《义务教育课程方案(2022年版)》强调“加强课程综合”的原则，提出各学科要设计跨学科主题学习，开展跨学科主题教学，强化课程协同育人功能，并要求各门课程原则上用不少于10%的课时设计跨学科主题学习.《义务教育物理课程标准(2022年版)》(以下简称“新课标”)把“跨学科实践”作为物理课程内容的五大主题之一，其中一级主题“跨学科实践”包含“物理学与日常生活”“物理学与工程实践”“物理学与社会发展”三个二级主题.“跨学科实践”主题内容具有跨学科性和实践性的特点，与日常生活、工程实践及社会热点问题密切相关.这部分内容的设计旨在发展学生跨学科运用知识的能力、分析和解决问题的综合能力、动手操作的实践能力，培养学生积极认真的学习态度和乐于实践、敢于创新的精神.本文以常州市情智物理梅建芬名师工作室开展的跨学科实践课例研究活动中，本人开设的“能源与可持续发展”为例，阐述在“物理学与社会发展”主题下进行跨学科课程的设计与实施.

1、选择确定具有综合性、社会性、实践性的课题

新课标提出要结合当地特点，围绕现实生活和社会发展的热点问题，从多学科角度观察、思考和分析问题，挖掘、选取有教育意义的素材，将其改造成跨学科实践的问题或任务.

从物理学科角度看，首先应该梳理学科核心知识图谱，确认横贯学科间的大主题.社会类学习的大主题包括环境、粮食、能源、和平、科技和发展等，物理学科核心知识包括物质、运动和相互作用和能量.能量概念是自然界中对于物质运动各种形式都适用的最重要的基本概念，能量转化和守恒定律更是支配自然现象的最重要的规律之一.能量的概念的内涵和外延所包含的内容非常广泛，可以说在物质世界中无所不在，在物理、化学和生物学科中都有体现.学生对能量概念的认识逐步深入，贯穿整个物理学习的始终，从最初的能量有各种形式，到能量是反映物体做功本领大小的物理量，再到了解自然界的能量的转化是守恒的.而学生的这些认识散落在各个章节，比较凌乱.

从社会发展角度看，能量是维系经济社会长足进步与全面革新的核心驱动.建设新能源之都，是本地政府立足实际，围绕“重振产业雄风、再创城市辉煌”这一历史使命，统筹谋划提出高质量发展的时代命题.目前，本地已经形成“发电、储电、送电、用电”的新能源产业闭环，产业集群效应显现，良好的产业生态已然形成.截至2025年，本地区要基本形成以龙头项目为引领，以技术体系、功能体系、应用体系为支撑的新能源生态系统，基本建成引领长三角、辐射全国和全球有影响力的新能源之都.

从“物理学与社会发展”实践角度看，“能量”主题的课程内容具有一定的综合性和跨学科性，与生产生活及社会发展密切相关.选取“能量”这个作为跨学科课题的目的，一方面可以全面梳理与能量有关的知识，深入理解能量概念，形成系统网络，建立“能”的本质观、形式观、转化观、守恒观、耗散观的物理观念；另一方面通过本地区“建设新能源之都”这一真实世界中的社会议题进行意义建构，可以驱动学生探究完成具有现实意义的实践性任务，引导学生从社会学视角认识能量，了解开发新能源、提高能量利用效率对经济社会可持续发展的重要性，发展学生综合分析问题和解决问题的能力，培养学生为可持续发展作贡献、将科学服务于人类的使命感.

2、根据素养发展目标设计关键问题与核心任务

合理制订跨学科实践方案，需要以问题的解决过程为线索设计方案，围绕学科核心素养要求，将跨学科实践的课题分解为若干驱动性任务，以观察、实验、探究、制作、调查和成果汇报等方式设计活动，将跨学科实践的课题转化为可操作的教学设计与实施方案.

以“能源与可持续发展”课题为例，围绕课程标准“物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任”四方面素养目标，通过聚焦本地社会发展中具有真实挑战性的迁移任务来设计关键问题，学生在问题的解决过程中可以不断理解能量的本质，建构学习内容之间的联结，了解能量的生产和消费对环境和社会产生的影响，认识到个人对于能量相关的行动会造成影响，能够表现出个人对能量开发及消费的态度，并做出正确的判断和选择(具体内容见表1).

表1“能源与可持续发展”跨学科主题设计关键问题与核心任务

科学态度与责任

(1)了解我国的能源现状及大规模使用化石能源带来的危害，建立能量的责任观

(2)比较新能源汽车与传统燃油车，能从能量转化的角度认识提高效率和节约能源的重大意义

(3)了解本地区“新能源之都”的“发、储、送、用”四个环节的能源开发和利用的实际情况，体会科技进步对人类和社会发展的推动作用我国的能源现状如何?

为什么要开发新能源?

为了我们的共同家园除了开发新能源，我们还能做些什么呢?(8)观看视频资料，引发学生对本地区与能源有关的热点问题的关注与思考

(9) 反思总结我们可以为能源的可持续发展做出的贡献

3、实施跨学科实践

本课题的跨学科实践采取“课上讨论指导—课外实践探究—课上展示交流”的组织方式实施，时间跨度为2～3周.下面以课堂实施环节为例，阐述如何根据关键问题、核心任务实施本主题下的跨学科实践活动.

3.1循序渐进推进能量物理观念

3.1.1建立能量的守恒观、耗散观

学习任务1:探究“永动机”的奥秘.

引导学生仔细观察实验并思考，小球能一直这样运动下去吗?说说你的想法?“永动机”消耗什么能才能获得运动具有的机械能?如果电能被消耗掉了，小球还能持续运动吗?小球运动的能量还能给电池充电循环利用吗(如图1所示)

3.1.2建立能量的本质观、形式观

19世纪80年代人类开始使用电能，由于电能便于从各种途径获得，同时又便于转换成其他形式的能，从而改变了人类社会的生活方式.电能从何而来呢?获得电能的过程中有什么区别呢?

学习任务2:每个小组课前调查并收集电能的主要来源，课上推选小组代表展示交流.

3.1.3建立能量可持续发展观

学习任务3:从能源开发和利用的角度交流讨论我国的能源现状及面临哪些危机?

通过以上任务让学生可以从多个角度理解社会中的真实问题，建立起学科知识与生活的内在联系，引发学生对能量本质及能量可持续发展的哲学思考：能量是守恒的，但能量在转化后可利用的能量只会减少，因此节约能源和更有效地利用能源是人类需要解决的重要问题.

3.2因势利导渗透能量实践观

教师通过物理学与社会发展的真实链接的实践活动来引领学生认识到建立依靠科技进步改变能源结构，开发和推广清洁的可再生能源，提高能源利用效率、减少环境污染已成为我国实现可持续发展的当务之急.可持续发展就是既要考虑当前发展的需要，又要考虑未来发展的需要，不能以牺牲后人的利益为代价来满足当代人的需求.

学习任务4:观看视频《新能源之都—常州》,引起学生对本地区与能源有关的热点问题的关注与思考.

通过视频让学生了解常州已形成“发、储、送、用”的产业闭环.其中，发电以太阳能光伏产业为主，储能以动力电池产业为主，输送以智能电力装备产业为主，应用以新能源汽车产业为主.在常州，“发、储、送、用”四个环节的新能源产业已经遍布所有的区域.

3.2.1“新能源之都”之“发电”

链接1:常州的光伏产业链条构建完整，覆盖除多晶硅料以外的所有生产制造环节，多家企业市场占有率达到全省第一、全国第一，甚至在全球出货量都在前列.光伏发电是一种直接将太阳能转化为电能的发电方式，结构简单.

学习任务5:安装简单的光伏电路，分析其中能量转化.计算光伏发电、风力发电效率，完成“发电”评估模块(如图2所示).

能量实践启发：光伏发电效率在20%左右，风力发电的效率在12%左右，光伏发电和风力发电效率不高，提高发电效率也是我国努力的方向.而且这两种发电方式还不太稳定，会受多种因素影响，所以在实际生产生活中为提高能量利用率还要发展风、光、水互补产业.

3.2.2“新能源之都”之“储电”

链接2:如果发电有富余，浪费就太可惜了.因此“储能”技术对于能源的利用意义也非常大.常州在储能方面比较突出的是动力电池领域，并且做到了全产业链深度布局，已拥有80余家动力和储能电池生产及配套企业.常州已成为动力电池产能全球比较靠前的城市.储能技术在能源发展中发挥着重大作用.

学习任务6:阅读材料，了解本地区的一些储能技术.这些技术是通过怎样的能量转换方式把富余的电能储存起来的?完成“储电”评估模块(如图3所示).

能量实践启发：储能技术的改革和创新对提高能源利用效率有极其重要的作用.

3.2.3“新能源之都”之“输电”

链接3:发出来的电根据用电量，一部分储存，另一部分将电能运输到需要的地方，而运输过程中存在着大量的能量损耗.常州作为全国最大的特高压输变电设备制造基地，享有“世界变压器之都”的称号，变压器产品结构覆盖各式型号，常州西电特高压变压器制造技术和产品质量位居全国第一.

学习任务7:特高压输电用的变压器是将发电机产生的电压提升到1000千伏特高压进行输送，这样输送过程中能降低多少损耗呢?完成“输电”评估模块(如图4所示).

能量实践启发：通过计算发现，当输电电压变为原来的两倍，导线上的损耗功率将变为原来的四分之一，输电效率大幅提升.

3.2.4“新能源之都”之“用电”

链接4:常州在“用”电环节突出的贡献是目前蓬勃发展的新能源汽车产业.其中新能源汽车目前广泛应用的是电动汽车.

学习任务8:小组课前收集调查新能源汽车的发展概况，课上推选小组代表展示交流.

学习任务9:通过计算了解电动汽车的效率，完成“用电”评估模块(如图5所示).

能量实践启发：电动汽车的效率能达到80%甚至90%,提高能源利用效率对于能源的可持续发展具有极其重大的意义.

3.3水到渠成及时引导学生反思

学习任务10:通过对常州“新能源之都”的了解，大家谈谈为了我们共同的家园，我们能为能源的可持续发展做出哪些贡献?通过这节课，你有哪些收获?你对新能源的开发与利用还有哪些思考?

能量概念是抽象概念，通过以上关键问题与核心任务学生已能把抽象概念融入具体的社会生活.此时教师引领学生进行及时反思是一种观念的重构、价值的重塑，能量观念不再是苍白的“道德”说教，而能成为学生面对未来生活的一种态度和一份责任.

4、“物理学与社会发展”主题下进行跨学科实践教学设计与实施的思考

4.1关注社会发展，设计跨学科实践主题

社会发展热点问题较多，触及社会发展的诸多层面.教师在设计跨学科实践时首先要深度理解和掌握课程目标、课程内容，课程标准规定了学生应该知道哪些内容、具备哪些技能，形成怎样的情感态度价值观，这为跨学科主题学习的选择提供了基本框架；其次教师对社会热点问题的搜集与筛选要按照新课标内容，依据学科核心概念，贴近学生的生活实际，选择对学生生活有重要影响的、具有时代特征的最新社会发展内容，增强学生对物理与社会发展关系的体验和理解；最后要精心设计与核心概念的形成、建构相匹配，符合学生学习逻辑的关键问题与学习任务，引导学生通过探究和实践学习，综合运用学科核心概念和跨学科概念，对社会问题展开深入思考与探讨，帮助学生形成正确、客观的科学认知.

教师在具体设计时不妨考虑学生学习此主题的更大目标和最终目标，即在现实世界中，如果学生掌握这些内容，学生能做什么?学生的核心素养会有哪些提升?具体在能源与可持续发展的领域，核心挑战和真实表现分别是什么?可通过哪些途径、任务或方式，让学生获得哪些综合性的学习经历与体验、核心知识与思想方法，建立怎样的情感态度价值观等更为综合的素养?教师在设计时只有明确具体的、复杂的、真实世界中的任务，才能设计实践性任务使这些目标的挑战和成就具体化.如在此课例中教师以能源为核心概念，链接本地区建设“新能源之都”的经济社会热点，聚焦重要的观点、主题与问题，再挖掘两者之间可以融合跨界的大量素材，如“社会发展过程中在考虑能源政策的时候重点要考量哪些因素?”等，通过有效建构这样的跨学科课程结构，就可让学生在活动中初步了解科学、技术、社会、环境的相互作用关系，渗透保护环境、节约资源的意识，培育学生对社会可持续发展的责任感.

4.2注重知行合一，提升学生综合素养

学科知识来源于实践又服务于实践，在学科教学中既要重视学科基本概念、基本知识的掌握，又要在实践活动中积极引导学生应用所学知识解决实际问题，从而实现学科教学与社会实践的充分结合，进一步促进知识、能力、素养间的逐步转化.

在此案例中，一是结合本地区发展新能源产业“发、储、送、用”四个环节，以知识为依托，通过让学生计算光伏发电效率、风力发电效率、电动汽车的效率和输电效率等核心任务，引导学生“学以致用”;二是聚焦学生感兴趣的与能源有关的社会热点问题，如不同电能的获取方式的对比、新能源汽车与燃油车的优劣比较，小组合作收集和整理相关资料，在课堂上采用成果展示与答辩等方式，实现“用以致学”.学生在用已知的概念、规律分析解决社会发展问题的体验中，加深对知识的理解，提升学生分析、思考及解决问题的能力，实现“学以致用”“用以致学”双向奔赴，有效促进学生“知行合一”.解决问题的过程也是培养素养的过程，这对学生的综合素质提升、终身发展无疑具有重要的奠基作用.

4.3加强实践指导，发挥学生主体作用

跨学科实践活动需要经历一个完整的学习、实践、探究相结合的过程，以此促进学生“知行合一、情智共生”,才能很好地发挥其培养学生学科核心素养的育人价值.在确定跨实践活动的项目和内容之后，教师要充分发挥学生主体作用并加强活动过程的实践指导.

一是要聚焦实践主题并根据学生的学习基础、兴趣差异、发展水平进行合理分组，围绕主题的研究内容要有可选择性.在师生研讨过程中讨论形成了如“哪些新能源有希望应用于热机”“节能环保小屋3D建模”“新能源汽车的调查研究”等研究方向.

二是要在整个实践活动过程中为学生创造良好的环境，提供必要的实践指导，并能及时对学生完成的任务进行评估.教师的指导要贯穿于活动的全过程，同时教师还要向家长宣传组织学生开展实践活动的重要意义，引导家长确立“知行合一、实践育人”的教育理念，建议家长在时间、设施和环境氛围等方面积极支持孩子开展活动，在参与中予以帮助和指导.

三是教师作为跨学科学习的共同组织者和学习者，应与学生分享知识、平等交流，师生共同学习和吸收所在环境的发展资源.设计这样的跨学科课程，对教师是一个非常大的挑战，但学生从中表现的热情与智慧又是在设计前完全没有想到的.其中一组同学在介绍新能源汽车时先做了调查问卷，在问卷中真实反映了普通大众对新能源汽车的认知.针对本次调查结果，该小组在展示环节积极宣传绿色低碳发展理念，推广新能源汽车，不断增强大众对新能源汽车的认知度和认可度.在这样的场域，教师、学生既是课程的设计者，也是课程的实施者，更是课程的共同受益者.

四是要及时引导学生进行活动反思，引发学生更深层次的思考.如在课堂上介绍新能源的成果的同时，教师还需要进一步追问伴随新能源发展可能会出现的问题.学生提出电动车废旧电池回收问题、电动汽车快充带来的电网容量等问题，这些问题渗透辩证思考的思维方式，让学生能像社会学家一样理解能源决策要受到本土能源需求、能源发展条件(地形、气候、技术)、能源使用考量因素(供电量、成本、安全、环境)等多方面的影响，从而培养学生综合分析问题的能力.其中有一小组在反思中提到“通过本次实践探究，小组成员对热机的使用与改进有了进一步的认识与感悟.其中，我们对‘氢能’这一新兴能源，进行了深入的分析与探究，了解到它在热机的改进中不可忽视的重要作用.最后，我们由‘氢能’这一新能源进行拓展延伸，明白了单一的新能源无法支持科技的长足发展，唯有多种新兴能源相互结合，才能让科技的发展拥有不竭的动力.”另一小组在总结中指出“我们小组从构思到实践，中间花费了大量的精力，回首我们的合作与探究，有两点感悟：一是每一门学科之间都是紧密联系的，我们学会不断思考，来发现这种联系.在探寻过程中，找到困扰自己的问题的关键、核心，利用自己所学知识，通过对比多个角度来探究理论上的可行性，再加以实践验证自己的想法，从而找到问题的突破口，从中领悟更深层的道理.二是人人都可以创新，生活中处处可创新.每个人都可以用自己的智慧为世界贡献自己微薄的一份力量，推动世界朝着更好的方向发展.我们通过制作‘节能型环保小屋’来践行绿色环保的理念，增强人们的社会责任感和绿色环保意识，号召社会积极将绿色环保落实到生活的每一个地方.”这种在实践中收获的责任意识与行动是刷题带不来的能力，却是学生离开校园时带得走的能力.

5、结语

学校教育的一个主要目标是为学生灵活适应新问题和新环境做好准备.通过“物理学与社会发展”主题下的关键问题与核心任务的设计与实施，搭建了学科知识向素养转化的重要支架，打通了学科世界与生活世界、学科意义与社会意义的双向融合，是实现学习方式的转变、学生综合素养的提升的重要途径，回应了整体育人的价值期待.新时代赋予教师新的责任与使命，培养有理想、有本领、有担当的时代新人是我们义不容辞的责任，作为一线教师应有强烈的使命感，在自己“应为”的方向上转变，在自己“可为”的实践中尝试，为发展学生的核心素养而不断努力.

参考文献:

[1]中华人民共和国教育部.义务教育课程方案(2022年版)[S].北京:北京师范大学出版社,2022.

[2]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准(2022年版)[S].北京:北京师范大学出版社,2022.

[3]李刚,吕立杰,杨曼.科学教育中的能星大概念:内容释义,哲学内涵与课程设计[J].首都师范大学学报(社会科学版).2020(05):159-171.

[4]王丽军.在整合理念指导下的专题复习——以高三物理《能量》专题为例[J].北京教育研究,2005(02):4.

基金资助:江苏省中小学教学研究课题第十四期教材建设专项课题“苏科版初中物理教材建设研究”(项目编号:2021JY14-JC07);武进区十四五教科研立项课题“导向学科核心素养构建情智物理的实践研究”(项目编号:Wjk2021-085);

文章来源:王君,梅建芬.“物理学与社会发展”主题下跨学科实践教学设计与实施[J].中学物理,2023,41(18):25-29.