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物理跨学科实践之内涵、特点与案例

?设计原则

核心素养导向下的物理课堂转型，需要着力挖掘跨学科实践的教学价值。重审物理课堂教学，遵循跨学科实践活动的设计原则，才能更好地实施跨学科实践。

原则一：立足物理学科，遵循课程标准。初中物理跨学科实践的开展，需要以物理学为学科基础。根据物理课程标准规定的内容要求与活动建议，将物理学科知识与日常生活、工程实践和社会发展紧密联系起来，选择综合性、实践性的课题设计合理的跨学科实践活动。

原则二：一体化设计，优化教学过程。10％课时的跨学科实践与90％课时的物理课程内容应作为一个整体，进行统筹规划和顶层设计。要重视跨学科实践在打破分科教学桎梏、变革教材内容呈现形态与优化学生学习方式上发挥的示范作用。但在教学中，更应将跨学科实践融入物理课程中，并根据课程内容的主题特征，一体化设计跨学科实践，优化课程内容与跨学科实践的教学衔接，落实学科育人价值。

原则三：动手实践，学用结合。跨学科实践作为物理课程的有机组成部分，既强调新知识的学习，又强调已学知识的应用。跨学科实践尤其注重学生的动手实践，让学生参与到实践活动中去，亲身经历科学探究与问题解决，以此发挥跨学科实践在教学内容、教学方式、交流评价等方面的优势，使学生在实践活动中实现知识的迁移与运用，提升物理课程的教学效果。

?实施路径

物理跨学科实践的教与学需要立足本学科的知识展开，跨学科实践不能、也不应该完全取代学科学习，后者在未来很长一段时间内仍然是学生的主要学习方式。但是，核心素养时代的物理教学呼唤学习方式的更新与变革。跨学科实践作为一种实践活动，可以运用于课堂教学、考试评价、社会实践等各个环节。无论是项目式学习、STEM教育，还是基于问题解决的教学、科学探究等，都可以运用跨学科实践。但要真正在初中物理课程中把跨学科实践落实到一线教学中，就要基于物理课程标准，使跨学科活动能丰富物理学习经验，培养综合实践能力。

实施跨学科实践，要以物理学科为引领，以核心素养为导向，以融合目标为线索，路径如图１所示。首先，以物理跨学科实践主题内容要求、相对应的案例和活动建议作为跨学科实践课程的基点，建立起跨学科实践与课程内容之间的联系，为物理跨学科实践的开展提供立足点。接着，将物理核心素养作为课程的目标导向，并以此为线索，通过课程内容与学情分析、跨学科领域确定与主题情境创设、开展实践活动三个步骤，来实施物理跨学科实践。?

物理跨学科实践基于物理学科知识，教师要充分考虑学生的实际情况，通过物理课程标准、教材和已有的跨学科实践分析案例；通过树立跨学科大概念整合的意识，明确跨学科所涉及的其他学科领域，选取跨学科实践的现实主题、创设真实的课程情境。物理教师通过设计（或开发）与所学课程内容相应的跨学科实践案例供学生实践，来帮助学生完善原有的认知结构，实现知识的迁移融合。在实践过程中，既要鼓励学生自主实践，又需要教师在学生遇到困难时给予帮助。同时，在跨学科实践活动中，要对学生的活动表现与成果进行多样化评价，鼓励学生与教师多沟通交流。其中，物理核心素养作为课程实施的主线，既贯穿于跨学科实践的教与学之中，也作为课程所要实现的具体目标，是帮助学生形成正确物理观念、提升科学思维、培养科学态度与责任的价值体现。

?案例呈现

日本新颁布的课程标准中新设了《理数》学科，其目的是培养学生综合分析事物现象，灵活运用数学和理科的视角和思维方式进行科学探究、解决实际问题的能力。《理数》提供的探究课题颇具跨学科特色，一部分课题与我国的跨学科实践主题内容比较相似，且课题探究过程符合图１所示的实施路径，这为教师的跨学科实践教学设计提供了素材。

物理课程标准中跨学科实践的内容要求：能发现日常生活中与物理学有关的问题，提出解决方案。通过分析物理课程标准、教材和学情（在初中物理教材中，学生要学习光现象和透镜及其应用），选取《理数》中的“管中窥图”（调查透过圆筒看到的奇妙图案）作为跨学科实践活动主题。

1.探究目的透过金属圆筒望向蓝天，可以看到图２所示的同心圆状花纹，花纹是如何产生的？?

2.研究方法（１）如图３所示，用照明装置照亮屏幕，使照相机镜头的光轴和圆筒的中心轴一致，保证相机通过圆筒拍摄屏幕。另外，从圆筒左半部分入射的光线被阻挡时，通过筒拍摄的照片如图４所示。（２）利用图像分析软件对拍摄的图像进行分析。（３）改变圆筒的半径、长度、材质和光的波长，重复上述步骤并进行观察。

3.研究结果

（１）以拍摄的图像为基础，用物理模型表示花纹图案。各区域的环间距离几乎全部相等，其大小与筒的内径相等，如图５所示。（２）图６是各区域的相对亮度。越靠近外环的区域，亮度越低。另外，即使在同一个区域内，亮度也是从内侧向外侧逐渐降低。筒的内径、长度、材质和光的波长等因素都不影响上述结论。

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4.解释推论

图４产生的原因可能与金属筒