从＂知、行、评、用＂到素养落地——沪粤版初中物理跨学科实践课题探析

《物理教学》2026年9月第49~53页刊登文章，作者陈鹏、上海科学技术出版社有限公司；邓晖、南昌市教育科学研究院；辛冰雪、南昌市第二十八中学。在新课程改革的背景下，跨学科实践成为初中物理教学的重要形式．以2024年沪粤版初中物理教材中的跨学科实践课题为研究对象，基于"调查与研究、设计与制作、分析与论证、应用与实践"4大类型，系统分析跨学科实践课题在教材章节中的编排逻辑与核心素养培养路径．研究发现，跨学科实践课题呈现出"认知探究一方案设计一评估优化一迁移应用"的递进式逻辑结构，贯穿初中物理学习全过程，旨在系统培养学生的信息处理、创新设计、批判性思维和问题解决能力．

原文

1  引言

随着《义务教育物理课程标准（2022年版）》的颁布，跨学科实践作为课程内容当中的一个重要组成部分，被赋予了培养学生综合素质与核心素养的重要使命．与美国《下一代科学标准》( NGSS ）框架下的科学实践对比，沪粤版初中物理教材的跨学科实践设计展现出以下特色：类型方面进行了结构化拓展；课题紧密对接中国经济社会发展；符合学生能力发展的阶梯式循环逻辑．

目前国内的研究大多聚焦在理论或者个案层面，对于教材中跨学科实践的课题体系、编排逻辑以及育人路径，缺乏系统性分析．本文基于沪粤版初中物理教材的跨学科实践课题，通过对内容与分布情况的分析，进行了分类（如表1所示）和3方面的研究：(1）构建一个"调查与研究、设计与制作、分析与论证、应用与实践"4类框架，进而揭示出"知、行、评、用"的能力培养循环．(2）分析课题跟知识模块的契合程度、不同年级学生的能力梯度以及真实问题导向这条主线，来阐明其学生认知发展脉络．(3）通过实证分析提出各类课题培养物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等核心素养的路径．希望能为教学实施和课程开发提供一些理论和实践上的依据．

2  跨学科实践课题体系的分类及其内在逻辑

当前教材所包含的跨学科实践课题，内容丰富多彩，形式多种多样．为了能够更深人地理解沪粤版初中物理教材编者的意图，笔者依据课题的核心活动以及对学生认知的要求，把它们整合成了4个彼此存在内在联系的类型：调查与研究、设计与制作、分析与论证，以及应用与实践．这4大类型的划分并非随意，而是蕴含着比较清晰的理论支撑及育人逻辑.

2.1  调查与研究类：始于认知探究，建构科学理解

这一类的课题，大多被安排在章节的深化阶段．其设计思想和建构主义学习理论的代表人物皮亚杰的核心观点高度契合，强调学生并非是被动接受知识的容器，而应当是意义的主动建构者．这一类课题引导学生通过实验、调研等方式主动地获取信息，并对现象进行分析，归纳出规律．这是知识建构的起点．学生从被动的接收者转变为主动的探究者，在真实的情境下建立物理概念，培养观察、测量、数据分析和信息处理这些核心能力．例如，沪粤版初中物理教材8年级上册"声音与环境"这一章节设置了"关于社区噪声污染控制的建议"课题．学生需要使用分贝仪在不同的时间段，对社区里面的不同点位进行噪声的测量，记录数据，辨别主要噪声来源，通过处理和分析这些数据，学生不仅理解了响度这个概念，更重要的是，通过实地调查，把"噪声污染"这个比较抽象的概念具象化，从而建立起声学知识和生活环境之间的直接联系．

2.2  设计与制作类：聚焦方案创造，激发工程思维

在完成核心知识学习之后，这一类课题便引导学生进入综合应用与创新的阶段．要求学生以物理原理和实际问题为基础，完成一个产品、系统或者解决方案的构思、设计与实现，这是知识从理解走向创造的桥梁，重点在于培养学生的系统规划、创新设计与实践能力．例如，沪粤版初中物理教材9年级下册"磁场电磁铁"这一章节设置了"设计家庭养花自动浇水装置"课题，学生需要运用电磁铁的原理（包括电流的磁效应、做性强弱的影响因素），电路以及一些简单的机械（例如杠杆）知识，设计一个能够通过电路的通断控制自动浇水的装置．需要完成从绘制电路图开始，到选择合适的线圈与铁芯，再到设计浇水装置，一直到组装调试的整个过程．这一项实践活动把电学和力学的知识融合，让学生在"做"的过程中能够深刻地理解电磁铁的应用，并且体验工程设计的完整流程．

2.3  分析与论证类：侧重系统评估，发展批判思维

这类课题一般是围绕技术比较、社会议题或者方案优化这类比较复杂的情境展开，引导学生超越单一答案，运用物理原理和多维的标准，包括技术性能、经济成本、环境影响、社会伦理等方面，对现有的方案、技术、现象进行深人的剖析、比较和论证．目的是培养学生基于证据的批判性思维、逻辑推理和综合决策等高阶能力．这和批判性思维的核心内容相契合，也就是基于证据的、反思性的理性判断．例如，沪粤版初中物理教材9年级"内能与热机"这一章节设置了"燃油汽车与电动汽车的对比研究"课题，学生需要自己动手组装燃油汽车和电动汽车模型，亲眼看一看这两种汽车的真实构造，然后从结构对比、能量效率、使用成本、排放与污染、续航等多角度进行综合分析，最后通过数据分析、小组讨论，让学生形成环保与能源安全的意识，并引导他们树立起科技强国的理念．

2.4  应用与实践类：推动知识迁移，强化社会责任

这类实践活动贯穿整个学习过程，特别强调把物理知识、方法、观念迁移到解释个人生活现象、优化家庭与社区生活、理解并参与社会科技议题这些真实的场景中，与此同时，它还把个人行动和社会议题结合起来，体现了学习作为一种社会性参与，在共同体的实践当中培育公民的责任感，同时也呼应了"实践共同体"思想．在沪粤版初中物理教材9年级上册"电能与电功率"章节，结合生活实际设计了"探索家用电器节能和环保的有关问题"课题，学生首先需运用电功、电功率、吸放热、效率等知识，分析家用电器（照明灯、空调、冰箱等）的主要能耗环节．然后，学生还需要去调查人们的使用习惯，提出一些有针对性的、可操作的改进建议（例如，随手关灯、设置合理的空调温度、减少冰箱开门次数等），并且还要制定一份为期一周到一个月的行动计划．最后，通过记录实施前后的用电数据，验证这个计划的效果，并向大家宣讲节能、环保知识．这个实践就直接把物理知识转化成促进可持续发展的个人行动，实现从"知"到"行"的深刻转变.

由此可以看出，这4类课题其实是构成了一个环环相扣的学习闭环：从调查开始，到设计，再到分析，最后完成实践．它们共同构成了一个"知、行、评、用"的完整能力循环，非常清晰地展现教材是如何通过多样化的实践设计，系统性地促进学生从知识学习到素养生成的全过程发展．

3  跨学科实践课题在章节中的分布和学生认知发展脉络

沪粤版初中物理教材把跨学科实践课题有机地融入各个章节，基本覆盖力学、热学、电学、光学等方面的所有核心知识模块．通过对课题分布进行分析，可以归纳出它的设计逻辑有以下特征．

(1）和知识模块高度契合．跨学科实践编排是以物理核心知识为中心，根据章节知识点的属性，联动数学、地理、生物、技术、美术等学科的相关知识，从而形成一种"主科引领、多科支撑"的知识网络．物理作为自然科学的基础学科，知识体系和其他学科存在天然的内在联系，教材充分利用这种关联性设计实践活动，让学生能够体会到知识的整体性和工具性，如表2所示．

(2）能力递进式设计.初中学生的认知发展正处于从具体形象思维向抽象逻辑思维过渡阶段，沪粤版初中物理教材跨学科实践编排遵循这一规律，形成"知、行、评、用"的能力梯度循环体系，并和章节知识的认知层级同步提升，如表2所示．

沪粤版初中物理教材从8年级到9年级，课题的难度与开放性逐渐增强，活动形式从比较简单的调查与实验，慢慢地向设计、论证、综合应用进行拓展，很符合学生认知与能力发展的阶段性特征，教材的这种梯度设计，暗合了"最近发展区"理论，实质上是在给学生搭建"脚手架".8年级上册安排"调查超导材料的研究进展与应用前景"这种简单的调查课题，是在学生已有经验（也就是对材料的感性认识）的基础上，引导他们迈向"通过调研去获取系统信息"的潜在发展水平．9年级下册安排综合应用拓展的"高铁提速的可行性分析"，则是在学生已经具备初步分析能力之后，去挑战他们进行多因素综合决策的更高层次发展区．这样的设计，保证实践课题始终处在能够激发学生思维潜能的最佳挑战区间内．

(3）真实问题导向.跨学科实践活动，其实是把"解决真实问题"当作一条主线来进行的．这不单单是让内容呈现得更有情境感，更重要的是，把能力的逐步提升以及多门学科之间的关联串联起来．教材会拿一些真实的议题当作入口，然后构建一个从"提出问题"到"分析问题"，再到"解决问题",最后进行"拓展延伸"的探究链条．一方面，它和能力的递进相呼应：问题的复杂程度会随着年级的增长而增加，这就让"知、行、评、用"这几个能力目标能够在解决问题的过程中，分层次地落到实处；另一方面，它通过多学科知识的关联，实现"主科引领、多科支撑"的有机整合．例如，沪粤版初中物理教材8年级上册"关于社区噪声污染控制的建议"这个课题的探究链条如表3所示．

这种把真实问题放在中心位置的设计，打破了过去那种"先学知识再去用"的传统模式，让知识学习、能力发展以及学科融合都发生在探究过程中，让学习、学校、社会联结起来．

4  跨学科实践4类课题对应核心素养培养路径的课例分析

跨学科实践探究突出学生在真实科学实践中的探究体验与主动建构，更关注学生的自主学习方式与主动学习过程，并把人类探究与实践的兴趣动机、生活经验与情感体验纳人课程之中，让学生带着问题主动经历探究的一般过程，从而获得知识与发展能力．［一线教师常常会思考：究竟需要什么样的教学活动，才可以承载这么丰富的素养目标？沪粤版初中物理教材的4类跨学科实践课题，凭借清晰的递进逻辑，描绘出一条从认知建构到行为转化的可行路径．

4.1  实证探究中建构观念与奠基思维

调查与研究类的课题，可以说是学生迈向科学实践的"第一步"．它旨在引导学生走出教材，直接面对生活，在系统的信息收集过程当中来完成知识的自我建构．沪粤版初中物理教材8年级上册"当地产生'热岛效应'的原因调查"这个课题，就是一个很好的实例．

观察学生开展这个课题的情况：学生拿着温度计，在校园的沥青地、草坪还有水池边上穿梭，认真地记录着不同地面存在的温度差异．此刻，"比热容"不再是一个需要记忆的抽象名词，而是转化成脚下草地为什么会比水泥地凉爽的直观感受，学生查询资料，尝试着把城市的"热岛"简化成一个"接收一储存一散发"的物理模型．在这个过程中，物理观念（像能量流动）以及地理、环境知识很自然地交融在一起，科学思维里面的模型建构和证据推理也悄悄地开始萌芽．更为重要的一点是，当学生意识到自己所测量和讨论的问题，直接跟城市规划与环境保护相关联的时候，那种严谨求实的科学态度和社会责任感在心底悄然萌发．这类课题的价值在于让学习从真实问题开始，并且在实证探究中完成从事实到观念、从观察到思维的完整奠基工作．

4.2  工程实践中整合知识与发展创新思维

如果说调查研究可以被看作是"认识世界"的过程，那么设计与制作活动，其实就是一种尝试"改变世界"的实践．这类课题往往要求学生把好几个领域的知识融合，并且通过把想法变成实物的创造方式来处理实际问题，其为培养工程思维及创新能力提供了一个非常好的场域．沪粤版初中物理教材8年级下册"研究航天服"课题，就具有较好的代表性．

该课题需要学生为一个"太空生命保障微系统"去设计方案，他们必须综合运用热传递、压强还有材料属性方面的知识，在保温和散热、轻量化和可靠性这些相互矛盾的需求之间进行反复的权衡．笔者曾经看到过一个小组，就在为到底要不要采用某一种吸热材料而争论﹣﹣这其实不光是技术层面的讨论，更是工程权衡思维的一次真实演练．从开始绘制原理图，到动手制作简易的模型，再到后面的评估与优化，学生所体验到的不再是一种线性的知识验证过程，而是一个充满迭代特性的工程实践循环．在这个过程中，物理观念被深度地整合起来，并且应用到具体的约束条件之下，系统思维与创新思维也因此得到激发．而且，课题本身所承载的航天科技这个背景，能让学生更加深刻地体会到"精益求精"的工程伦理以及"科技报国"的人文情怀，最终实现了科学精神跟家国责任的内化．

4.3  理性评判中发展高阶思维与塑造科学观

随着学生认知能力的不断提高，教师就有必要去引导他们面对一些更加复杂的，并且没有标准答案的科技社会议题．分析与论证这类课题的核心要点，就在于发展学生基于证据来进行多维度审视、批判性思考以及审慎决策的高阶思维能力．沪粤版初中物理教材9年级下册的"高铁提速的可行性分析"就是这样一种思维体系．

提速，真的只是物理意义上把"速度"这个数值提高那么简单吗？在这个课题中，学生需要把动能、功率、阻力这些物理概念，转化为分析能耗、制动安全还有运营成本的理性工具．他们必须构建一个涵盖技术、经济、安全、社会效益等多个方面的综合评估框架，并从纷繁复杂的信息里面甄别有用的证据，进而开展多因素的决策分析．教师会引导学生去思考：在我们追求"快"的同时，又付出了哪些方面的成本？安全与效率的边界到底在什么地方？这样的讨论目的是要超越那种非黑即白的简单判断，培养他们的辩证思维以及理性包容的论证品质．通过对国家重大工程议题的深入剖析，学生就能够去理解科学决策的复杂性，而这种在理性评判过程中塑造起来的科学观，是他们未来参与社会事务的一个重要基础．

4.4  迁移行动中固化素养与践行责任

学习的最终价值，其实在于它能够被应用并且去影响人的行为．应用与实践这一类型的课题，它所强调的是把学到的知识迁移到真实的生活里面去，用来解释一些现象，或者指导我们的行动，从而让素养能够真正地落到实处．沪粤版初中物理教材8年级上册"用'水透镜'探究近视眼的形成原因"课题，就是一个相当精巧的设计．

学生通过给水透镜注水改变它的形状，这个过程模拟了晶状体发生的变化，使原本很抽象的成像规律与学生的视力问题联系起来．当他们亲手在"做"的过程中亲眼看到"近视"究竟是怎么形成的，那种理解既深刻又真切．这个课题还有一个更巧妙的地方是它能够很自然地进行延伸：从探究近视的成因，一直到提出保护眼睛的建议，再到自己进行监督并实践．它成功地让一次光学实验，升级成一个和自身健康密切相关的项目式实践．在这个过程中，科学探究不仅仅是课堂上的一个任务，而是成了一把可以改善我们生活质量的钥匙，科学态度和责任，也不再是一句空洞的口号，而是转化成了"放下手机、向远处眺望"这样自觉的行动．这种从认知层面到行为层面的转化，恰恰是素养培养中最有生命力的体现．

综上所述，这4类课题，暗合了"知（调查建构）、行（设计创造）、评（分析论证）、用（实践内化）"的学习逻辑闭环，共同构成了一个层次分明、而且操作性很强的核心素养培养体系，教师有必要去精准地把握每一类课题所承载的核心素养的育人路径．对于调查类的课题，教师就要敢于把学生"放"到真实的社会情境当中；对于设计类的课题，就应该鼓励学生大胆构思，并且要容忍他们"失败"之后的迭代过程；对于分析类的课题，则需要营造出一种开放包容的理性辩论氛围；对于实践类的课题，那就要致力于建立起学习和个人生活之间的深刻联结．培养核心素养，从来都不是靠灌输和说教就能够完成，需要教师精心设计像这4类课题一样的"脚手架"，让学生能够在主动探索、动手实践以及社会性的互动过程中，一步一步地建构观念、发展思维、养成态度．当学习的过程本身就充满科学的味道、思维的火花以及责任的温度时，素养的种子，就已经在学生的心里面生根发芽．这也正是我们物理教学应当去追求的一种美好图景．

5  结论与展望

沪粤版初中物理教材中的跨学科实践课题，以"调查、设计、分析、应用"为4大支柱，系统构建了一个从认知到行动、从学科到生活、从知识到素养的完整育人路径．其设计逻辑既紧扣物理学科本质，又面向学生全面发展；既注重思维能力的层次递进，又强调核心素养的整体渗透．未，在实施过程中，教师应进一步理解各类课题的设计意图，增强教学的针对性与实效性．同时，学校与教研部门可基于此分类开展课题开发、资源建设与教师培训，推动跨学科实践从"教材有"走向"课堂活"和"学生能"跨学科实践不仅是教学形式的创新，更是育人方式的深刻变革．沪粤版初中物理教材在此方面的系统设计与逻辑安排，为物理教育从"知识本位"走向"素养本位"提供了有价值的实践范本．

参考文献：

1  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.

2  束炳如，何润伟，义务教育教科书．物理（8年级﹣9年级）[ M ]．上海：上海科学技术出版社，2024.

3丁向阳，蔡丁澄．初论系统构建初中物理跨学科实践教学［]]．物理教师，2023,44(10);42-45.

4  荆鹏，刘雨欣．物理跨学科实践何以推进？——基于"体验学习圈"理论的分析［]]．物理教师，2024,45(12):32-42.

5  陈海涛．初中物理跨学科实践的分层教学［]]，物理教师，2023,44(9);20-24.

6  母小勇．"还原"物理课程的跨学科实践逻辑［ J ]．物理教师，2022,43(9);2-8.

（收稿日期：2026-03-04)

学习随想

2024新版苏科版与沪粤版简析。苏科版新教材四册共十八章，八年级上下册每册5章，九年级上下册每册4张，4册中每册3个共12个跨学科实践活动，并且均在相应章的末尾，为学完本章内容后尝试用以所学章节知识为主，借助其他学科知识解决实际问题。沪粤版新教材也为4册，每册5章，共16个跨学科实践活动，八上6个，八下九上各3个，九下4个，如下图。不拘泥于章末。

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