中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2025）6-0037-5

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)\"新增了“跨學(xué)科實(shí)踐”主題，要求選取與日常生活、工程實(shí)踐及社會(huì)熱點(diǎn)關(guān)聯(lián)緊密的育人情境和系列問(wèn)題，提升課程教學(xué)的綜合性和實(shí)踐性[1]?！翱鐚W(xué)科實(shí)踐\"有利于提升學(xué)生綜合應(yīng)用物理知識(shí)和其他學(xué)科知識(shí)分析與解決真實(shí)問(wèn)題的能力、動(dòng)手實(shí)踐能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)合作、樂(lè)于實(shí)踐、勇于創(chuàng)新的精神[2]。復(fù)習(xí)課作為日常教學(xué)中不可或缺的一環(huán)，承載著鞏固舊知、構(gòu)建體系、深化觀念和提升素養(yǎng)等多重職責(zé)。相較于新授課，在復(fù)習(xí)課中開(kāi)展跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)，不僅能夠更好地凸顯物理課程的實(shí)踐性，還能在復(fù)雜情境中促進(jìn)學(xué)生思維深度和廣度的提升，培養(yǎng)他們的綜合應(yīng)用能力、創(chuàng)新思維和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，對(duì)發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)有重要意義。

我國(guó)潛水器技術(shù)在近年來(lái)取得了顯著的進(jìn)展和突破，已達(dá)到世界領(lǐng)先水平。本文以“誰(shuí)主沉浮——浮力復(fù)習(xí)課\"為例，闡述新課標(biāo)下基于跨學(xué)科實(shí)踐的初中物理復(fù)習(xí)課優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 確定教學(xué)目標(biāo)

新課標(biāo)對(duì)浮力部分的內(nèi)容要求是“通過(guò)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)浮力；探究浮力大小與哪些因素有關(guān)；知道阿基米德原理，運(yùn)用物體的浮沉條件說(shuō)明生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象。\"3通過(guò)新課教學(xué)，學(xué)生已達(dá)到新課標(biāo)中的基本內(nèi)容要求，對(duì)浮力的產(chǎn)生原因、影響因素、計(jì)算方法都已有了初步的體會(huì)和認(rèn)識(shí)，對(duì)力與運(yùn)動(dòng)在物體浮沉分析中的應(yīng)用也有了體驗(yàn)與感悟。但在復(fù)雜情境中，學(xué)生學(xué)會(huì)綜合應(yīng)用上述浮力知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，進(jìn)而培養(yǎng)知識(shí)整合、遷移及問(wèn)題解決能力，是復(fù)習(xí)課的首要目標(biāo)。復(fù)習(xí)課的教學(xué)設(shè)計(jì)關(guān)鍵是創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境、設(shè)定驅(qū)動(dòng)問(wèn)題、設(shè)計(jì)任務(wù)鏈，實(shí)現(xiàn)浮力板塊內(nèi)容的整體構(gòu)建。根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)習(xí)者分析，按物理學(xué)科核心素養(yǎng)維度對(duì)浮力復(fù)習(xí)課提出教學(xué)目標(biāo)（表1）。

2 構(gòu)建知識(shí)體系

在復(fù)習(xí)階段，應(yīng)將學(xué)生在新課學(xué)習(xí)中積累的較為零散的知識(shí)組織成條理分明、邏輯嚴(yán)密的知識(shí)結(jié)構(gòu)。圍繞“誰(shuí)主沉浮\"這一主題，可構(gòu)建包含浮力的方向、浮力的影響因素、浮力的大小、阿基來(lái)德原理和物體的浮沉條件的知識(shí)體系。在實(shí)際教學(xué)中，結(jié)合潛水器浮沉原理這一真實(shí)情境，逐層展開(kāi)教學(xué)，使學(xué)生能在真實(shí)情境中理解并掌握知識(shí)，在系統(tǒng)回顧與鞏固知識(shí)的同時(shí)，將理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，真正做到知行合一。圍繞“誰(shuí)主沉浮”這一主題構(gòu)建的知識(shí)體系如圖1所示。

3 設(shè)計(jì)教學(xué)任務(wù)

為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，更好地組織和引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，應(yīng)按邏輯順序和難度關(guān)系進(jìn)行教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)，帶領(lǐng)學(xué)生聚焦于具有挑戰(zhàn)性和啟發(fā)性的學(xué)習(xí)主題。隨著任務(wù)的達(dá)成，學(xué)生能夠充分掌握學(xué)科知識(shí)，理解學(xué)科邏輯，具備學(xué)科思維，創(chuàng)造性地解決復(fù)雜的真實(shí)問(wèn)題[3]。在浮力復(fù)習(xí)課的設(shè)計(jì)中，以設(shè)計(jì)潛水器浮沉方案為主線設(shè)計(jì)教學(xué)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生逐步邁向既定的學(xué)習(xí)自標(biāo)，并強(qiáng)調(diào)面對(duì)挑戰(zhàn)時(shí)靈活調(diào)整策略，找到最適宜的解決方案。表2為本節(jié)浮力復(fù)習(xí)課的教學(xué)任務(wù)安排。

4教學(xué)實(shí)踐案例

4.1 營(yíng)造氛圍，引入主題

在課堂伊始，教師先介紹我國(guó)第一臺(tái)能夠到達(dá)全球海洋最深處開(kāi)展科考和作業(yè)的載人潛水器——“奮斗者\(yùn)"號(hào)：繼2020年在馬里亞納海溝成功下潛至10909米后，“奮斗者\(yùn)"號(hào)至今已完成230次下潛，持續(xù)刷新萬(wàn)米下潛紀(jì)錄，為全球深淵探索奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。潛水器之所以能夠在深海中自由暢行，又是誰(shuí)主沉浮呢？

設(shè)計(jì)意圖：營(yíng)造氛圍，讓學(xué)生了解我國(guó)在海洋探索領(lǐng)域的輝煌成就，體會(huì)物理學(xué)與科技進(jìn)步、社會(huì)發(fā)展的關(guān)系；通過(guò)真實(shí)問(wèn)題情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為本堂課的學(xué)習(xí)作準(zhǔn)備。

4.2 歸納類比，引出問(wèn)題

以設(shè)計(jì)潛水器的上浮方式這一真實(shí)情境為切入點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，驅(qū)動(dòng)學(xué)生逐步展開(kāi)思考和探索，通過(guò)完成以下任務(wù)逐步設(shè)計(jì)出載人潛水器的壓載鐵。

任務(wù)1：利用注射器模擬潛水艇中由壓力艙和空氣泵組成的吹排水系統(tǒng)（圖2），復(fù)習(xí)潛水艇的工作過(guò)程和原理；結(jié)合實(shí)驗(yàn)觀察，從力與運(yùn)動(dòng)、物質(zhì)屬性的角度分析潛水艇的浮沉過(guò)程，對(duì)浮力相關(guān)知識(shí)進(jìn)行梳理和鞏固。

任務(wù)2：對(duì)比潛水艇和潛水器的工作環(huán)境，通過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算，結(jié)合浮力知識(shí)進(jìn)行理論分析，設(shè)計(jì)潛水器的上浮方式，引出壓載鐵這一重要裝備。在該任務(wù)中，教師根據(jù)學(xué)生的實(shí)際課堂反饋逐步拋出驅(qū)動(dòng)問(wèn)題：a.如何根據(jù)海水密度和潛水器下潛深度計(jì)算潛水器所受液體壓強(qiáng)的大??？b.考慮目前潛水艇裝備的超高氣壓瓶中的氣壓大小，潛水器能否采用氣壓排水的方式實(shí)現(xiàn)上浮？c.深海中不能利用氣壓排水，如果你是設(shè)計(jì)師，如何設(shè)計(jì)潛水器的上浮方式？d.在減小自重上浮的過(guò)程中，拋掉的重量不能是潛水器的重要裝備，應(yīng)當(dāng)如何設(shè)計(jì)？

設(shè)計(jì)意圖：兩個(gè)任務(wù)環(huán)環(huán)相扣，驅(qū)動(dòng)問(wèn)題層層遞進(jìn)。任務(wù)1的目的是引領(lǐng)學(xué)生從浮力的基本概念、浮力的方向特點(diǎn)、浮沉的受力條件三個(gè)方面回顧潛水艇的工作原理，既回顧舊知，又為后續(xù)潛水器的設(shè)計(jì)作鋪墊。任務(wù)2設(shè)計(jì)了一系列層層遞進(jìn)的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，旨在激發(fā)學(xué)生的深層思考，通過(guò)這些問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生由淺入深、由點(diǎn)及面地綜合思考潛水器的上浮方式，鼓勵(lì)學(xué)生勇于提出新穎獨(dú)到的見(jiàn)解與設(shè)計(jì)方案，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

4.3 實(shí)驗(yàn)?zāi)M，引起沖突

經(jīng)過(guò)理論分析和方案設(shè)計(jì)后，教師通過(guò)新聞視頻介紹載人潛水器的工作過(guò)程和浮沉方式。接著，學(xué)生利用注射器、魔術(shù)貼膠帶、若干磁性鐵塊將潛水艇模型改裝為潛水器模型（圖3），并通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M潛水器注水下沉和拋掉壓載鐵上浮的過(guò)程。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)，自己制作的“潛水器”在成功坐底后即使拋掉壓載鐵，也不能順利上浮。在此矛盾沖突下，提出新的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題（任務(wù)3）。

任務(wù)3：結(jié)合任務(wù)2中的理論分析，將潛水艇模型改裝為潛水器模型，并模擬潛水器利用壓載鐵實(shí)現(xiàn)浮沉的過(guò)程。在此任務(wù)中，學(xué)生會(huì)觀察到拋掉壓載鐵后的潛水器并不能順利上浮，從而引出驅(qū)動(dòng)問(wèn)題：為什么拋掉壓載鐵后，潛水器的自重減小了，卻不能順利上??？學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和理論分析得到“此時(shí)重力仍然大于浮力，此時(shí)潛水器整體密度大于海水密度\"的結(jié)論。

設(shè)計(jì)意圖：在實(shí)際的潛水器設(shè)計(jì)中，科學(xué)家們會(huì)經(jīng)歷無(wú)數(shù)次失敗，攻克無(wú)數(shù)個(gè)難題。雖然壓載鐵是潛水器的重要組成部分，但潛水器的上浮還涉及其他關(guān)鍵因素的設(shè)計(jì)，需要材料學(xué)、工程學(xué)等作為重要支撐。該環(huán)節(jié)在發(fā)展科學(xué)思維、科學(xué)探究素養(yǎng)的同時(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生樂(lè)于思考與實(shí)踐、克服困難、探索真理的科學(xué)態(tài)度。

4.4 反思改進(jìn)，引領(lǐng)創(chuàng)新

教師提出新的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題：a.在實(shí)際任務(wù)中，若拋掉壓載鐵的潛水器不能上浮，會(huì)帶來(lái)什么危險(xiǎn)？b.為實(shí)現(xiàn)潛水器順利上浮，你將如何改進(jìn)設(shè)計(jì)方案？為解決上述驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，學(xué)生要明確最終的任務(wù)是改進(jìn)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)潛水器的順利上浮

以小組為單位，完成任務(wù)4：解決拋掉壓載鐵后潛水器不能順利上浮的問(wèn)題。

在此任務(wù)中，教師引導(dǎo)各小組內(nèi)部合作討論，改進(jìn)方案，經(jīng)組內(nèi)討論、組間討論后形成對(duì)各個(gè)方案的改進(jìn)原理分析和可行性分析，如表3所示。

通過(guò)對(duì)各組方案的可行性分析，教師提供兩種材質(zhì)的注射器活塞桿以支持學(xué)生對(duì)方案4進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M。學(xué)生通過(guò)信息提示和實(shí)驗(yàn)觀察找到密度小于水的活塞桿作為潛水器模型的材料（圖4），通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該方案，并認(rèn)識(shí)到浮力材料對(duì)潛水器設(shè)計(jì)的重要意義。教師借此機(jī)會(huì)介紹我國(guó)潛水器的主要浮力材料一空心玻璃微珠的特點(diǎn)、功能及其研究歷程（圖5）。在上述任務(wù)的執(zhí)行過(guò)程中，教師需要根據(jù)學(xué)生的課堂表現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行適當(dāng)增減或順序調(diào)整，幫助學(xué)生提出合理的改進(jìn)方案，完成任務(wù)。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生結(jié)合理論分析和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能進(jìn)一步認(rèn)識(shí)載人潛水器設(shè)計(jì)中蘊(yùn)含的物理原理，能分別從力與運(yùn)動(dòng)的角度和物質(zhì)屬性的角度綜合分析潛水器的浮沉問(wèn)題，升華物理觀念，提升科學(xué)思維；在方案討論和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的過(guò)程中，尊重實(shí)際、敢于質(zhì)疑、善于反思、勇于創(chuàng)新，體驗(yàn)戰(zhàn)勝困難、解決問(wèn)題的喜悅；通過(guò)了解載人潛水器浮力材料開(kāi)發(fā)研究的過(guò)程，意識(shí)到科學(xué)家科研工作中的曲折和艱辛，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任感，以及實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的使命感。

4.5 設(shè)計(jì)作業(yè)，引發(fā)思考

跨學(xué)科實(shí)踐課程可通過(guò)設(shè)計(jì)跨學(xué)科作業(yè)來(lái)進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)?？鐚W(xué)科作業(yè)倡導(dǎo)統(tǒng)整學(xué)生已有的學(xué)科學(xué)習(xí)經(jīng)歷，讓學(xué)生產(chǎn)生全新的、跨學(xué)科的理解，提升學(xué)生解決真實(shí)問(wèn)題的能力[4]。結(jié)合本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，布置作業(yè)如下：

作業(yè)1：查閱資料，了解浮力材料。作為載人潛水器的重要材料，浮力材料除了密度小，還應(yīng)具備什么重要特征？

作業(yè)2：了解潛水器其他重要設(shè)備的設(shè)計(jì)（如機(jī)械手臂），和小組同學(xué)分工合作，融合機(jī)械工程、材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、海洋生物學(xué)以及環(huán)境科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)簡(jiǎn)單分析其功能和設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)意圖：作業(yè)設(shè)計(jì)既與本堂課的教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)，又能引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決真實(shí)問(wèn)題，通過(guò)小組合作、自主探究等方式獲得全新的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生解決問(wèn)題的興趣，形成新的跨學(xué)科思考。

5結(jié)語(yǔ)

在真實(shí)情境中對(duì)未知領(lǐng)域進(jìn)行積極探索與不解求知，正是學(xué)習(xí)過(guò)程的精髓所在。在復(fù)習(xí)課的構(gòu)建中，依托于學(xué)生既有的知識(shí)基礎(chǔ)，通過(guò)跨學(xué)科實(shí)踐的探索，助力他們構(gòu)建更加完整和系統(tǒng)的知識(shí)體系，同時(shí)關(guān)注科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展。因此，在復(fù)習(xí)課的設(shè)計(jì)與實(shí)施中，教師應(yīng)當(dāng)緊緊圍繞核心素養(yǎng)，將教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生認(rèn)知和真實(shí)情境巧妙融合，引領(lǐng)學(xué)生踏上充滿實(shí)踐與思考的探索之旅，親身體會(huì)探索的激情與發(fā)現(xiàn)的喜悅，促成學(xué)生從感性認(rèn)知向理性思考的華麗蛻變。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022

[2]廖伯琴.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）解讀[M].北京：高等教育出版社，2022.

[3]李春密，萬(wàn)欣欣，劉暢，等.開(kāi)展項(xiàng)目學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科實(shí)踐[J].中學(xué)物理教學(xué)參考2023，52（8）：1-6.

[4]教育部基礎(chǔ)教育司義務(wù)教育高質(zhì)量基礎(chǔ)性作業(yè)體系建設(shè)項(xiàng)目組.學(xué)科作業(yè)體系設(shè)計(jì)指引[M].北京：教育科學(xué)出版社，2022.

（欄目編輯 鄧?yán)冢?/p>