學科融合，深度學習

張國勤

【摘要】高中時期的物理知識占據比較重要的位置，學生學習物理知識是一大重難點.教師在教學中進行了各種探索，總結了非常多的教學經驗，運用滲透學科融合的策略，能夠促使學生深度學習，提高學生的科學素養.本文從學科融合的角度分析高中物理跨學科教學的有效策略，希望可以為學生滲透科學素養，助力學生深度學習.

【關鍵詞】高中物理;深度學習;課堂教學

在傳統教學活動中，很多教師都沒有認識到學科融合的重要性，部分教師固步自封，這也使物理教學止步不前.在創新教學指導思想下，教師積極結合學科融合搭建深度學習環境，在跨學科視角下指導學生深入思考與實踐，在充分借鑒學科知識的情況下幫助學生獲得學習能力的有效提升，在跨學科學習視角下希望可以在高中物理課堂構建教學新模式，突破傳統教學的限制，在深度學習環境中有效激活學生的內在潛能，保障學生科學素養的提升.

1 物理與數學融合，激發科學探究興趣

物理學科是一門揭示自然規律的重要學科，在這門學科中有很多抽象的內容需要學生理解.數學是培養學生抽象思維的重要載體，在探究物理知識的過程中經常要應用到數學知識，這也體現出物理學科與數學學科的關聯性.在學科融合視角下推動物理與數學的有效融合，打造多元課堂激發學生的科學探究興趣.物理教師要積極進行課前準備，在解析物理知識時引入數學學科思維，考慮在教學活動中如何滲透數學思維，發揮數學為物理服務的價值，有效提高學生的邏輯思維能力和數學應用能力，促進數學與物理學科的融合［1］.

例如 在計算燈泡的體積時，如果單純結合公式很難得出正確的結果，而將燈泡浸入水中測量水面體積差，就可以間接得出燈泡的體積，這一過程也鍛煉著學生的思維轉換能力，考驗學生是否可以靈活應用所學知識分析問題、解決問題，在學習物理知識和解決物理問題的過程中拓展學生的學科思維，基于學科融合提高學生的整體學習水平.在解決物理問題的過程中，無論是在整體上還是細節上都考驗著學生的數學思維，只有學生能夠將數學知識遷移應用到解決物理問題中，才能真正實現跨學科融合教學，有效提高學生的物理學科核心素養.

又如，在學習“力的分解”這部分內容時，要想解決力的分解問題，就要求調動學生的逆向思維，通過力的合成去探索力的分解，如此才能在思維轉化下實現知識轉化，提高學生的問題解決能力.在物理課堂加減法是物理學科的逆運算，這類數學思想也同樣適用于物理學科學習，許多物理問題都需要逆向思維才能全面分析，學生具備逆向思維能力就能在解題中事半功倍，教師要注重對學生逆向思維的培養［2］.

2 物理與化學融合，獲取豐富科學知識

物理與化學同屬科學文化知識，在幫助學生了解自然現象，培養學生科學探究意識的過程中發揮著重要作用.在高中物理學科中，學生接觸到的內容有很多蘊含著豐富的化學知識和化學思想，這也是學科融合的重要契機.在物理課堂積極滲透化學知識，可以引導學生結合微觀視角了解自然界中不同的物質.教師應結合學生的實際指導學生探索物理知識，使學生在分析物理問題的過程中更加多元化，在物理課堂教師要引導學生應用化學知識解釋物質變化的本質，深化學生的理解和認知，有效提高學生的整體學習水平.

例如 在物理課堂針對“電荷守恒定律”這部分內容教學時，教師可指導學生結合已掌握的化學知識解決物理問題，在課堂上結合教學內容為學生布置如下任務：“寫下鐵和稀鹽酸溶液反應的化學方程式及離子方程式，在課堂隨機點名兩位學生在黑板上書寫，完成后指導學生觀察這兩個式子，討論電荷是怎樣轉移的，反應前后電荷的總量有無發生具體變化？”物理知識的探索也是培養學生觀察探究能力的過程，學生經觀察了解到“鐵電荷轉移給氫離子”就是反應的基礎，在整個反應當中，電荷的總量沒有出現變化.學生結合自己所學化學知識，歸納出化學反應后的生成物呈現中性的原因.

又如，高中物理教師在講解關于“電流、電動勢”的知識點時，可融入化學原電池的內容，可以加強物理和化學知識的融合，創設深度學習情境，培養學生的探究能力［3］.

3 物理與地理融合，掌握科學研究方法

3.1 運用物理知識，解釋地理現象

大部分地理知識中都蘊涵著一些規律，這些規律具有一定的復雜性特點.部分地理現象要借助物理學科的知識點才能夠解釋.所以，教師在高中物理學科教學過程中，需要將地理知識和物理知識進行融合，幫助學生熟練掌握科學研究的方法.

例如 在學生學習“地球公轉速度產生的影響”這部分地理知識點的過程中，先讓學生仔細學習教材當中的知識點，其中春分點和秋分點將地球的公轉軌道分為兩大部分.一般地，在北半球當中，夏半年一共包括186天，冬半年一共包含179天.那么為什么會出現這種日數之間的差異呢？學生在解決這個問題的時候，可以借助物理知識的幫助.在教學中，教師要給予學生一定的引導，幫助學生比較時間，結合“路程＝速度×時間”的物理相關知識點，根據對比路程、速度等不同要素間的差異，得到最終的答案.

3.2 創設教學情境，夯實學習基礎

物理規律本身具有抽象性的特征，學生們學習起來較為吃力.而地理現象較為直觀，得到眾多抽象規律的支持.高中物理學習中，教師能夠借助地理知識為學生創設情境，促使學生從感性過渡到理性，在很大程度上提高學習效率.

例如 在“動能”知識的學習過程中，地理學科可以為學生提供流水地貌的景觀、空間分布圖等資料，如科羅拉多大峽谷圖，提供給學生學習情境.教師要求學生先仔細對圖片景觀進行觀察，并且講一講所觀察到的景觀的特征，結合圖片分析形成科羅拉多大峽谷的具體原因，從而促使學生深入理解“速度是影響動能的主要因素”的知識點.

又如，教師在課堂教學中為學生們呈現出我們國家的地形圖片和年降水量圖片，要求學生分析“我們國家哪些地方流水動能較大，哪些地方流水動能較小？”教師結合物理知識得到最終的答案，幫助學生認識到勢能和動能轉化關系的知識［4］.

4 物理與通用技術融合，培育科學思維

4.1 創設物理實驗

高中時期開設通用技術學科課程的目的是要解決實際問題.教學重點是讓學生運用合理的技術手段來改造自然，在這個前提條件下努力追求，希望可以有所發明.而高中物理學科的教學目的是要探索未知的問題，教學重點是為了幫助學生認識自然，促使學生發現自然知識.因此，高中物理實驗教學與通用技術之間的良好融合，能夠回答出知識形成過程，還更關注探索知識創新的各種可能性.

例如 在教學通用技術學科的“技術與設計”的內容時，需要學生制作模型，動手制作臺燈，其中會涉及物理學科的電路連接、開關連接等知識.所以，在這個實驗當中，需要把物理學科和通用技術學科良好融合在一起，利用通用技術知識為物理實驗提供幫助，促使學生在通用技術的理論和實踐的支持下，增強學生的物理實踐操作能力.

4.2 開展物理建模

高中物理學科知識和通用技術學科知識的有機結合，其中開展物理建模就是一種有效的融合方法.通過開展物理建模的方法能夠幫助學生更深入理解物理知識，從全新的視角激活學生的物理學科思維.

例如 教師為學生講解關于“自由落體運動”相關知識點的過程中，教師采用物理建模的方法，把通用技術學科知識點融入進來，把原本較為抽象難懂的物理知識點變得形象易懂.這樣一來，通過把物理知識和通用技術學科知識進行融合，可以幫助學生更高效地學習.在生活當中，空氣中會出現阻力，伴隨著位置的變化，重力常數也會出現變化.所以，結合實際情況，根本不會出現真正的自由落體.在教學這部分內容時，借助物理建模的方法，融入通用技術學科知識，可以幫助學生更快速理解物理知識.

因此，高中物理學科和通用技術學科之間的良好融合，可以提高學生物理知識學習的有效性.學生學習自由落體的物理學科知識過程中，借助通用技術學科知識，就可以更容易為學生呈現出來相關知識點.詳細地講，高中物理教師在跨學科教學過程中，借助通用技術的內容，要求學生選擇出一張金屬片、一張紙，從相同的高度上往下放，從實際生活當中獲取的經驗來看，學生們認為金屬片先落地.而如果把紙片揉成一個紙團，那么依然延續之前的實驗條件，會發現金屬片和紙團基本上以相同的時間落地.在高中物理跨學科教學實踐過程中，把物理知識和通用技術知識相融合，可以讓學生獲取更多的知識，提高學生的學習效率，促使學生深度學習.

5 物理與政治融合，樹立科學探究精神

要想推動學科融合的有效落實，就要準確把握各學科的基礎內涵，物理學科作為一門自然科學，無論是在知識結構還是解題方法上都體現出嚴謹務實的特點，對學生的邏輯思維提出了較高要求，在為學生傳授知識的過程中，還要結合素質教育視角挖掘物理學科的隱性教育資源.物理學科包含的物理知識、物理方法、物理技能都是無數專家學者廢寢忘食研究論證的結果，在這一過程中充分體現出物理研究者孜孜不倦的求真精神，揭示了物理學者對真理的追求，這些資源有益于幫助學生樹立偉大的理想信念，教師結合課程思政視角挖掘物理學科的隱性教育資源，融入政治學科可豐富物理課堂內涵［5］.

例如 在物理學科漫長的發展歷程中，法拉第數十年研究磁生電的奧秘，第谷、開普勒耗盡畢生精力總結出行星運動規律，物理學家研究真理的故事是落實立德樹人的重要資源，亦是物理與政治融合的有效銜接點.物理教師在教學活動中提前整理相關的教育資源，為學生介紹物理科學史發生的名人故事，幫助學生了解科學發展的曲折歷程，可以培養學生的科學探究意識.在學科融合視角下，教師應設計問題推動學生思維發展：“請問人類對世界的認識是生而知之嗎？人類對世界的認識從何而來？”物理教師整合政治學科的資料闡述物理知識，幫助學生以發展的視角分析物理學科，在深入探究的情境中不斷超越自身向前發展.最后，教師為學生介紹《中華人民共和國科學技術進步法》，幫助學生了解到黨對青年學生的諄諄教誨，鼓勵學生在科學道路上樹立起追求真理、勇于創新、深入探究的科學價值觀，在深度學習視角下為推動中華民族偉大復興不懈努力.

6 結語

總而言之，高中物理教師在跨學科教學過程中，要始終秉持開放的教學理念，主動積極進行教學策略的探索，對教材內容展開深入分析，結合學生的實際發展情況，靈活多變地運用多種方法，把物理學科和數學學科、化學學科、地理學科、通用技術學科、政治學科進行融合，加深學生對物理學科知識和其他學科知識間的認識.在跨學科教學的支持下，把物理知識滲透到學生的實際生活當中，強化學生靈活運用所學知識點的能力，通過學科融合的方法，培養學生的科學素養，促使學生深度學習，加快高中物理教學改革進程.

【本文系南通市教育科學“十四五”規劃2022年度課題《為科學素養而教：基于跨學科概念的高中物理教學優化研究》（課題立項編號：GH2022079）研究成果】

參考文獻：

［1］李俊成.在高中物理教學中培養學生的跨學科素養［J］.江蘇教育，2020（91）：56-60.

［2］陳涵.淺談跨學科思想方法在高中物理教學中的融入［J］.湖南中學物理，2020，35（08）：8-9.

［3］繆亞軍.高中物理跨學科教學的內容與方法探討［J］.數理化解題研究，2019（33）：49-50.

［4］肖敏.共生理念下的跨學科教學探討［J］.物理之友，2019，35（07）：9-11.

［5］張玉濱，王紅旺，王敏.論高中物理教學跨學科知識教學的應對策略［J］.教育教學論壇，2018（21）：248-249.