■福建省廈門(mén)市杏南中學(xué) 張麗萍

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》將“跨學(xué)科實(shí)踐”首次寫(xiě)入課標(biāo)，其意義不言而喻。文中指出，跨學(xué)科實(shí)踐旨在發(fā)展學(xué)生跨學(xué)科應(yīng)用知識(shí)的能力、分析和解決問(wèn)題的綜合能力，培養(yǎng)學(xué)生積極認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度和樂(lè)于實(shí)踐、敢于創(chuàng)新的精神。2020 年6 月，教育部頒發(fā)的《關(guān)于全面深化課程改革落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)的意見(jiàn)》明確指出，“要在發(fā)揮各學(xué)科獨(dú)特育人功能的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮學(xué)科間綜合育人功能”。

因此，在素養(yǎng)時(shí)代下，應(yīng)圍繞跨學(xué)科實(shí)踐主題，樹(shù)立跨學(xué)科融合意識(shí)，選擇合適的內(nèi)容和時(shí)機(jī)進(jìn)行跨學(xué)科課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐，這樣既符合當(dāng)下的新課程要求，也體現(xiàn)了育人方式的多樣化和課堂方式的多元化，有助于提升教師跨學(xué)科素養(yǎng)水平，促進(jìn)學(xué)生綜合應(yīng)用相關(guān)學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題能力與核心素養(yǎng)的發(fā)展。本文以“內(nèi)燃機(jī)”為例，從明確核心素養(yǎng)融合目標(biāo)、探尋育人融合目標(biāo)、思考教學(xué)融合目標(biāo)、構(gòu)建課程融合脈絡(luò)、注重學(xué)科融合評(píng)價(jià)五個(gè)方面進(jìn)行闡述。

一、明確核心素養(yǎng)融合目標(biāo)

在分科課程教學(xué)中，各學(xué)科都要面向全體學(xué)生，以其核心素養(yǎng)發(fā)展為導(dǎo)向進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，跨學(xué)科教學(xué)也一樣，以物理內(nèi)容為主線，融合其他學(xué)科知識(shí)或方法落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展。

在本課中，物理學(xué)科重視從熱機(jī)對(duì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生的影響角度，體會(huì)科技進(jìn)步對(duì)人類和社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)作用，從能量轉(zhuǎn)化角度認(rèn)識(shí)內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程，以及從能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有一定的方向性角度，體會(huì)節(jié)約能源與可持續(xù)發(fā)展的重要性。

歷史學(xué)科方面，通過(guò)工業(yè)革命為基礎(chǔ)的史料實(shí)證和工業(yè)革命在歷史長(zhǎng)河中的地位，致力于提升學(xué)生科技強(qiáng)國(guó)的家國(guó)情懷。

工程學(xué)科方面，對(duì)整個(gè)內(nèi)燃機(jī)的工作原理進(jìn)行多方面了解，知道多輪驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)，滲透科學(xué)技術(shù)對(duì)內(nèi)燃機(jī)原理理解層面的學(xué)科價(jià)值，以及對(duì)社會(huì)發(fā)展的深遠(yuǎn)影響。

化學(xué)學(xué)科方面，通過(guò)化學(xué)知識(shí)解決壓縮沖程的意義及火花塞和噴油嘴的設(shè)計(jì)緣由，讓學(xué)生體會(huì)能量轉(zhuǎn)化的方向性，并提出提高燃料利用率的方法。

環(huán)境方面，對(duì)于內(nèi)燃機(jī)排氣沖程的尾氣釋放，從環(huán)境保護(hù)角度方面，讓學(xué)生設(shè)計(jì)環(huán)境保護(hù)方案，樹(shù)立節(jié)能環(huán)保意識(shí)。

總的來(lái)說(shuō)，以物理內(nèi)容為載體，授課過(guò)程中結(jié)合物理內(nèi)容、過(guò)程、理解，甚至解決問(wèn)題等需要，借以融入其他學(xué)科思想和方法進(jìn)一步提出問(wèn)題、解決問(wèn)題，同時(shí)發(fā)展學(xué)生相應(yīng)的學(xué)科核心素養(yǎng)，達(dá)到相輔相成的作用。

二、探尋育人融合目標(biāo)

新課程標(biāo)準(zhǔn)前言部分指明：隨著義務(wù)教育全面普及，教育需求從“有學(xué)上”轉(zhuǎn)向“上好學(xué)”。明確培養(yǎng)什么人—以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，怎樣培養(yǎng)人—以課程標(biāo)準(zhǔn)為依托，為誰(shuí)培養(yǎng)人—為黨和民族復(fù)興?？偟膩?lái)說(shuō)，就是聚焦學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)未來(lái)發(fā)展的正確價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。在融合教學(xué)中，積極探尋育人融合目標(biāo)，在學(xué)習(xí)要素多元、目標(biāo)統(tǒng)整、內(nèi)容統(tǒng)合的整體設(shè)計(jì)下，有機(jī)融入社會(huì)主義核心價(jià)值觀。而在內(nèi)容選擇上，本課以“內(nèi)燃機(jī)”為載體，主要從以下四個(gè)方面進(jìn)行考慮：

為了將課堂教學(xué)與現(xiàn)實(shí)生活緊密結(jié)合在一起，教師在講解知識(shí)點(diǎn)的時(shí)候，就要結(jié)合生活中的實(shí)例進(jìn)行講解，從一開(kāi)始就讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理與現(xiàn)實(shí)生活離得并不遙遠(yuǎn)。例如，講解運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性的時(shí)候，可以列舉坐車(chē)時(shí)感覺(jué)到樹(shù)木、房屋朝后面退的事例，結(jié)合身邊的生活和生產(chǎn)關(guān)聯(lián)的事例，進(jìn)行分析和解釋，讓學(xué)生感受到物理學(xué)習(xí)的作用和價(jià)值，保持學(xué)生穩(wěn)定持久的學(xué)習(xí)激情和興趣。這樣的環(huán)境中，學(xué)生就會(huì)快樂(lè)學(xué)習(xí)物理，從物理的學(xué)習(xí)中，感受到更多的生活氣息，借助對(duì)生活的熟悉感和親切感，提高學(xué)生對(duì)物理這門(mén)學(xué)科的親切感。

第一，在“雙減”背景下，需要做科技創(chuàng)新的加法。而熱機(jī)作為我國(guó)交通工具的科技突破，要著力推動(dòng)熱機(jī)性能的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，拓展研發(fā)熱機(jī)應(yīng)用于市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，讓科技發(fā)展深入學(xué)生內(nèi)心，對(duì)學(xué)生是很好的教育啟發(fā)。

第二，在本節(jié)中，學(xué)科知識(shí)間互相關(guān)聯(lián)、彼此滲透又融為一體。從物理學(xué)科角度來(lái)說(shuō)，作為內(nèi)能與熱機(jī)的自然章節(jié)，重視對(duì)熱機(jī)工作原理的理解以及啟發(fā)學(xué)生從科技角度看待內(nèi)燃機(jī)對(duì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生的巨大影響；從歷史學(xué)科角度來(lái)說(shuō)，熱機(jī)作為工業(yè)革命發(fā)展的產(chǎn)物，能從歷史長(zhǎng)河中看待熱機(jī)的發(fā)展歷程以及對(duì)生產(chǎn)生活帶來(lái)的便利；從工程角度來(lái)說(shuō)，對(duì)熱機(jī)工作原理的進(jìn)一步挖掘有利于培養(yǎng)學(xué)生知其然并知其所以然的刨根問(wèn)底的科學(xué)精神，讓其埋下發(fā)明創(chuàng)造的種子；從環(huán)境角度來(lái)說(shuō)，人與自然和諧共生的現(xiàn)代化是進(jìn)一步創(chuàng)造人類文明新形態(tài)的必由之路。綠水青山就是金山銀山，生態(tài)興則文明興，生態(tài)衰則文明衰，由此可見(jiàn)，環(huán)境之于人類的重要性，要讓學(xué)生重視并踐行在科技飛速發(fā)展的今天保護(hù)環(huán)境。

第三，熱機(jī)的出現(xiàn)對(duì)社會(huì)發(fā)展的作用是巨大的，有著極其重要的價(jià)值，體現(xiàn)了科技進(jìn)步對(duì)國(guó)家發(fā)展的推動(dòng)作用；與此同時(shí)，要啟發(fā)學(xué)生從能量轉(zhuǎn)化角度認(rèn)識(shí)其工作效率對(duì)環(huán)境的影響和意義，學(xué)會(huì)用發(fā)展的眼光看待事物，形成節(jié)約能源與可持續(xù)發(fā)展的意識(shí)。

第四，隨著電力工業(yè)的發(fā)展，熱機(jī)由課本介紹的汽油機(jī)和柴油機(jī)進(jìn)一步發(fā)展為汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)，為我國(guó)航天事業(yè)做出了巨大貢獻(xiàn)。這些信息的獲取可以讓學(xué)生在理解性學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上激發(fā)創(chuàng)造的動(dòng)力。

三、思考教學(xué)融合目標(biāo)

在融合教學(xué)實(shí)踐中很多教育家認(rèn)為：跨學(xué)科教學(xué)是指以某一學(xué)科為中心，在學(xué)科中選擇一個(gè)中心題目進(jìn)行加工和設(shè)計(jì)教學(xué)。基于此種理念，本次教學(xué)實(shí)踐以物理學(xué)科為中心，歷史、化學(xué)、工程、環(huán)境等進(jìn)行輔助?；诤诵乃仞B(yǎng)融合目標(biāo)和育人融合目標(biāo)，本節(jié)的教學(xué)融合目標(biāo)如下：

第一，了解熱機(jī)的工作原理和熱機(jī)的歷史發(fā)展進(jìn)程，能用能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)解釋熱機(jī)的工作過(guò)程及相關(guān)日常生活中類似的問(wèn)題，形成初步的能量觀念。

第二，基于對(duì)排氣沖程的理解，知道能量的利用存在效率問(wèn)題，并且存在污染環(huán)境的威脅；能用能量轉(zhuǎn)化規(guī)律對(duì)有關(guān)具體問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)推理，并形成結(jié)論；在對(duì)能量問(wèn)題進(jìn)行推理時(shí)，能從信息中尋找證據(jù)并做出說(shuō)明。

第三，能通過(guò)觀察汽油機(jī)和柴油機(jī)的異同，以及現(xiàn)代熱機(jī)的應(yīng)用情況，發(fā)現(xiàn)并提出關(guān)于能量的問(wèn)題，能根據(jù)已有知識(shí)對(duì)問(wèn)題做出猜想與假設(shè)；能通過(guò)各種渠道收集數(shù)據(jù)；能用表格、圖像等多種方式展示數(shù)據(jù)，并通過(guò)分析和處理數(shù)據(jù)得出相關(guān)結(jié)論；能書(shū)面或口頭表述探究過(guò)程和結(jié)果。

第四，能從熱機(jī)對(duì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生影響的角度體會(huì)科技進(jìn)步、工程技術(shù)對(duì)人類和社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)作用，啟發(fā)學(xué)生要具有創(chuàng)新精神；能從能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有一定方向性的角度體會(huì)節(jié)約能源、重視環(huán)境保護(hù)可持續(xù)發(fā)展的重要性。

四、構(gòu)建課程融合脈絡(luò)

境脈理論認(rèn)為，境脈是一條標(biāo)志課堂進(jìn)程發(fā)展的主線。結(jié)合本節(jié)教學(xué)實(shí)際，現(xiàn)將本節(jié)根據(jù)時(shí)間線、問(wèn)題情景線、活動(dòng)線、素養(yǎng)線四條線融合推進(jìn)，以切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生成為有理想、有本領(lǐng)、有擔(dān)當(dāng)?shù)臅r(shí)代新人。

本課導(dǎo)入環(huán)節(jié)以現(xiàn)代熱機(jī)的發(fā)展進(jìn)程圖片切入，并提問(wèn)學(xué)生“是否乘坐過(guò)以上各類交通工具”，引發(fā)學(xué)生對(duì)身邊各類熱機(jī)的關(guān)注，引出本課學(xué)習(xí)主題——內(nèi)燃機(jī)。接著從熱機(jī)歷史發(fā)展的時(shí)間線展開(kāi)，最早我國(guó)南宋出現(xiàn)的走馬燈是熱機(jī)（渦輪機(jī)）的雛形，到第一次工業(yè)革命出現(xiàn)蒸汽機(jī)→蒸汽輪機(jī)，再到第二次工業(yè)革命出現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)→噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)→火箭發(fā)動(dòng)機(jī)等發(fā)展過(guò)程，感受熱機(jī)在歷史長(zhǎng)河中各階段的應(yīng)用及其對(duì)人類不同時(shí)代的重要意義，感悟科技進(jìn)步在人類社會(huì)發(fā)展中的關(guān)鍵作用。從問(wèn)題情景來(lái)說(shuō)，從燒水壺頂壺蓋說(shuō)起，了解熱機(jī)的工作原理：將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的器械。這中間涉及燃料的種類、燃料是否充分燃燒、能量的轉(zhuǎn)化方向問(wèn)題，以及整個(gè)熱機(jī)一個(gè)工作循環(huán)的四個(gè)沖程，內(nèi)燃機(jī)的兩種分類及工作過(guò)程的異同，熱機(jī)從古到今的繼承與創(chuàng)新。比如，在內(nèi)燃機(jī)的兩種分類及工作過(guò)程異同學(xué)習(xí)過(guò)程，按汽油和柴油燃料使用分類，以及兩種熱機(jī)的吸氣沖程中都要進(jìn)入空氣，在做功沖程發(fā)生的同時(shí)，探尋點(diǎn)火和壓燃的原因，結(jié)合化學(xué)知識(shí)燃燒條件等展開(kāi)，以利于學(xué)生理解熱機(jī)的部分設(shè)計(jì)意圖。再如，學(xué)習(xí)完基本熱機(jī)工作過(guò)程后，結(jié)合現(xiàn)代工程技術(shù)革新，介紹多輪驅(qū)動(dòng)的工作過(guò)程，滲透科技創(chuàng)新對(duì)未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)的重要性，強(qiáng)調(diào)科技人才的力量，鼓勵(lì)學(xué)生為我國(guó)科技自立自強(qiáng)而學(xué)習(xí)。

從活動(dòng)線來(lái)說(shuō)，本節(jié)主要圍繞熱機(jī)尤其是內(nèi)燃機(jī)展開(kāi)，基本由問(wèn)題、觀察（收集數(shù)據(jù)）、解釋、交流的科學(xué)探究手段推進(jìn)。比如，燃料燃燒的化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能了嗎？?jī)?nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能供交通工具形成動(dòng)力了嗎？學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中提出上述問(wèn)題，并觀察熱機(jī)的工作過(guò)程，收集燃料殘?jiān)l(fā)現(xiàn)沒(méi)有完全燃燒，以排氣沖程中帶走一部分熱量為表象，并結(jié)合生活實(shí)際，列舉燃燒不充分的熱機(jī)，甚至冒出黑煙等加以證明，小組討論并用表格（圖像）等方式將能量轉(zhuǎn)移過(guò)程及損耗表示出來(lái)，從而進(jìn)一步解釋問(wèn)題，在課堂上小組內(nèi)和小組間交流，注重學(xué)生科學(xué)思維和學(xué)科探究能力的培養(yǎng)。

從素養(yǎng)線來(lái)說(shuō)，通過(guò)學(xué)習(xí)熱機(jī)的歷史發(fā)展過(guò)程及其工作原理，學(xué)生能用能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)解釋它，并且會(huì)將能量轉(zhuǎn)化觀點(diǎn)用于日常生活中，如用打氣筒打氣、燒水壺蓋被水蒸氣頂起、火箭發(fā)射等，初步形成能量觀，滲透歷史核心素養(yǎng)的“時(shí)空觀念”；在解決問(wèn)題的過(guò)程中，由內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程衍生出如何利用化學(xué)學(xué)科知識(shí)和工程技術(shù)提高熱機(jī)工作效率方法和應(yīng)用技術(shù)過(guò)程中如何保護(hù)環(huán)境等問(wèn)題，討論尋找新的能源或技術(shù)降低能源消耗、設(shè)計(jì)符合未來(lái)發(fā)展的熱機(jī)，需要學(xué)生加以技術(shù)創(chuàng)新和觀念轉(zhuǎn)變，以培養(yǎng)學(xué)生科技強(qiáng)國(guó)的家國(guó)情懷，堅(jiān)定人類與自然和諧共生的可持續(xù)發(fā)展道路。滲透物理和化學(xué)核心素養(yǎng)“科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任”的要素。教學(xué)流程如圖1 所示。

圖1 教學(xué)流程圖

五、注重學(xué)科融合評(píng)價(jià)

在2022 年版新課標(biāo)中，分學(xué)科的物理、歷史、化學(xué)都在課程理念最后一條提及評(píng)價(jià)方式和方法的綜合應(yīng)用，以促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的發(fā)生和素養(yǎng)的發(fā)展，充分發(fā)揮評(píng)價(jià)的育人功能。

本節(jié)授課過(guò)程中將評(píng)價(jià)融入教學(xué)設(shè)計(jì)，在每一環(huán)節(jié)時(shí)間線、內(nèi)容線、活動(dòng)線到素養(yǎng)線，都有評(píng)價(jià)貫穿始終。比如，模塊一認(rèn)識(shí)熱機(jī)：時(shí)間線——從18 世紀(jì)到現(xiàn)代；活動(dòng)線——學(xué)生讀圖片，觀察不同時(shí)期的交通工具；內(nèi)容線——熱機(jī)工作原理；素養(yǎng)線——物理學(xué)科的能量觀念及歷史的時(shí)空觀念；評(píng)價(jià)線——診斷并發(fā)展學(xué)生觀念形成過(guò)程及觀念應(yīng)用水平。再如，模塊二了解熱機(jī)工作過(guò)程：時(shí)間線——第二次工業(yè)革命到內(nèi)燃機(jī)出現(xiàn)；活動(dòng)線——觀察汽油機(jī)和柴油機(jī)工作過(guò)程，記錄它們的異同；內(nèi)容線——熱機(jī)工作的四沖程；素養(yǎng)線——物理化學(xué)科學(xué)思維與科學(xué)探究；評(píng)價(jià)線——診斷并發(fā)展學(xué)生的證據(jù)意識(shí)、能量利用效率認(rèn)識(shí)水平、收集數(shù)據(jù)方式多樣化情況及對(duì)探究問(wèn)題的口頭表述能力。

評(píng)價(jià)始終伴隨著課程推進(jìn)，希望能在課堂上建立起“以素養(yǎng)為本，評(píng)價(jià)為綱”的教學(xué)評(píng)價(jià)模式，即評(píng)價(jià)以素養(yǎng)為本，指向?qū)W生發(fā)展，不是用傳統(tǒng)的練習(xí)情況或小測(cè)分?jǐn)?shù)給學(xué)生貼標(biāo)簽，而是基于學(xué)生在課堂的具體表現(xiàn)，以評(píng)價(jià)促進(jìn)學(xué)生興趣發(fā)展、能力建構(gòu)和素養(yǎng)的提升。

評(píng)價(jià)貫穿課堂始終，實(shí)現(xiàn)教學(xué)評(píng)一致性：第一，學(xué)習(xí)即評(píng)價(jià)。在模塊學(xué)習(xí)中，課堂設(shè)置了“活動(dòng)線－素養(yǎng)線－評(píng)價(jià)線”，重在評(píng)價(jià)學(xué)生的科學(xué)思維、合作探究、討論未來(lái)熱機(jī)產(chǎn)品創(chuàng)造等方面的素養(yǎng)表現(xiàn)水平，學(xué)生在討論或模擬完成任務(wù)的過(guò)程中，也會(huì)利用評(píng)價(jià)來(lái)反思學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)生自我認(rèn)識(shí)、反思評(píng)價(jià)和多元評(píng)價(jià)主體相結(jié)合的評(píng)價(jià)過(guò)程相當(dāng)于學(xué)習(xí)過(guò)程，即“學(xué)習(xí)也是評(píng)價(jià)”。第二，遷移即評(píng)價(jià)。學(xué)生遷移應(yīng)用能力是評(píng)價(jià)學(xué)生素養(yǎng)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，在模塊“未來(lái)熱機(jī)我創(chuàng)造”環(huán)節(jié)中，學(xué)生觀看多輪驅(qū)動(dòng)和火箭發(fā)射視頻后進(jìn)行評(píng)價(jià)，這一過(guò)程學(xué)生將學(xué)到的熱機(jī)知識(shí)、生成的素養(yǎng)內(nèi)化為自己的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行輸出，促進(jìn)了學(xué)生思維的發(fā)展。

評(píng)價(jià)之于學(xué)生可以幫助他們獲得及時(shí)性的反饋，從而開(kāi)展自我監(jiān)控、自我反思和自我調(diào)整，得到發(fā)展。同時(shí)，評(píng)價(jià)之于教師是一種反思教學(xué)的重要手段。

上完本節(jié)后，據(jù)筆者任教三個(gè)班的不完全統(tǒng)計(jì)，55%的學(xué)生有意識(shí)地從物理、歷史、化學(xué)、工程、環(huán)境保護(hù)等融合角度認(rèn)識(shí)了本節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容，43%的學(xué)生有了部分學(xué)科融合意識(shí)，這就有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用相關(guān)學(xué)科知識(shí)看待問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，真正促進(jìn)了學(xué)生關(guān)鍵能力的發(fā)展和核心素養(yǎng)的提升。

六、結(jié)語(yǔ)

以上是基于“內(nèi)燃機(jī)”一課進(jìn)行的基于核心素養(yǎng)的跨學(xué)科融合教學(xué)的總體設(shè)計(jì)與實(shí)踐體會(huì)。在這一過(guò)程中，筆者深刻地意識(shí)到，在新課程理念下，跨學(xué)科融合帶給教師和學(xué)生巨大挑戰(zhàn)，同時(shí)也見(jiàn)證了跨學(xué)科融合教學(xué)給課堂帶來(lái)的新活力，學(xué)生在課堂上有了不一樣的收獲。相信在下一階段的教學(xué)中，跨學(xué)科融合教學(xué)會(huì)更多地出現(xiàn)在課堂中，有著廣闊的發(fā)展空間，成為踐行新課標(biāo)的有力抓手！