摘要：本文以人民教育出版社、北京师范大学出版社、上海科学出版社和山东科学出版社的初中物理教材《电功与电力》章节为研究对象，采用文本分析法从学科来源、呈现位置、设置目的、知识深度四个维度对交叉学科内容进行比较分析。研究结果表明，初中物理教材的交叉学科内容以理工融合为主初中物理功率教学反思，在正文和栏目中呈现频率较高。但大部分交叉学科知识内容对学生认知水平要求较低，在知识深度和广度上还有很大的发展空间。为此建议物理教材后续修订可以适当提高交叉学科内容的深度和广度，将交叉学科内容有机融入科学探究环节的设置中，促进学生个性的充分发展。
关键词：跨学科内容；初中物理教材；电功；电功率
当今世界正经历百年未有之大变局，新一轮科技革命和产业变革正在重塑世界，教育也发生着根本性变革。各国都把“培养全面发展的高素质创新人才”视为提升国家核心竞争力的关键。然而，在以分学科教学为主的我国基础教育中，各学科体系相对封闭，单一学科知识难以满足创新人才培养的需求。国际经验表明，跨学科学习是培养学生整体性科学理解、融合多学科理念的重要途径，也是提高人才培养质量的重要举措。
在世界教育变革背景下，我国基础教育课程改革全面深化，强调课程的综合性、实践性，明确“跨学科学习”的实践要求。2022年4月颁布的《义务教育物理课程标准（2022年版）》（以下简称新课标）也首次将“跨学科实践”纳入课程内容，作为实现“课程一体化”的解决方案之一。这也进一步体现了跨学科学习的重要性。教材是教师教学、学生学习的主要依据，是贯彻新课标基本理念、实现创新人才培养目标的重要载体。新课标在教材编写建议中提出“要注重教材内容的综合性、跨学科性和实践性”，跨学科整合重要思维模型，创造多元思维模型。 为此，本文立足于新课程标准的理念，对我国现行初中物理教材中交叉学科内容的体现进行探究，以期为后续教材中交叉学科内容的编写提供一定的参考。
1 研究设计
1.1 研究对象
初中物理中“电功与电力”章节与实际生活联系紧密，具有较强的综合性和实践性，渗透着能量转换的物理概念。考虑到出版社的权威性、版本的新旧程度、关注度和使用度，本文以“电功与电力”章节为例，选取人民教育出版社、北京师范大学出版社、上海科学出版社和山东科学出版社4个版本的初中物理教材，进行跨学科内容的比较研究
1.2 跨学科内容比较框架
通过对相关文献的回顾与分析，本文构建了初中物理教科书跨学科内容比较框架，包括学科来源、呈现位置、设置目的、知识深度四个维度，如表1所示。
在学科来源维度上，依据《中华人民共和国学科分类与代码》国家标准（2009年版）进行学科分类，包括5个学科大类及其下设的62个一级学科。在呈现位置维度上，根据教科书的内容设计和编写特点，将教科书分为4类，正文是教科书的主体部分，其他部分是对正文的补充说明，包括导论、脚注等。在设置目的维度上，结合物理知识的特点，从5个方面探讨了物理教科书中交叉学科内容的教育功能。在知识深度维度上，基于布卢姆教育目标分类法的认知域确定交叉学科内容的认知层级，为每个层级赋值1~6，将各层级知识点占总知识点的百分比乘以相应的赋值，量化知识深度；[7]
式中，“”为认知层次，为该层次知识点占全部知识点的百分比。
1.3 编码过程
以北师大九年级物理教材中“半导体发光二极管灯”内容为例，具体讲解了编码过程。 教材指出：“LED光源可利用红、绿、蓝三原色原理，在计算机技术控制下，三色可有256级灰度，并可任意混合初中物理功率教学反思，产生=”本段呈现的是物理学与生物学、数学、电子与通信技术等学科的交叉。在统计学科来源时，三门一级学科均按1计。同时，在五大类中，生物学、数学属于“自然科学类”，数值按2计，电子与通信技术属于“工程技术科学类”，数值按1计。在呈现位置上，上述内容呈现在教材的“阅读材料”栏目中，“栏目”按1计。在设置目的上，上述内容为拓展介绍电阻器的实际应用及其对社会发展的影响留学之路，“知识扩展”按1计。 1、在知识深度方面，根据教师用书，将上述内容的跨学科知识点确定为：“了解半导体发光二极管灯的优势和发展及其在节约能源、保护环境方面的重大意义”。根据关键词“了解”，判断其认知水平要求为“记忆”，对应深度赋值为“1”。
编码工作由2名中学一线教师和2名研究生共同完成，计算4名编码员的统计结果，协同系数大于0.8，表明编码数据具有良好的内部一致性。对于编码过程中出现分歧的数据，团队成员多次进行分析讨论，并达成共识。
2 结果与讨论
统计结果显示，在“电工与电力”章节中，人教社、北京师范大学出版社、上海科学出版社和山东科学出版社四个版本教材的交叉学科内容分别有11项、10项、6项和14项。下面从四个维度对涉及的交叉学科内容进行具体的比较分析。2.1学科来源比较从学科分布广度来看，四个版本教材中的交叉学科内容共涉及24个一级学科。其中，人教社、北京师范大学出版社、上海科学出版社和山东科学出版社分别涉及14项、14项、7项和19项一级学科。上海科学出版社的一级学科种类相对较少，这与其交叉学科内容数量最少有关。如表2所示，四个版本教材的交叉学科内容在学科选取上呈现出不均衡的特点。 仅有山东科学出版社的教材覆盖了所有门类，其中物理学与工程技术科学的交叉最多，其次是自然科学与人文社会科学，医学科学和农业科学的交叉最少。总体来看，四个版本的交叉内容都比较少。新版教材的交叉学科内容选取更加注重理工结合，注重学生科学思维的培养。
从一级学科分布类别来看，物理与数学、物理与电力与电气工程的交叉学科在教材第4版中均有涉及，且数量相对较多。数学作为自然科学的基础，是物理学习中不可缺少的工具。电力与电气工程是物理知识在实际生活和工程实践中的应用，强调物理与生产生活的联系。此外，教材第4版还注重物理与历史的联系，通过介绍焦耳为探索热与功的关系而进行的数百次实验，让学生从科学史中了解到科学探索的艰辛，认识到科学是一个不断探索、不断发现的过程，有助于学生在理解科学知识的同时，培养坚持不懈的科学态度。
分析中发现，教材中交叉学科内容多以隐性形式呈现，但显性关键词更利于学生在学习物理的基础上认识到所学知识与其他学科的联系。如人教版教材在正文中以“内部电子电路计算电能，读数由液晶板显示”等文字介绍和说明IC卡电能表的工作原理，学生可将关键词“电子电路”与一级学科“电子与通信技术”联系起来，体会物理知识的广泛应用。
2.2 呈现位置比较
如表3所示，四版教材中交叉学科内容的分布特点总体相似，主要集中在正文和专栏部分，占比为80.5%，针对性较强，而练习等部分涉及交叉学科内容较少。
在正文中，涉及交叉学科内容的知识主要是介绍或解释相关概念。例如，在本章的第一节中，第4版教材从电池、发动机等将不同形式的能量转换成电能的日常生活用品入手进行教学，学生容易理解，为学生学习后续知识起到“脚手架”的作用。人民教育出版社、北京师范大学出版社、上海科学出版社和山东科学出版社教材的栏目分别为9、9、6、8栏，而包含交叉学科内容的栏目分别为1、3、2、5栏，栏目设置较为简单。涉及交叉学科内容的栏目大致可分为“讨论与实践”类，如人民教育出版社的“思考与探讨”，以及“拓展与应用”类，如北京师范大学出版社的“科学之窗”，分别涉及6个和10个交叉学科内容。 “讨论与实践”类设置的交叉内容多与实际生活相关，巩固相关知识的学习；“拓展与应用”类主要从科学发展、科学发明、科学家的杰出贡献等角度呈现交叉内容，体现知识的应用性。
练习中交叉学科内容较少，主要作为练习背景，使学生体会到物理与生活的密切联系，但大多缺乏相关交叉学科知识的直接运用；其他部分的交叉学科内容主要设置在章节导言和旁注中，以形象化的语言引入新课教学或对相关知识进行讲解。
2.3 设置目的比较
从表4可以看出，4个版本的教材均最重视利用跨学科内容引入新知识、拓展知识面，占比合计为68.3%。但4个版本的教材均未设置实验探索方面的跨学科内容。此外，在其他4个设置目的上，人民教育出版社和山东科技出版社比北京师范大学出版社和上海科技出版社更为均衡。
在引入新知识方面，教材第4版利用跨学科内容创设情境，引导学生从已有的知识和生活经验出发，进入相关知识点的教学。例如，工业和农业中使用的电器的功率比普通电器大得多，因此引入“千瓦”这个单位，方便学生从实际角度理解，建立物理概念。在讲解描述方面，教材主要利用跨学科内容补充相关知识点的介绍，如通过电热在生产中的使用、电脑风扇的作用等讲解电热的使用和预防，更加通俗易懂。在知识扩展方面，教材通常以图文并茂的形式介绍相关知识的实际应用，拓展学生的思维。例如，用图片展示常见的电器，用文字介绍电流热效应在科研、生产和生活中的广泛应用，增强了学生的生活体验，引导学生将所学的物理知识与实际情境联系起来。 在巩固应用方面，这部分交叉内容一般出现在一个知识点或一段内容的末尾，渲染相关问题的背景，体现物理学的实用性。
2.4 知识深度比较
第4版教材中交叉内容对学生认知水平的要求只涉及前4个层次，各层次所占比例如图1所示，不难看出第4版教材更侧重于记忆层次，对理解层次和应用层次的要求较低，对分析层次及以上层次几乎没有要求，即作为学生必须掌握的知识点的交叉内容相对较少。
根据深度计算公式，人教社、北京师范大学出版社、上海科学出版社和山东科学出版社教材的跨学科知识深度分别为1.70、1.40、1.83和1.69。其中，人教社、上海科学出版社和山东科学出版社教材的知识深度较高，对学生的学科思维要求较高；而北京师范大学出版社教材的知识深度较低，更注重教材的基础性。这一结果也可以通过教材正文中学生必须掌握的跨学科内容的呈现位置和占比来解释。
3 研究意义
通过以上对第4版教材《电功与电力》章节中交叉学科内容的横向比较分析，发现交叉学科内容量总体上比较少，学科融合范围比较有限。同时，教材中设置的交叉学科内容多以背景形式出现，与其他学科的联系没有充分体现。知识深度较低，呈现分布不均，练习等部分所占比例极少。第4版教材在实验探索方面没有设置交叉学科内容。为此，本文秉承交叉学科的思想与理念，对我国初中物理教材后续的修订与完善提出如下建议。
（1）拓展跨学科内容的广度和深度
如前所述，第4版教材中的交叉学科内容量较少，多为理工科融合，而理性思维与感性表达交织的产物，是21世纪人才不可或缺的要素。[为此，在编写教材时可以适当增加交叉学科内容量，增加物理与人文、农学、医学等学科的联系，促进学生的全面发展。同时，交叉学科内容多以背景形式出现，知识深度相对较低。交叉学科不仅是知识的飞跃，更是思想方法上物理与其他学科的融合。因此，在设计交叉学科内容时，教材可以适当增加适合其他学科学习物理的思维方法。 例如可以涉及新的表征方法的转换、思维方法的不同组合等。[为提高学生的跨学科思维能力，还可以设置知识可扩展的跨学科案例，不仅能激发学生的求知欲望，还能为不同层次的学生提供进一步深化和扩展知识学习的机会。
（2）重视跨学科知识的探索和应用
实验探究是学习物理的必要基础，交叉学科教育的本质是让学生在完成交叉学科项目或解决实际问题的过程中锻炼和培养创新意识和交叉学科素养。新课标在对学生交叉学科实践的评价建议中也从科学探究能力的维度提出了评价建议。为此，在编写教材时，应增加以实验探究为目的的交叉学科内容，让学生学会综合运用相关学科的研究方法和学习方法，运用多学科知识和跨学科思维分析问题、解决问题，体验完整的实验探究过程。此外，练习是学生巩固和运用所学知识的重要途径，新课标也提出“练习设计要联系实际，注重情境创设，有针对性、有层次性”。 为此，教材可以在练习中增加交叉学科内容，从背景的角度进行介绍，并适当设置相关交叉学科内容的直接应用，将物理知识与其他学科知识以一题多用的形式融合，让学生在全面解决问题的同时，感受到物理知识的广泛应用。
看完之后：
一开始觉得教材分析比较对于一线老师来说有点遥远，毕竟平时都是在课堂上讲课，缺乏理论深度。转念一想，其实一线老师在教材分析比较方面有很多优势，熟悉教材内容，理解教材的意图，有切身的实践经验，清楚学生对这部分内容的反馈，这些都是优势。
比较不同教科书的内容也为那些想要撰写跨学科论文或基于项目的论文的人提供了材料。