摘要:针对初中物理跨学科教学时难以恰当把握“跨度”的问题,大概念的引入可有效连接“跨点”和“跨度”,其指向学科概念和教学任务,能直接反映学科本质,与物理学科对学生核心素养的培育要求相契合。本文以大概念的构建为切入点,对初中物理跨学科实践的教学设计进行优化,促使课堂教学内容与日常生活、社会发展等的跨学科衔接和串联更具合理性。

　　关键词:大概念;初中物理;跨学科实践;教学设计

　　《义务教育物理课程标准(2022年版)》(以下简称“新课标”)强调重视学科核心概念,同时为凸显课程内容的结构化和情境化并将其分为五个一级主题,即“物质”“运动和相互作用”“能量”“实验探究”“跨学科实践”。这些主题的结构优势在于既有基础性的物理课程(物理概念及规律),也给出了跨学科实践的教学提示和学业要求,为学生跨学科应用知识、动手实践、分析和解决问题等能力的提升提供了支撑,进而有助于调动学生的学习积极性和培养其敢于创新、乐于实践的精神。基于大概念开展的教学活动不是对大概念的直接讲解,而是立足于学科本质或跨学科联系对概念的体系和分级加以梳理、审视,以便合理选择教学方法和有效创设教学情境,进而促使物理学科与其他学科的知识关联更加紧密。

　　一、大概念的构建

　　1.立足于新课标

　　大概念指能概括和联系多个具体概念的高阶概念,可帮助学生建立整体性的认知框架,促进知识的跨学科整合和应用。在初中物理教学中,大概念可为学生理解物理学的基本规律和原理提供指导,有助于学生培养系统思维和跨学科思维能力,而新课标设计的一、二级主题中体现的物理大概念有着显著的综合性和指导性。学科大概念的构建与物理观念的形成相互贯通,物理观念是以物理学角度对一级主题中的内容进行整体性认识,也是对自然现象的合理解释和实际问题有效解决的基础。教师要以正确的认知看待物理观念,并基于物理知识体系对促进学生物理观念形成所需的大概念加以提炼、升华,使之与相关教学活动建立联系,学生相应物理观念逐渐形成的同时对知识的迁移和运用也更加灵活,进而有助于提升其解决问题的能力。

　　2.以学习进阶为依据

　　学生在学习某一主题或理解大概念时要循序进阶、逐级深入,教师可依据学习进阶模式层级建构物理概念和规律,从具体教学内容中抽象出物理大概念,并通过具体概念—概念层次—跨学科概念的学习进阶方式引导学生拾“阶”而上,促使学生对大概念逐渐形成完整的认识。其中,具体概念的建立需要确定学生已经掌握的基础概念,以此作为构建大概念的基石,在具体概念的基础上逐步引入相关的进阶概念,帮助学生扩展和延伸知识结构,通过具体概念与进阶概念的结合促进学生整体理解知识体系。概念层次是根据学科知识的层次结构逐层深入构建大概念,从表层的具体概念开始逐步引入更深层次、更抽象的概念,帮助学生建立完整的知识框架,再通过概念的演绎和推导指引学生逐步理解和应用进阶概念,在示例、案例或实验等的辅助下,使学生对概念之间的逻辑关系和联系有更清晰的认识。跨学科概念是通过设计跨学科整合任务和项目鼓励学生运用不同学科的知识解决综合性问题,通过跨学科促进学生综合应用能力和跨学科思维的提升。

　　二、基于大概念的初中物理跨学科实践教学设计策略

　　1.立足教学规划,提炼大概念

　　一是分析课程标准和课程目标。教师仔细研读新课标,了解初中阶段学生应该掌握的核心概念和技能,以明确教学目标,确定学生通过学习需要达到的认知水平与能力水平。二是设计教学活动。教师可基于教学规划对知识结构进行逐层梳理和整合,提取大概念,再通过设计启发性的教学活动调动学生学习大概念的兴趣和好奇心,并以故事、实例、图片等方式引入大概念,让学生在实践中逐步理解大概念。三是结合主题任务和课堂教学内容寻找可迁移的大概念,或从学科知识体系着手寻找相对性的大概念。教师还可设计形成性评估任务考查学生对大概念的理解和应用情况,通过评估结果可反馈出学生的学习表现,并以此作为教学策略和教学活动优化调整的依据。

　　2.探寻大概念核心,绘制思维导图,结构化知识

　　在选择大概念时,教师应考虑其在物理学中的重要性和广泛性,以确保其能涵盖并串联相关的子概念和知识点。以“运动和相互作用”这一主题为例。其涵盖机械运动、力学、牛顿第一定律、牛顿第三定律等多个重要概念,内容特点具有一定的规律性,有助于完整物理知识结构的构建。教师引导学生绘制思维导图对这一主题的核心知识和大概念进行逐层探究,再通过组织和归类形成一个清晰的知识结构。随着绘制的知识内容逐渐丰富,学生的知识脉络也更加清晰,进而逐步学会如何从大概念视角建构知识体系(见图1)。

　　由于初中生的抽象思维具有一定的经验属性,这就要求教师通过情境的创设开展跨学科实践教学,帮助学生更好地理解和掌握知识点。如与语文学科相结合创设情境:“春天周末的早晨,小花一家驱车前往公园游玩,小花静静地坐着,一路上被车窗外春意盎然的美景所吸引,不时飘来一阵阵花香,还有鸟儿在欢快地歌唱,车窗外路旁的树木在急速向后退,汽车快速驶过路两边的树叶向路中央飞舞……”让学生从这段语文学科中常见的阅读理解中找出相关的物理知识,有的学生答道:“飘来的一阵阵花香属于扩散现象,说明分子在不停地做无规则运动。”有的学生答道:“路两边的树叶向路中央飞舞,说明流速越大压强越小。”联系日常生活、自然中存在的各种运动形式引导学生进行探究性学习,让学生在实践中感受和理解物理规律,深化对知识的理解。课后的巩固和应用也至关重要,教师可设计相应的练习题和实践任务,让学生巩固所学知识并将其应用于实际问题中,以提高他们的学习效果和应用能力。通过反复练习和实践,学生才能更深入地理解和应用所学的物理知识。

　　3.深度研读课标,剖析教材,设计跨学科实践任务

　　新课标一级主题中的“能量”包含“能量、能量的转化和转移”“电磁能”“机械能”“内能”等六个二级主题,其中“能量、能量的转化和转移”要求学生要了解能量及其存在的不同形式,并能对表现形式不同的能量与生产生活的关系加以描述。在实验教学时,教师可鼓励学生动手实验,以实验探究促使学生对能量的存在形式和相互转化关系逐渐由“表述”变为“认识”再到“知道、举例说明”。

　　例如,沪科版九年级物理上册“电流做功与电功率”一章共分成四个小节,即电流做功、电流做功的快慢、测量电功率、电流的热效应。

　　能量是本单元的核心概念。通过对单元主题的确定和教学资源的整合,教师在挖掘、选取教学素材时要注重其是否具备所需的综合性和实践性,引导学生在面对实际问题时要具有多学科分析视角,培养他们善于观察、乐于思考、勤于动手的学习习惯,基于此设计的跨学科实践任务才能充分体现其教育价值。如日常生活中大家都会用吹风机快速吹干头发,还能吹出发型等,教师可先让学生利用网络、书籍等查阅和了解与头发相关的知识,包括头发的毛囊、毛鳞片等,可以发现头发的柔顺度和亮泽度与毛鳞片的完整程度密不可分,而加热工具如吹风机、电热卷发棒等会使毛鳞片受损,进而降低头发的光泽感度。以保护头发的角度为立足点,跨学科实践任务涉及的知识内容既有热学、电学,也有生物学、美学。任务1:查阅资料了解头发的组成部分及加热工具对毛鳞片的损害,为保护毛鳞片制定正确的洗发步骤。任务2:让学生观察和了解吹风机的工作原理,并将其能量转化过程加以说明。任务3:在家长的陪同下,拆开吹风机,观察其内部构造并绘制工作电路图。设计的实践任务既联系了日常生活,又与新课标要求的跨学科实践教学相契合,而进阶式任务链的设计使得跨学科实践方案更具可操作性。

　　4.优化评价方法,推动学生全面发展

　　初中物理跨学科实践教学的成效可通过评价来体现,选择评价方法时教师要摒弃传统的“唯结果论”,应依据新课标要求通过观察学生的学习表现、成果等对其综合发展加以评价。教师要以学生对物理基础知识及跨学科知识的掌握度为基础合理选择跨学科实践教学评价方法,将学生的核心素养及多学科知识的应用能力作为重点考查内容。评价方法的有效性可促进学生参与跨学科知识探究的积极主动性,评价方法设计的合理性可激发学生学好物理的自信心,进而为引导学生深度学习、培养科学思维、增强综合应用能力和解决实际问题的能力奠定基础。如讲授“温度与温度计”一课时,通过学习学生已了解和掌握温度计的原理及使用方法,并能用所学知识对日常生活中常见物体的温度进行合理估量。开展跨学科实践教学时可结合数学知识让学生掌握摄氏度和华氏度的换算方法,通过数学计算可简化物理知识,帮助学生更容易地理解温度单位,在实际应用时也更得心应手。而温度计热胀冷缩的工作原理包含有热传导知识,还可融入化学知识如温度计所使用的温敏材料及其性质、使用原理等,并讲解温度对物质的体积变化产生的影响,加深学生对本节课知识的了解。基于此开展教学评价时要注重评价的多元化,包括学生理解和应用知识的程度,以及学生的态度、价值观、核心素养等,同时还要开展表现性评价,即对学生跨学科知识的整合能力及实践探究能力进行评价。通过评价可让学生对学习活动的目的和意义有更加正确的认知,教师也能对学生的学习进程有更全面的掌握,并以此作为后续教学策略调整优化的依据,进而推动学生的全面发展。

　　三、结语

　　基于大概念的初中物理教学,教师通过带领学生开展科学探究使学生对大概念的本质内涵有更加深入了解,为完整认知体系的构建奠定基础。跨学科实践是以新课标为先导的有效育人路径,学科大概念下跨学科实践的开展使物理课程的跨学科性和实践性更突出,促使学生从宏观视角理解物理知识内容和结构框架,也为教师深度剖析教材及课程标准指明了方向,最终有助于学生学科核心素养的培育和物理课程育人价值的充分发挥。

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