diào)研匯報PPT，再到打撈模擬實驗及方案報告，每一份作品都是他們的智慧結(jié)晶。評價環(huán)節(jié)貫穿學(xué)習(xí)始終，注重學(xué)生自評與同伴互評，輔以教師的專業(yè)指導(dǎo)，借助評價量表，實現(xiàn)了評價功能的最大化利用。這一系列真實、科學(xué)的評價過程，加速了學(xué)生的成長與進(jìn)步，促使每位學(xué)生通過跨學(xué)科學(xué)習(xí)都能有所收獲。

本課例的跨學(xué)科實踐緊密結(jié)合物理學(xué)科內(nèi)容，彰顯了綜合性和實踐特色，推動了理論與實踐的深度融合，培育了學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和團隊協(xié)作能力。教師在進(jìn)行跨學(xué)科實踐課程設(shè)計的過程中應(yīng)把握好6個關(guān)鍵詞，樹立“跨”學(xué)科邊界的意識，“抓”住兼具實踐性、綜合性的教學(xué)素材，“融”合與素材密切相關(guān)的多學(xué)科知識，“定”制合理的跨學(xué)科實踐方案。在此基礎(chǔ)上，“引”導(dǎo)學(xué)生遵循科學(xué)規(guī)律，循序漸進(jìn)地開展跨學(xué)科實踐，同時“展”現(xiàn)實踐活動的豐碩成果，從而全面提升他們的綜合素養(yǎng)，培養(yǎng)面向未來的創(chuàng)新人才。