基于初中物理學(xué)科融合性的研究

俞如東

摘 要： 初中物理與初中生物、化學(xué)在知識點上有許多融合的地方。但是分課課程的教學(xué)體系下，教與學(xué)注定存在諸多問題。如果能在物理教學(xué)中整合各學(xué)科的知識與技能，必能強化教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞： 學(xué)科融合性 初中物理 教學(xué)研究

我國初中階段是以物理、生物、化學(xué)等分科課程實施科學(xué)教育的。分科課程能讓學(xué)生更系統(tǒng)地學(xué)習(xí)相關(guān)知識，利于學(xué)生知識框架的建構(gòu)，易于組織評價。但是分科課程也存在不少缺點。首先各門學(xué)科各自為政，無法從大科學(xué)的角度解釋知識，不管是老師教，還是學(xué)生學(xué)，都缺少廣度和深度，甚至各學(xué)科在講述相同的知識點時，出現(xiàn)多種說法，讓教師和學(xué)生都無從下手。如果能在知識講解上，整合各學(xué)科的知識，不但能幫助學(xué)生理解，還能拓展學(xué)生的思維廣度，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度。下面我就從初中物理教學(xué)的角度具體談?wù)剬W(xué)科交融性的問題。

一、初中科學(xué)課程交融性內(nèi)容多，但學(xué)科間“各行其政”，教學(xué)效果不理想。

初中物理主要研究物質(zhì)的屬性、能量及運動規(guī)律。初中生側(cè)生于研究動植物的生命現(xiàn)象和規(guī)律及環(huán)境保護。初中化學(xué)主要偏向物質(zhì)的微觀組成和化學(xué)性質(zhì)及物質(zhì)變化的規(guī)律和作用方法。這三門科學(xué)課程雖然學(xué)科研究方向不同，側(cè)重點不同，但作為以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，必然在知識技能等方面存在大量交集。例如初中生物涉及的“耳朵的結(jié)構(gòu)和聽覺”“眼球的構(gòu)造和視覺”“顯微鏡的使用”等都能在初中物理中找到相關(guān)知識。而初中物理中提及的“溫室效應(yīng)”“物質(zhì)構(gòu)成”“導(dǎo)體與絕緣體”等都能在初中化學(xué)中找到蹤影。

雖然各學(xué)科交叉的內(nèi)容很多，但是不同學(xué)科解釋不同，造成學(xué)生認識上的混亂，也讓老師無所適從。如初二物理“走進分子世界”中提到，物質(zhì)由大量分子組成，分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)最小的微粒。而在初三化學(xué)教材中提到，世界上千千萬萬種物質(zhì)都是由原子、分子和離子構(gòu)成的，并用表的形式給出了具體實例。由分子構(gòu)成的物質(zhì)有氧氣、氫氣、水等，由原子構(gòu)成的物質(zhì)有金剛石、汞等，由離子構(gòu)成的物質(zhì)有氯化鈉等。物理上認為物質(zhì)都是由分子組成的；而化學(xué)上則認為物質(zhì)有的由分子構(gòu)成，有的由原子構(gòu)成，有的由離子構(gòu)成。

二、發(fā)揮各學(xué)科的優(yōu)勢，科學(xué)整合多學(xué)科知識，強化教學(xué)效果。

初中物理、化學(xué)、生物在學(xué)科研究上各有其特點，初中物理重在指導(dǎo)學(xué)生建立科學(xué)模型和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)分析方法，初中化學(xué)強調(diào)對自然現(xiàn)象的細節(jié)分析，而初中生物更注重以人為本的研究理念。如果能夠?qū)⑷N課程內(nèi)容科學(xué)整合，則既能使學(xué)生得到更全面更科學(xué)的知識體系，又能培養(yǎng)學(xué)生綜合性的科學(xué)研究方法，進而提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

比如在講授初二物理“人的眼球”的相關(guān)內(nèi)容時，不少學(xué)生不約而同地說：“老師，我們生物上已經(jīng)學(xué)過了?！甭牭綄W(xué)生的回答，我并不感到意外，生物和物理學(xué)科在內(nèi)容上本就有很多交集。于是我饒有興趣地請幾個學(xué)生談?wù)剬θ搜矍虻恼J識。從學(xué)生的回答中可以看出，學(xué)生對眼球的基本結(jié)構(gòu)是了解的，也知道由于用眼不衛(wèi)生導(dǎo)致近視眼，但是學(xué)生并不能詳細解釋近視眼的成因。課后我找來八年級生物課本，找到相關(guān)章節(jié)。書中提到由于長期不注意用眼衛(wèi)生，使晶狀體的凸度變大，經(jīng)晶狀體折射形成的物像落在視網(wǎng)膜的前方，從而看不清物體。為了說明相關(guān)知識，教材中設(shè)計了實驗探究。參照模擬眼球成像的實驗，當(dāng)白紙板上出現(xiàn)一個清晰、倒立、縮小的物像時，固定蠟燭、透鏡的白紙板的位置，然后把透鏡換成一個凸度稍大的凸透鏡，觀察白紙板上蠟燭的物像有什么變化，接著左右移動白紙板，直至白紙板上再次出現(xiàn)一個清晰的物像為止。當(dāng)透鏡的凸度增大后，如果不移動白紙板，那么白紙板上的物像就會模糊不清。仔細研究該探究實驗，發(fā)現(xiàn)實驗設(shè)計存在一個問題。即實驗中出現(xiàn)兩次的凸度，學(xué)生頭腦中沒有直觀認識。兩個凸度不同的凸透鏡在外觀上并沒有明顯差別，這就造成學(xué)生不理解晶狀體形狀影響視力的原理。如果將普通的凸透鏡換成物理光學(xué)實驗中的水凸透鏡，該問題就迎刃而解了。水凸透鏡是用薄膜充入水后制成的（與注射器相連，注射器里有少量水）。當(dāng)用注射器向水凸透鏡注水，凸度增大，如果從水凸透鏡里吸水，則凸度減小。改進后，不僅實驗現(xiàn)象明顯，而且學(xué)生很容易理解并記憶。

反觀初中物理解釋近視眼成因的章節(jié)，也是利用實驗探究說明原理的。物理教材中采用與生物教材中類似的實驗器材，有光具座、蠟燭、凸透鏡、凹透鏡、光屏等。首先將凹透鏡放在凸透鏡前，點燃蠟燭，在光屏上找到蠟燭清晰的像。此操作模擬近視眼患者戴近視眼鏡矯正的情景。接著摘下凹透鏡，左右移動光屏，再次找到清晰的像，從而得出近視眼成像在視網(wǎng)膜的前方。通過探究，學(xué)生能夠深刻認識近視眼的成像情況和近視眼鏡的作用，但對近視眼成像在視網(wǎng)膜前方并沒有說明。而生物教材中的實驗設(shè)計，通過改變凸透鏡的凸度對近視眼成因有非常明確的解釋。既然生物教學(xué)中已經(jīng)提及，物理教學(xué)中是不是就應(yīng)該舍去這部分，只字不提呢？如果物理教學(xué)中，能從光學(xué)折射的角度重新闡述了晶狀體形狀的變化造成成像點的變化，即晶狀體越凸，像點越近，晶狀體越平，像點越遠。學(xué)生再結(jié)合生物教學(xué)中講到的睫狀肌的作用就是拉伸與收縮就是改變晶狀體形狀的，才能深刻理解近視眼就是用眼不衛(wèi)生，睫狀肌長時間收縮，功能下降。造成遠看物體時，晶狀體仍然比較凸，像點移到視網(wǎng)膜前方，形成近視眼。通過改進，學(xué)生提升了知識的認識水平，也增強了對物理學(xué)科的興趣，教學(xué)效果顯著。

三、學(xué)科整合不能為了整合而機械式整合，防止低效教學(xué)。

固然學(xué)科整合有這么多的優(yōu)勢，也能極大地提升教學(xué)效果，但是如果一味以學(xué)科整合為目的，生搬硬套地將各個學(xué)科內(nèi)容和教學(xué)方法摻合在一起，往往適得其反。比如在初中物理講授“聲音如何在空氣中傳播”時，只需要讓學(xué)生了解聲音從聲源處通過介質(zhì)傳到人耳。而對人耳的構(gòu)造也只是局限于鼓膜等主要器官。而初中生物在講授此內(nèi)容時，重在講授人耳的詳細結(jié)構(gòu)，忽略聲音傳播的物理過程。如果把兩個學(xué)科的相關(guān)內(nèi)容結(jié)合，拼湊成一個整體，則使教學(xué)內(nèi)容超過了課時要求，同時忽視了物理教學(xué)的重點，教學(xué)效果大打折扣。