初中物理跨學科知識教學的應對策略

王莉 黃潁

摘要：本文從初中物理學科教育的重要意義入手，分析跨學科教育對學生會帶來怎樣的作用，會對學生綜合素質以及學科素養(yǎng)的提升發(fā)揮怎樣的作用，隨后分析初中物理跨學科教育的幾個重點方面和例子，分析如何構建跨學科知識教育的策略，以供參考。探索初中物理跨學科教育，既能夠激發(fā)學生的學習熱情，同時可以引導學生從一個不同的角度去看待所要學習的知識，并且一個學科的教學還能夠引導學生復習其他學科的知識，形成系統(tǒng)化學習的成效，有著積極作用。

關鍵詞：初中物理跨學科教學意義重點項目和例子落實策略

引言

設計師克萊門特·莫（Clement Mok）指出：未來10年將要求人們跨領域進行思考和工作，對于教育來說也是相似的概念。新課程理念也提出跨學科教學，STEAM教學方法本質上也是跨學科教育的體現。跨學科教學對教育而言有著非常積極的作用，跨越學科領域、跨越知識內涵，將具有關聯性的知識巧妙進行融合、拓展，就逐漸形成了教育一體化的概念，能夠給學生更好的學習體驗，激發(fā)他們的學習興趣，同時也能夠引導學生從系統(tǒng)化的角度去思考、學習甚至成長。在初中物理教學中開展跨學科教學，應以初中物理知識點為中心，向具有關聯性的化學、數學、生物等學科知識內容延伸。

一、跨學科教學的重要意義

（一）學科之間本就有緊密聯系

從科學探究的角度來看，物理和化學、生物是有關聯的，很多生物現象和物理現象，本質上都是物質內在原子、分子或化合物的化學性質發(fā)生了作用，也就是化學問題，一些物理研究現象又是生物作用的表現。從數學角度來看，數學的工具屬性，讓它在一切研究活動中都發(fā)揮著基礎作用。從物理學研究史來看，物理學又和歷史學有著關系。從物理學不同區(qū)域、不同時間的特征來看，物理和地理也會有關系。因此可以說，物理和其他學科有著較強的跨學科教學基礎條件，在教育一體化視野下，學科的邊際正趨向于模糊，打破傳統(tǒng)的教學模式，跨學科教育大有可為。

（二）能夠激發(fā)學生學習興趣

興趣教學已經是老生常談的話題了，學生在具有學習興趣的時候，他們的學習質量和學習效率會大大增加，課堂參與度也會更高，而如果沒有學習興趣，那么其課堂參與度低下、學習質量也會很差。單一的學科教育是單調的、枯燥的，而跨學科教學則是生動的、豐富的，能夠帶給學生更好的學習體驗，激發(fā)學生的學習熱情。因此，學校應該重視初中物理跨學科教學。

（三）能夠以系統(tǒng)的角度看待知識

以初中物理知識為核心，以化學、生物、數學、地理等相關學科為拓展，跨學科教學能夠讓學生從一個系統(tǒng)性的角度去看待科學，從一個不一樣的角度去看待數學知識的運用。通過跨學科教學，讓學生增加了多元化知識，在進行物理知識教學的時候也復習了其他學科內容，這是跨學科教學的根本意義。

二、初中物理跨學科教學重要項目和例子

（一）物理與化學跨學科

物理大多是宏觀的，化學卻是微觀的，表面上發(fā)生的物理現象，本質上都是物質內在原子、分子或化合物的化學性質發(fā)生了作用。因此，在初中物理教學時，將物理知識和化學知識有機結合在一起，帶領學生分別從宏觀表現以及物質微觀運動兩個方面來進行說明，勢必對學生有積極作用。

例如光譜、XRD、紅外、電鏡、核磁等一系列分析手段，都是物理理論的直接應用，卻也是化學元素發(fā)生的化學反應，在滬科版八年級“多彩的光”教學中，教師向學生滲透講解光譜知識，介紹紫外分光光度計、可見光分光光度計的知識，原子吸收色譜等方面的知識。它們是將復雜的光分解為光譜線的科學儀器，能夠用來分析被檢測物質的含量，而本質上就是待測物質和絡合元素發(fā)生絡合反應，產生絡合反應物，結合絡合反應物的光學特性，來判斷最初待測物質的含量。

例如，在物理的運動學、動力學講解的時候，可以結合化學學科講授。宏觀上運動學的知識，從微觀來說是物質原子、分子或化合物發(fā)生了反應，釋放出動能，動能做功，就使得物體發(fā)生運動。比如汽車安全氣囊，其內充斥的物體是硝酸銨，硝酸銨受到撞擊后會迅速分解成N2O氣體，迅速碰撞，產生向外的力，從而緩沖撞擊時慣性動能對駕駛員施加的向前的力，進而保護駕駛員。

例如，滬教版九年級《內能與熱機》教學的時候，最典型的就是燃料燃燒釋放能量然后做功。比如火箭燃燒產生熱能，熱能再轉化為動能，而微觀層面則是物質原子或分子發(fā)生反應釋放強大的化學能，化學能形成熱能。

再如在滬教版八年級《聲的世界》教學中，我們都知道聲音是振動產生的，它在固體中傳播速度最快，在液體中傳播速度次之，在氣體中傳播速度最慢，那么怎么從微觀角度來看待這個問題呢？因為聲音的傳播速度和物質內在的分子的緊密程度是有關聯的，內在分子密度越高，振動傳遞就快，而內在分子密度越低，振動傳遞就慢。固體中分子密度最高，因此聲音傳播速度快，反之氣體的分子密度小，傳播速度也就慢。

再如在《了解電路》的“電是什么”篇章，給學生舉電池的例子，電池是怎么產生和輸送電流的？就是因為有電壓的存在，出現了電位差，在電位差的作用下電子發(fā)生了定向移動。而從化學的角度來講，則是原電池正負極的元素發(fā)生了氧化還原反應，隨之導致正負極的元素化合價也發(fā)生了改變。

（二）物理和生物跨學科

物理學科也能夠和生物學科聯系起來，一些物理層面的解釋，同樣可以利用生物領域知識去進行。生物主要從細胞及以上層次的東西展開研究，生物的各項生命過程依賴于組成生物組織和生活環(huán)境的原子、分子和化合物的相互作用。例如，在滬教版《力與運動》教學中，可以滲透講解“生物力學”，生物力學的分析通常包括兩個大的方面，一個是運動學——也就是先不談力的因素只看關節(jié)運動的角度、速度等時間和空間的參數，二是動力學——也就是分析力與人體的相互作用。例如，在《聲音的傳播》教學中，我們都知道聲音是聲帶振動產生的一種特定的波，是以波的形式來表現的。在生物方面，這也就解釋了為什么動物都采用聲音來遠距離通信，物理結合生物，市面上開發(fā)出了骨傳導耳機，不用入耳，聲波引導，通過顱骨、頜骨等頭部骨頭的振動，從而將聲音傳到內耳。再如在第十七章《17.1磁是什么》教學中，給學生舉例磁場對生物的影響，以及生物所產生的磁場，比如地球磁場可以引導信鴿進行長距離定位。

另外，物理和生物的融合，也可以體現在實驗方面，物理實驗和生物實驗是有一定相似的，都非常精細，那么可以將其聯系起來。例如，UV法對蛋白質的含量直接測定，觀察其吸光值，光度計可以顯示出樣品的濃度。再如在《電從哪里來》教學中，可以帶領學生去做水果電池實驗。

（三）物理和數學跨學科

數學是一切科學研究以及項目實踐的基礎工具，在初中物理教學中，教師也可以和數學學科進行跨學科聯動，充實學生的思想認識，同時也讓課堂教學更具有趣味。例如在《運動的世界》教學中，勻速直線運動的xt圖像是一條斜向上的直線，涉及數學“斜率”“一次函數”的相關知識，勻變速直線運動的vt圖像也是一條斜向上或斜向下的直線，涉及數學“斜率”“一次函數”的相關知識。再例如《力的合成》《力的平衡》等知識，涉及數學對稱、平衡、三角形等知識。再如杠桿的平衡、電壓電流的計算等，物理的計算過程都是以數學的計算知識為基礎和工具的。探究杠桿的平衡條件實驗，使杠桿處于平衡狀態(tài)中，研究懸掛重物和力臂的耦合關系，需要作圖分析，也能帶學生回顧數學“統(tǒng)計圖”的基礎知識。

（四）物理和其他學科跨學科

物理可以和歷史學科結合起來，在物理的不斷發(fā)展中，涌現出一個又一個的優(yōu)秀物理學家，同時物理發(fā)展史也是波折的，經過歷代人的艱苦努力，才能造就出物理體系，例如亞里士多德的一個錯誤延續(xù)多年，越重的物體下落速度越快，而伽利略則用科學推理論證重物體和輕物體下落一樣快。同時也正是以伽利略實驗為基礎，牛頓提出了經典力學。再如物理史上的“波粒之爭”，在英國歷史的牛頓時代，牛頓堅持認為光是一種粒子，即粒子學說，而以胡克為代表的人堅持光是一種波動。再如16～17世紀是物理學發(fā)展的一個階段，稱為科學革命時期，以哥白尼、伽利略、牛頓為代表的近代科學在此時期產生。而此時社會經歷了文藝復興階段，資本主義產生。社會意識決定了社會存在，社會存在也催動社會意識形成。正是社會背景中人們思想開放、資本發(fā)揮需要技術支持，推動物理學蓬勃發(fā)展。

物理和地理學科結合起來，一些天文現象比如日食、月食、流星等，是太陽系運動所產生的，一些地理現象比如熱島效應、溫室效應、地球上水的三態(tài)變化等，都可以用物理知識去解釋。

物理和語文結合起來，常表現為一些民俗諺語，這些諺語背地里都是物理現象，是古人探索自然界的表現。比如“真金不怕火來煉”，是因為金的熔點較高，不容易熔化；比如“下雪不冷化雪冷”，是因為化雪是一個熔化過程，要吸熱，自然會讓溫度快速降低。

三、落實初中物理跨學科的策略

（一）明確跨學科教育任務，做好頂層設計

為了落實初中物理跨學科教學，從學校層面來說，需要做好頂層設計，將初中物理跨學科教學當作大事、要事來辦，提升初中物理教師的重視程度。如果教師重視程度不足，自然不會在初中物理跨學科教學中下功夫，效果自然會不盡如人意。此外，學校要做好監(jiān)督工作，出決策方案、出計劃書，學校檢查教師的備課、講課等情況，也聆聽學生反饋的意見，去了解初中物理跨學科教學的落實情況，加強頂層設計。

（二）堅持實現跨學科有效整合

圍繞“如何開好一次物理跨學科課程”這一目標，教師既要分析“教什么”的問題，同時也要探索“怎么教”的問題，要深入物理專業(yè)知識核心，這對于物理教師來說也是一次重大挑戰(zhàn)。專業(yè)教師要上得了講臺，要帶得出課堂，要講得出味道，要辦得好課程，要引經據典，也要引入時事，多措并舉。提倡實行案例教學法，結合實際案例來展開思想教育，往往更加有效。同時提倡不要將視野局限在教材之中，適當地給學生拓展性地講解一些跨學科的知識。比如講《溫度和物態(tài)變化》的知識，可以用物理層面的表面狀態(tài)變化去研究，也可以用分子層面的轉化作用來解釋，而分子層面的狀態(tài)轉化學生可能不了解，不過也可拓展性地講一講。再比如在《電池電流產生》的講解中，因為有電壓的存在，出現了電位差，在電位差的作用下電子發(fā)生了定向移動，也是原電池正負極的元素發(fā)生了氧化還原反應，可拓展性講解。

（三）組織教師學習與教研

學科的邊際正趨向于模糊，正在打破傳統(tǒng)的教學模式，讓學生從系統(tǒng)的角度去學習，這有利于激發(fā)學生學習熱情，并提升教學的有效性。這對教師來說也是一次重大挑戰(zhàn)，學校組織教師開發(fā)二次教材，組織教研會，同時加強教師隊伍培訓，同物理學科教師分享素材、分享經驗，或不同學科教師也可進行跨學科協(xié)同備課，都是可行的，讓教師能夠有充足的跨學科知識準備和教法研究，有條不紊地落實跨學科教學。

四、結束語

總之，在初中物理教學中，滲透化學、生物、數學、歷史、地理等知識，可講解的內容是比較多元的，同時不需要太過深入，既可以帶學生復習其他學科知識，也可以帶學生做好知識鋪墊，為后續(xù)學習打下基礎，還能提高他們的學習興趣，意義重大。

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責任編輯：趙瀟晗