中考试题中的学科融合思想对初中物理教学的启示

摘 要：《义务教育物理课程标准（2022年版）》将“跨学科实践”作为一个新的主题单独提出，其设计目的是培养学生综合运用多学科知识分析解决问题的能力和动手操作的实践能力、创新能力，强调学科融合，注重学生终身全面发展和创新能力的培养。本文从学科融合的角度分析了2023年江苏省中考物理试题中的一部分，探讨了试题中实现学科融合的基本思路和具体实施路径，以期对今后的初中物理教学提供启示。

关键词：中考试题；学科融合；综合实践；核心素养

自《义务教育物理课程标准（2022年版）》（以下简称《课程标准》）发布以来，一线教师对新课程理念进行了深入地研究与学习，并在教学实践中逐步融入《课程标准》的思想，尤其重视对学生物理学科核心素养的培养。《课程标准》更加注重学科之间的融合，强调学生的终身全面发展，尤其注重学生创新能力的培养。此外，《课程标准》也将“跨学科实践”作为一个新的主题进行了强调。这一部分内容的设计目的是培养学生综合运用多学科知识来分析和解决问题的能力，以及动手操作的实践能力和创新能力。［1］在2023年江苏省各地中考物理试题中，除了继续考查学生的科学思维、科学方法等学科核心素养外，还特别强调对学生的学科融合能力和跨学科综合实践能力的考查。

1 试题分析：关注学科融合，跨学科综合实践

1.1 融合中华民族传统文化和科技成就

例1 （苏州卷第8题）《天工开物》中记载有一种自动引水灌溉工具——“高转筒车”（如图所示）。使用时下方转轮安装在河道中，流水驱动轮子转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里源源不断地输送到上方农田中。下列说法正确的是（ ）。

A. 这是一台“永动机”

B. 水在输送过程中重力势能不变

C. 转轮转速越快输水做功功率越大

D. 上、下两个转轮可分别看作定滑轮和动滑轮

例2 （无锡卷第11题）如图所示是《天工开物》中记载的我国传统提水工具“桔槔”，用绳子系住一根直的硬棒的O点作为支点，A端挂有重为40N的石块，B端挂有重为20N的空桶，OA长为1.2m，OB长为0.6m。使用时，人向下拉绳放下空桶，装满重为100N的水后向上拉绳缓慢将桶提起。硬棒质量忽略不计，下列说法正确的是（ ）。

A. 向下拉绳放下空桶时桔槔为省力杠杆

B. 向下拉绳放下空桶时拉力为20N

C. 向上拉绳提起装满水的桶时桔槔为费力杠杆

D. 向上拉绳提起装满水的桶时拉力为40N

试题分析：以上两题取材自我国古代综合性科学技术著作《天工开物》中记载的手工业和农业生产工具，将我国古代科技成就融入初中物理问题，让学生感受我国古人的聪明才智，旨在增强学生的民族自豪感和文化自信，同时培养学生的科学态度与责任感。高转筒车和桔槔在使用过程中主要涉及力、能量的相关知识，试题难度较小。学生通过读题识图，进行简单的分析计算即可得到正确答案。这样的题目能考查学生基本的物理观念、模型建构和科学推理等科学思维能力。

例3 （常州卷第9题）“金陵金箔”是国家级非物质文化遗产，手工打造的金箔轻薄柔软，不能用手直接拿取。正确拿取的方法是：手持羽毛轻轻扫过纸垫，如图甲所示；再将羽毛靠近工作台上方的金箔，羽毛即可将金箔吸住，如图乙所示。羽毛扫过纸垫的结果和吸住金箔的原因分别是（ ）。

A. 摩擦使得羽毛和纸垫带异种电荷；异种电荷相互吸引

B. 摩擦使得羽毛和纸垫带异种电荷；带电物体能吸引轻小物体

C. 摩擦使得羽毛和纸垫带同种电荷；异种电荷相互吸引

D. 摩擦使得羽毛和纸垫带同种电荷；带电物体能吸引轻小物体

试题分析：本题以国家级非物质文化遗产“金陵金箔”为素材，考查了静电知识的运用。题目难度较小，学生只需对题目提供的情境进行简单分析，便能选出正确答案。题目旨在引导学生领略中国劳动人民的智慧，传承和弘扬中华民族的优秀传统文化，鼓励学生保护和传承非物质文化遗产，增强学生的民族自豪感和文化认同感。

1.2 学科融合路径——跨学科综合实践

例1 （南通卷第37题）阅读短文，回答问题。

综合实践活动——研究制作风速仪

【提出问题】风速是气象观测中的重要参数，常用风速仪测量。风速仪的工作原理是什么？怎样设计制作简易风速仪呢？

【实地学习】同学们来到气象馆，了解了杯式风速仪的工作原理。如图甲所示，质量较小的风杯可在360°任意方向的风力带动下绕轴转动，转动时传感器将风速转换成输出电流信号，再经系统处理后显示出风速值。在测量范围内电流随风速增大而均匀增大。

【设计制作】受杯式风速仪工作原理的启发，同学们设计并制作了简易风速仪，其原理如图乙所示。

电源为恒流源，能始终提供大小恒定的电流，电流表量程为0～0.6A，R0为10Ω的定值电阻，R1为压力传感器，无风时R1受到的压力为零，有风时迎风板受到的压力能大小不变地传递给R1，R1的阻值随压力F大小变化的关系如图丙所示，读出电表示数，即可知此时的风速。

同学们通过查阅资料，知道了风压是指单位面积上垂直于气流方向的平面上所受风的压力，风压与风速的关系如表1所示。

【进行实验】迎风板是一块面积为0.15m2的轻质薄板，测量时风始终垂直吹在迎风板上，记录电表示数，发现风速增大，电流表示数随之增大。

【交流评价】同学们从实验制作、实验效果等方面进行交流评价。

（1）关于文中杯式风速仪，下列说法错误的是＿＿＿＿。

A. 风吹动风杯说明风具有能量

B. 转轴中使用轴承可减小摩擦

C. 风杯用密度较小的材料制成

D. 能在60m/s的风速下正常工作

（2）杯式风速仪正常工作20min，最多消耗＿＿＿＿J的电能；某次杯式风速仪显示风速为31.4m/s，则输出的电流信号为＿＿＿＿mA。

（3）实验中，读出简易风速仪中电流表示数为0.4A，电压表示数为8V。

①R1＝＿＿＿＿Ω，所测的风速为＿＿＿＿m/s；

②恒流源提供＿＿＿＿A的恒定电流；

③若用此简易风速仪测量16m/s的风速，则迎风板的面积至少需要＿＿＿＿（填“增大”或“减小”）＿＿＿＿m2。

（4）对比文中杯式风速仪，简易风速仪存在的不足之处有 （写出一点即可）。

试题分析：本题通过综合实践活动——研究制作风速仪，使学生认识到物理在社会生产中的重要性。题目展示了学生实地学习、设计制作、进行实验、交流评价等多个环节。在实地学习过程中，学生需要学习地理学、物理学等相关知识，并运用物理学、数学、建筑、美术等知识来设计制作风速仪，进行实地测量和可行性分析，从而在实践中学习知识，提升能力。试题中的第（1）问考查学生的物理基本素养。第（2）问要求学生仔细阅读表格，提取关键信息并进行分析、计算。第（3）问涉及力、电综合计算，学生需要识别电路，分析图像，并结合题目条件进行相关计算。本题通过表格和图像将复杂的物理问题直观地呈现给学生，要求学生能够阅读和理解图表，分析图表信息，并进行加工分析以解决复杂问题，这对学生的学科核心素养提出了较高的要求。

例2 （苏州卷第30题）人眼对观察到的景物有暂时的“记忆”，在外界景物消失后，视神经对它的印象还会延续0.1s左右，这种特征叫视觉暂留。例如在一张白色卡片纸的正、反面分别画上鸟笼和鸟，让卡片纸快速旋转，当正、反两面交替出现在眼前的时间间隔在0.1s之内时，人眼就能看到鸟在笼中的现象（如图1所示）。

一些城市地铁行驶在某些区间时，乘客能看到窗外出现清晰的动态广告，往往也是利用了视觉暂留的原理。某段地铁内隧道广告的制作方法如下：在隧道侧壁与车窗相同高度处，沿运行方向每经过距离d，安装一块大小相同的广告灯箱，如图2所示。灯箱采用频闪方式实现亮、暗交替，且工作时各灯箱亮、暗同步变化（人的视觉暂留时间以0.1s计算）。

（1）要实现时长15s的广告效果，至少需要安装＿＿＿＿块广告灯箱。

（2）灯箱安装好后，调节灯箱发光频率f，控制地铁速度v，当它们满足下述哪种情况时，乘客能看到流畅稳定的广告画面？答：＿＿＿＿ 。

A. f＝5Hz，且v＝df

B. f＝10Hz，且v＝（1/2）df

C. f＝20Hz，且v＝df

D. f＝30Hz，且v＝3df

（3）座位上乘客发现正常显示的广告画面突然向地铁前进方向缓慢移动，可能原因是______（写出一种即可）。

试题分析：本题以地铁广告设计为素材，引导学生认识到物理知识在社会生活中的广泛应用，并让学生体验物理的美感，拓宽视野，从而更好地理解和运用物理知识。题目具有一定的难度，要求学生在仔细阅读文字材料、理清思路的基础上，运用运动学知识来解决问题。这样的题目旨在考查学生的阅读理解能力以及信息提取与加工能力。在试题的第（1）问中，学生可以通过阅读材料轻松计算出答案，而第（2）问和第（3）问则要求学生对材料信息进行提取、分析，并运用相关物理量之间的关系进行计算，这对学生的理解力和计算能力等学科关键能力提出了较高的要求。

1.3 融合现代科技前沿与发明创造

例1 （苏州卷第5题）2023年5月28日，国产大飞机C919圆满完成首个商业航班飞行，正式进入民航市场。该机机身大规模使用完全国产化的第三代铝锂合金，使飞机构件重量显著减轻，主要利用了第三代铝锂合金的（ ）。

A. 导热性好B. 导电性好

C. 密度小D. 熔点高

例2 （无锡卷第2题）太空中的温度能达到－270℃左右，我国科技人员研制了一种卫星保暖用的特殊材料，将这种材料制成我们可以穿着的衣服，与同款羽绒服相比，质量可以减轻40%，保暖性可以提高30%，且机洗后不易变形。关于该材料的特性，以下说法中错误的是（ ）。

A. 密度大B. 弹性好

C. 耐低温D. 隔热性好

试题分析：以上两题取材自新技术、新发明，考查物质的物理属性，试题难度小，旨在让学生了解科技前沿，使学生认识到社会的发展、科技的进步都离不开物理学。与此类似，以北斗卫星导航系统第56颗北斗导航卫星的发射、搭载“天舟六号”货运飞船的“长征七号遥七”运载火箭的发射、热点体育赛事、重大科技活动等为素材命题，也体现出试题命制十分关注学生情感态度和价值观的培育。

2 对教学的启示：跨学科综合实践背景下的教学转变

2.1 关注中华民族优秀传统文化中的科技智慧

在历年的中考试题中，许多试题都以中华民族的优秀传统文化和科学技术成就为背景。2023年江苏省中考的试题在继承这一传统的基础上，进一步深入挖掘了中华民族优秀科技著作和中国非物质文化遗产中蕴含的物理方法和物理思想。这些试题在考查学生的科学思维和科学方法的同时，也强调对中华民族优秀科技文化的传承，旨在培养学生的民族自豪感与责任感。我国古代的科技著作非常丰富，除了前面提到的《天工开物》外，还有北宋的《梦溪笔谈》、战国时期的《墨经》、北魏的《齐民要术》、明代的《农政全书》、元代的《农书》等，这些著作涵盖了生产技术、农业生产以及力学、工程学、物理学等相关领域的知识，不仅反映了我国古代的科技成就，还是值得我们研究和探索的宝贵资源。对于物理教学来说，这些著作启示教师应当引导学生关注我国古代科技的发展成就，在日常教学中适时地拓展相关内容，并将这些著作推荐为学生的课外阅读材料，或者在条件允许的情况下，开展相关的综合实践类课程。

2.2 探索学科融合理念下综合实践活动的思路和路径

随着科技的发展，未来社会更需要综合型人才，学生需要具备综合运用多学科知识解决问题的能力。解决物理问题往往需要运用数学知识。物理知识对生物、化学、体育、艺术等学科的学习也有很大的促进。中考物理试题历来重视学科间的融合，以往试题中都有不同程度的体现，比如古诗词中运动学知识的体现、声学知识在音乐中的运用、体育中力学知识的应用等。2023年的中考试题在原基础上深度挖掘了物理学与各学科知识的联系，考查广度和深度都有所增加，特别是在综合实践活动类试题中考查学生综合运用各学科知识解决问题的能力，重视学生探究能力的培养，关注学生的创新意识及科学态度。

《课程标准》强调不同学科之间的融合，引导教师以物理知识和科学方法为基础，探索跨学科融合的基本思路与实施路径。［2］同时，它也关注学生阅读理解能力的培养，鼓励学生留心观察生活，勤于动脑思考，学会学习，学会生活。在日常教学中，教师可以创造条件组织学生进行实地考察学习，也可以请专业人士进行指导，鼓励学生学习撰写实验报告。通过这些实践活动，学生可以在实践中不断成长，提高动手操作能力和创新能力。

2.3 用科技创新引领学生发展，提升学科能力

2023年江苏省中考试题非常关注科技前沿和发明创造，包括卫星发射、新材料的研发使用、太阳能和核能等新能源的利用等。物理来源于生活，学习物理是为了将来能够更好地为社会发展做出贡献。中学生需要知道我国乃至世界科技发展的前沿现况。在初中物理日常教学中，教师不仅需要加强学生对物理学基础知识的学习，还要注重培养他们的学科融合能力和跨学科实践能力。教师应计划性地引导学生了解现代科技前沿、发明创造、新材料的研发、新能源的应用等内容，以拓宽学生的知识视野。此外，教师可以推荐有价值的科普读物作为学生课外学习的补充，或者组织学生实地参观学习，有条件的地区还可以开展学生发明创造和动手制作类课程。

3 结语中考试题是初中物理教学的标杆，对教师的教学工作具有重要的指导意义。研究试题的考查意图，深入分析考题的核心素养，挖掘考题资源，有助于教师反思日常教学，形成基于学科核心素养的教学理念，从而提升教师的教学水平。［3］2023年江苏省中考物理试题立足于学科核心素养，强调学科融合与跨学科综合实践，融入情感态度与价值观，注重科学思维与科学方法，［4］试题具有创新性和开放性，引导教师关注教学方式，注重培养学生的学科关键能力。需要注意的是，以科技前沿、发明创造等素材编制的试题，更多以相关背景材料为依托，考查学生对物理知识的掌握情况，但考查的深度尚不足，对学生创新思维等关键能力的考查也尚不够充分。未来，这部分内容的考查应更加关注学生的问题解决、证据分析、交流讨论、反思评价等科学探究能力的培养。

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）［M］. 北京：北京师范大学出版社，2022：33-38．

［2］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）：2-8，14．

［3］廖洪钟，刘小丰. 基于物理核心素养导向的中考试题对教学的启示——以“2021年广东省初中学业水平考试物理试题”为例［J］. 物理教学探讨，2022，40（1）：43-45，80．

［4］杜明荣，高羽. 中考物理试题的价值引领目标分析［J］. 物理之友，2022，38（6）：62-65．

*基金项目：本文系淮安市教育科学“十四五”规划课题“学科融合理念下的主题式综合实践活动研究”（课程编号：2022GH089）的部分研究成果。