初中物理跨学科实践的教学设计——以“孔明灯留存问题”为例

初中物理跨学科实践的教学设计——以“孔明灯留存问题”为例

黄维   庞礼军

贵州师范大学物理与电子科学学院   贵州贵阳   550025

摘要：跨学科实践作为初中物理课程内容的必要部分，为体现跨学科实践教学的鲜明特点与重要意义，通过以“孔明灯留存问题”为例的跨学科实践教学设计，展示综合课程在跨学科实践教学设计中的思考，为探索跨学科实践教学设计提供了一定的参考和建议。

关键词：跨学科实践；教学设计

在新修订的《义务教育物理课程标准（2022年版）》（以下简称2022年版《课标》）中规定，课程内容由５个一级主题构成[1]。为了优化初中物理教学、发展学生核心素养，设计好跨学科实践课程内容具有重要意义。跨学科实践的课程内容需要选择具有综合性、应用性、真实性的主题[2]，孔明灯作为中国流传上千年的工艺品，又有文化底蕴，可与学生讨论孔明灯的演化和历史具有文化价值。孔明灯的升空与降落需要应用到许多科学知识，与学生探索其升空原理具有科学价值。根据相关学者的问卷调查显示，在某地区学生群体中，疑似92.29%的同学没有接受过关于燃放孔明灯的安全教育[3]。同时，组织学生讨论燃放孔明灯活动的安全性具有培养学生社会责任的教育价值。

1.活动主题内容分析

2022年版《课标》的课程内容中，作为一级主题的“跨学科实践”占课程量的10%[4]，在此主题下有三个二级主题，分别是物理学与日常生活、物理学与工程实践、物理学与社会发展，进行课标的分析时，主要参考物理学与日常生活主题下的内容要求。

1.1孔明灯蕴含的文化内容

孔明灯有着2100年的历史，相传孔明灯是由三国时的诸葛孔明所发明，在唐代以前用于军事，之后用来寄托人们的愿望，通过漫长的历史变迁，在现代，全国各地都分布有孔明灯燃放活动，已经形成当地民俗和传统。当大量寄托着人们愿望的孔明灯缓缓上升到漆黑的天空时极为壮观，这是属于中国文化的魅力以及中国人独有的浪漫。孔明灯的物质文化发展到今天，其功能也在逐渐泛化，除了常规的祈福，还可以利用孔明灯进行广告宣传[5]。

1.2.孔明灯上升的科学原理

孔明灯由纸、龙骨、燃料组成。从物理学的视角分析孔明灯升空原因，要应用初中物理知识阿基米德原理、物体沉浮条件作简单解释。为了使孔明灯能够顺利升空，对孔明灯的结构和制作材料都有特殊的要求。考虑影响孔明灯上升的各项因素，制作材料选择描图纸最佳，燃料选择石蜡最佳，形状选择热气球的形状最佳[6]。

1.3传统孔明灯带来的安全问题

孔明灯虽然深受群众的喜爱，承载了美好的祝福和愿望，市面上孔明灯商家称其外层材料有防火涂层，但是消防公安提醒：由于孔明灯燃烧后的温度可达300摄氏度，依旧会达到其它材料的燃点，易造成火灾。孔明灯放飞的高度可达1000米左右，如果孔明灯游离到机场附近，会影响机场的正常运行，导致延误航班、迫停[7]。

2.教学目标

根据2022年版《课标》跨学科主题下的内容要求、学业要求与本次的课题和学期分析，将初步设计以下4个教学目标：

物理观念：通过孔明灯主题综合认识所涉及的消防安全知识，探索一些简单的孔明灯升空原理，分析燃放孔明灯的文化价值与燃放安全之间的取舍问题，初步具有运用跨学科知识解决简单问题的能力。

科学思维：通过孔明灯升空原理、查阅相关资料尝试找出影响消防安全工作的主要因素。利用归纳的方法对问题进行推理，获得结论;基于调查结果说明操作的合理性;在整理问题中独立思考，提出自己的见解。

科学探究：在孔明灯燃放的情境中发现隐患的安全问题，提出造成火灾后的假设;设计简单的调查方案，通过调查等方式收集有关孔明灯燃放的信息，提出随意燃放孔明灯不安全的证据;对调查活动方案、实施过程及结果进行解释;与他人共同实施方案，合作交流，并撰写简单的活动报告。

科学态度与责任上：为我国古代科技发明孔明灯感到自豪，体会孔明灯的发明对人类生活的影响;乐于思考与实践，敢于探索孔明灯的技术原理与安全问题，进一步增强安全意识，并初步具有节能环保的责任感。

3.跨学科实践课程的实施方法

根据课程标准、课程内容、选择的主题创设情境。提炼主干问题、制订方案过程主要侧重以概念的建构过程为线索，从跨学科的视角关注物理概念的建立与深化。学生活动过程则是培养学生综合运用知识的能力、学习新知识的重要环节。通过展示与交流结果和过程，进行学生之间的互评、学生自评、教师评价[8]。

4.教学过程设计

4.1设计思路

（1）创设主题情境：介绍中国人的传统祈福方式——放灯；（2）选择研究主体：了解孔明灯的结构材料与升空原理；（3）问题驱动、制定研究方案：设计问题，引导学生主动探索孔明灯燃放的消防安全问题，制订有关孔明灯的文化价值与消防安全取舍问题的研究方案；（4）师生活动、进行实践：根据方案逐步探索与讨论，途中教师做出合理指导，学生占据主体地位；（5）展示讨论过程、结果，对各组提供的结果、针对主要问题提出的应对策略和依据进行评价。

4.2任务的设计

任务一：课前查阅资料，在课堂上进行小组PPT汇报，其他小组或者教师做补充，了解中国传统手工艺品孔明灯，认识孔明灯的结构，了解其升空原理；任务二：要根据孔明灯的历史文化特点说明其文化价值，根据孔明灯的结构特点和升空原理考虑会出现哪些安全问题。通过教师提供的文本资料进行小组讨论，并展示依据进行发言，其他小组做补充或者反驳。任务三：根据探索出来的文化价值与安全问题，思考燃放孔明灯的活动是否要舍弃，讲明原因，考虑结果，并设计解决方案，以此进行小组探讨和展示。任务四：评价环节，以小组为单位进行评价，评价除本组外的其他小组的综合表现力。在组内进行评价，对小组内成员进行评价。

5.总结

目前对于跨学科实践的研究已经逐步深入，设计以某一主题为中心的教学活动，从物理学的视角去看待事物、分析问题、提出解决方法，在这个过程中，需要运用哪些知识就学习哪些知识，不需要特地为某一个其他学科的知识进行跨越。

本设计以孔明灯为中心，从物质、运动与相互作用、能量的角度去分析孔明灯燃放引起的各种问题，结合其他知识，分析原因和提出解决办法。设计与实际生活相联系，关注了中国传统文化、古代技术与社会消防安全，在培养学生解决实际问题的能力的同时，还可以培养学生思考自身所承担的社会责任与学生义务。

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]冯爽.中学物理课程跨学科实践主题的模型构建及实施路径[J].物理教师,2022,43(05):59-62+65.

[3]徐旺,焦玉洁.孔明灯的危害及其治理研究——以高教园区为例[J].教育教学论坛,2017(43):222-223.

[4]李春密,张霄.《义务教育物理课程标准(2022年版)》的变化分析[J].物理教师,2022,43(06):35-44.

[5]白欣,李莉娜.孔明灯文化的历史演变[J].装饰,2012,(01):106-107.

[6]石静瑜,吴冬宇.孔明灯上升的物理机制及其模型优化的实验探究[J].大学物理,2014,33(08):46-50.

[7]张继明.“孔明灯”对消防安全的危害及整治对策[C].中国消防协会.2015.

[8]何季军.初中物理跨学科实践教学策略与思考[J].物理教师,2023,44(02):43-45.

1