指向跨學(xué)科實(shí)踐的教學(xué)設(shè)計(jì)

摘" 要：本文嘗試提出一種教學(xué)設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)以“可以從哪些方面減小噪聲對(duì)馬路邊居民的影響”這一真實(shí)問(wèn)題作為貫穿整節(jié)課的主線，以制作“防噪小屋”作為任務(wù)導(dǎo)向，通過(guò)布置一系列任務(wù)，在學(xué)生解決問(wèn)題的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)物理、工程、數(shù)學(xué)和美術(shù)的學(xué)科融合。該設(shè)計(jì)體現(xiàn)了跨學(xué)科實(shí)踐的活動(dòng)性、問(wèn)題性和學(xué)習(xí)性原則，有助于提高學(xué)生跨學(xué)科運(yùn)用知識(shí)、分析和解決問(wèn)題、動(dòng)手操作和交流協(xié)作的能力，幫助學(xué)生加深對(duì)噪聲知識(shí)的理解。

關(guān)鍵詞：跨學(xué)科實(shí)踐；噪聲；真實(shí)問(wèn)題；防噪小屋

跨學(xué)科融合已經(jīng)是當(dāng)前社會(huì)實(shí)踐的必然要求，也是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的方向。［1］在此背景下，《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《課程標(biāo)準(zhǔn)》）增加了跨學(xué)科實(shí)踐主題，包括物理學(xué)與日常生活、物理學(xué)與工程實(shí)踐、物理學(xué)與社會(huì)發(fā)展三部分。跨學(xué)科實(shí)踐是指基于物理學(xué)科視野，以日常生活、工程實(shí)踐、社會(huì)發(fā)展等熱點(diǎn)話題為切入點(diǎn)，創(chuàng)造真實(shí)的問(wèn)題或項(xiàng)目情境，綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)開(kāi)展探究，最終回到物理學(xué)科的范疇去審視問(wèn)題的一種學(xué)習(xí)方式。［2］開(kāi)展跨學(xué)科實(shí)踐能夠促使學(xué)生掌握跨學(xué)科知識(shí)，形成跨學(xué)科問(wèn)題解決意識(shí)，培養(yǎng)分析解決問(wèn)題的綜合能力與知識(shí)內(nèi)化能力，并在現(xiàn)實(shí)生活中進(jìn)行遷移應(yīng)用，為學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)、成長(zhǎng)為創(chuàng)新型人才打下基礎(chǔ)。［3］

雖然已有一些研究進(jìn)行了跨學(xué)科實(shí)踐設(shè)計(jì)，但是這些設(shè)計(jì)主要關(guān)注日常生活、工程實(shí)踐或社會(huì)發(fā)展中的某一點(diǎn)，缺乏將三者融合于教學(xué)之中的設(shè)計(jì)。整體來(lái)，目前已有的研究對(duì)于落實(shí)《課程標(biāo)準(zhǔn)》跨學(xué)科實(shí)踐主題還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，如何有效設(shè)計(jì)跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)成為亟待解決的難題。本研究以人教版物理教材八年級(jí)上冊(cè)“噪聲的危害和控制”章節(jié)為例，嘗試進(jìn)行跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)將以“如何減小噪聲對(duì)馬路邊居民的影響”這一源于真實(shí)生活的物理問(wèn)題作為貫穿教學(xué)的主線，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用物理、工程、數(shù)學(xué)、美術(shù)等學(xué)科知識(shí)制作“防噪小屋”，以實(shí)現(xiàn)物理學(xué)與日常生活、工程實(shí)踐、社會(huì)發(fā)展的全面深度融合。

1" “噪聲的危害和控制”教學(xué)分析與目標(biāo)設(shè)計(jì)

1.1" 教學(xué)基本情況分析

“噪聲的危害和控制”知識(shí)點(diǎn)位于人教版八年級(jí)上冊(cè)第二章第4節(jié)，屬于“運(yùn)動(dòng)相互作用”大主題下的二級(jí)主題“聲和光”。本節(jié)綜合了先前所學(xué)的聲音的產(chǎn)生、聲音的傳播等知識(shí)，包含噪聲的來(lái)源、噪聲強(qiáng)弱的等級(jí)和噪聲的危害及控制三部分內(nèi)容。噪聲相關(guān)知識(shí)在日常生活和生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用，利用噪聲知識(shí)設(shè)計(jì)和制作“防噪小屋”有助于提升學(xué)生跨學(xué)科知識(shí)的運(yùn)用能力、分析和解決問(wèn)題的綜合能力以及交流協(xié)作能力等，因此本節(jié)課具有較高的跨學(xué)科實(shí)踐意義。

在學(xué)習(xí)本節(jié)課之前，學(xué)生已經(jīng)掌握了聲音產(chǎn)生與傳播的相關(guān)知識(shí)，了解了聲音的特性。然而通過(guò)傳統(tǒng)教學(xué)方式授課后，學(xué)生雖能分辨什么是噪聲，但對(duì)于噪聲的危害以及控制噪聲的途徑等相關(guān)內(nèi)容認(rèn)識(shí)不足，缺乏跨學(xué)科知識(shí)的綜合運(yùn)用能力。因此，本文對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)做了如下變革：第一，以“可以從哪些方面減小噪聲對(duì)馬路邊居民的影響”這一源于日常生活的原始物理問(wèn)題作為貫穿整節(jié)課的主線，讓學(xué)生圍繞這一真實(shí)問(wèn)題進(jìn)行探究學(xué)習(xí)；第二，以制作“防噪小屋”為探究項(xiàng)目，激發(fā)學(xué)生綜合運(yùn)用物理、工程、數(shù)學(xué)、美術(shù)等多學(xué)科知識(shí)，落實(shí)《課程標(biāo)準(zhǔn)》中物理學(xué)與日常生活、工程實(shí)踐、社會(huì)發(fā)展的跨學(xué)科培育要求；第三，以分析“防噪小屋”的聲音數(shù)據(jù)為契機(jī)，回歸本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)，凸顯基于學(xué)科學(xué)習(xí)、在跨學(xué)科中實(shí)踐、回歸學(xué)科知識(shí)的跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)邏輯思路。

1.2" 教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

根據(jù)《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求以及教材和學(xué)情分析，設(shè)定本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)如表1所示。

2" “噪聲的危害和控制”教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

2.1" 教學(xué)過(guò)程整體設(shè)計(jì)

本節(jié)跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)主要包含“真實(shí)問(wèn)題，引入新課”“小組合作，活動(dòng)探究”“展示作品，解釋方案”“數(shù)據(jù)分析，點(diǎn)撥提升”“拓展作業(yè)，遷移應(yīng)用”五個(gè)環(huán)節(jié)，教學(xué)流程圖如圖1所示。

2.2" 具體教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

2.2.1" 真實(shí)問(wèn)題，引入新課

教師還原馬路邊居民遭受噪聲困擾的情境，播放在臨街房?jī)?nèi)錄制的音頻（含有汽車(chē)?guó)Q笛聲、廣場(chǎng)舞的音樂(lè)聲等），并提出“可以從哪些方面減小噪聲對(duì)馬路邊居民的影響”這一物理問(wèn)題。

設(shè)計(jì)意圖：“可以從哪些方面減小噪聲對(duì)馬路邊居民的影響”這一物理問(wèn)題的解決需要學(xué)生利用他們生活中的直接經(jīng)驗(yàn)和間接經(jīng)驗(yàn)。

本設(shè)計(jì)以這一問(wèn)題作為貫穿本節(jié)課的主線，不僅能引起學(xué)生的共鳴，還能使課程內(nèi)容變得更加系統(tǒng)。

2.2.2" 小組合作，活動(dòng)探究

教師提出問(wèn)題后，引導(dǎo)學(xué)生以小組合作的形式進(jìn)行制作“防噪小屋”的探究活動(dòng)，具體設(shè)計(jì)如表2所示。學(xué)生根據(jù)小組交流的結(jié)果，使用剪刀裁剪合適尺寸的隔（吸）音材料（隔音板、泡沫板、布?jí)K、吸音板），利用魔術(shù)貼粘貼在“噪聲小屋”的墻壁、窗戶(hù)、門(mén)等位置。完成設(shè)計(jì)后，學(xué)生利用鬧鐘作為噪聲源，將噪聲檢測(cè)儀放進(jìn)小屋內(nèi)，通過(guò)小屋門(mén)上的小洞觀看噪聲檢測(cè)儀的示數(shù)。需要注意的是，小組在進(jìn)行噪聲監(jiān)測(cè)時(shí)，教師需提醒其他小組保持安靜。在學(xué)生活動(dòng)探究的過(guò)程中，教師巡視課堂，并且給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。

設(shè)計(jì)意圖：首先，本設(shè)計(jì)體現(xiàn)了“以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教學(xué)原則，即教師引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展“制作防噪小屋”的探究活動(dòng)，學(xué)生在制作“防噪小屋”中提升動(dòng)手操作的實(shí)踐能力，在小組合作中提升交流、協(xié)作的能力；其次，本設(shè)計(jì)體現(xiàn)了《課程標(biāo)準(zhǔn)》中“物理學(xué)與日常生活相結(jié)合”的要求，設(shè)計(jì)中圍繞“可以從哪些方面減小噪聲對(duì)馬路邊居民的影響”這一物理原始問(wèn)題，展開(kāi)噪聲知識(shí)的教學(xué)；最后，本設(shè)計(jì)體現(xiàn)了《課程標(biāo)準(zhǔn)》中“物理學(xué)與工程實(shí)踐相結(jié)合”的要求，即在設(shè)計(jì)“防噪小屋”環(huán)節(jié)中，學(xué)生聯(lián)想到工程師在設(shè)計(jì)房屋時(shí)需要考慮居民的居住感受，這有助于培養(yǎng)他們的工程意識(shí)。［4］

2.2.3" 展示作品，解釋方案

小組代表展示“防噪小屋”，并且分享“減小噪聲對(duì)馬路邊居民的影響”的方法。在展示的過(guò)程中，學(xué)生以錄制的音頻（含有汽車(chē)?guó)Q笛聲、廣場(chǎng)舞的音樂(lè)聲等）作為噪聲源，通過(guò)手機(jī)phyphox軟件檢測(cè)噪聲強(qiáng)弱，并將手機(jī)放進(jìn)小屋內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)。為了保證全班同學(xué)都能看到每個(gè)小組“防噪小屋”內(nèi)噪聲強(qiáng)弱的讀數(shù)，教師通過(guò)電子白板，將手機(jī)phyphox軟件中的界面投影到教室電腦的屏幕上。另外，教師提醒學(xué)生觀察聲音的波形圖的形狀（見(jiàn)圖2），并在黑板上記錄每個(gè)小組“防噪小屋”內(nèi)噪聲強(qiáng)弱的讀數(shù)與各小組提供的降噪方案。

設(shè)計(jì)意圖：一方面，作品展示環(huán)節(jié)可以培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)能力和基于證據(jù)進(jìn)行解釋的能力；另一方面，這樣的設(shè)計(jì)可以讓學(xué)生在傾聽(tīng)其他組的想法時(shí)，對(duì)自己的作品和方法進(jìn)行反思，同時(shí)基于phyphox軟件中的讀數(shù)對(duì)他人的想法進(jìn)行質(zhì)疑。這一過(guò)程有助于提高學(xué)生的科學(xué)探究能力與科學(xué)思維能力。

2.2.4" 數(shù)據(jù)分析，點(diǎn)撥提升

該環(huán)節(jié)主要根據(jù)學(xué)生展示作品時(shí)采集的聲音數(shù)據(jù)和各組的降噪方案來(lái)進(jìn)行，共分為三個(gè)活動(dòng)階段進(jìn)行教學(xué)。

【活動(dòng)一】

噪聲的含義：通過(guò)觀察噪聲的波形，師生共同得出結(jié)論，即從物理學(xué)角度講，發(fā)聲體做無(wú)規(guī)則振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)出噪聲。另外，通過(guò)分析播放的噪聲源音頻，師生共同得出結(jié)論，即從環(huán)保角度講，凡是妨礙人們正常休息、學(xué)習(xí)和工作的聲音，以及對(duì)人們產(chǎn)生干擾的聲音，都屬于噪聲。

噪聲的來(lái)源：教師通過(guò)鼓勵(lì)學(xué)生舉出生活中噪聲的例子，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)“噪聲無(wú)處不在”以及“噪聲的定義具有相對(duì)性”，從而突破教學(xué)難點(diǎn)。

【活動(dòng)二】

噪聲強(qiáng)弱的等級(jí)：教師將各組“防噪小屋”內(nèi)噪聲強(qiáng)弱的讀數(shù)投影到教室電腦的屏幕上，并以此引導(dǎo)學(xué)生估測(cè)“安靜的教室”“正常交談”的聲音

強(qiáng)弱等級(jí)，并且?guī)ьI(lǐng)學(xué)生利用噪聲監(jiān)測(cè)儀驗(yàn)證猜測(cè)。

噪聲的危害：

教師向?qū)W生拓展人對(duì)不同強(qiáng)度聲音的感覺(jué)（見(jiàn)表3），并且通過(guò)圖片或視頻向?qū)W生展示噪聲可能帶來(lái)的危害，如使人煩躁不安、注意力不集中、影響睡眠和休息（心理影響），或是使人頭痛、神志不清甚至導(dǎo)致耳聾、休克或死亡（生理影響）等。

【活動(dòng)三】

根據(jù)各小組給出的降噪方案，師生共同總結(jié)出控制噪聲的三種途徑：在聲源處控制噪聲、在傳播過(guò)程中控制噪聲、在人耳處控制噪聲。

教師在此回應(yīng)新課引入時(shí)提出的問(wèn)題，即“可以從哪些方面減小噪聲對(duì)馬路邊居民的影響”。除此以外，教師進(jìn)一步拓展，告知學(xué)生當(dāng)自己不能解決噪聲污染時(shí)，可向當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門(mén)或城市管理部門(mén)投訴，也可向當(dāng)?shù)毓矙C(jī)關(guān)求助；同時(shí)向?qū)W生宣傳2022年6月5日起施行的《中華人民共和國(guó)噪聲污染防治法》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《噪聲法》）；并提醒學(xué)生在需要保持安靜的公共場(chǎng)合不能大聲喧嘩。

設(shè)計(jì)意圖：第一，本設(shè)計(jì)可以體現(xiàn)出“做中學(xué)”的教育理念，教師帶領(lǐng)學(xué)生通過(guò)對(duì)作品展示環(huán)節(jié)中采集的聲音數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研討，水到渠成地完成本節(jié)課知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)；第二，這種設(shè)計(jì)有利于突破難點(diǎn)，教師引導(dǎo)學(xué)生分析生活中的噪聲，使學(xué)生理解噪聲含義的相對(duì)性，從而突破教學(xué)難點(diǎn)；第三，設(shè)計(jì)首尾呼應(yīng)，師生通過(guò)共同分析各小組提出的控制噪聲的方法，回應(yīng)新課引入時(shí)提出的“可以從哪些方面減小噪聲對(duì)馬路邊居民的影響”這一問(wèn)題；第四，本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了融入課程思政，利用學(xué)科育人的目的。在活動(dòng)三中，教師向?qū)W生宣傳《噪聲法》，培養(yǎng)學(xué)生保護(hù)自己、關(guān)心他人以及保護(hù)環(huán)境的意識(shí)，這不僅對(duì)課程主題進(jìn)行了升華，達(dá)到學(xué)科育人的效果，而且體現(xiàn)了“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的教學(xué)理念，也落實(shí)了物理學(xué)應(yīng)與社會(huì)發(fā)展相結(jié)合的要求。

2.2.5" 拓展作業(yè)，遷移應(yīng)用

該環(huán)節(jié)屬于作業(yè)布置環(huán)節(jié)，“防噪小屋”優(yōu)化設(shè)計(jì)方案如表4所示。課后作業(yè)任務(wù)是對(duì)課堂探究活動(dòng)中制作的“防噪小屋”進(jìn)行優(yōu)化，該任務(wù)新增了兩點(diǎn)要求：一是價(jià)格實(shí)惠，由于學(xué)生用的是魔術(shù)貼，所以可以根據(jù)實(shí)際情況更換隔（吸）音材料，學(xué)生需要根據(jù)隔（吸）音材料的標(biāo)價(jià)，選擇合適的材料；二是美觀，學(xué)生可以利用水彩筆給“防噪小屋”涂上顏色或者畫(huà)上圖案。教師將在下一次課上組織學(xué)生展示優(yōu)化后的“防噪小屋”，師生根據(jù)防噪效果、材料價(jià)格、色彩、外觀共同對(duì)展示作品進(jìn)行打分。

設(shè)計(jì)意圖：首先，作業(yè)布置環(huán)節(jié)能夠幫助學(xué)生鞏固知識(shí)，學(xué)生不僅需要利用本節(jié)課所學(xué)的物理知識(shí)保證“防噪小屋”的防噪效果，還需要運(yùn)用長(zhǎng)度測(cè)量這一新知識(shí)對(duì)所需粘貼隔音材料的位置進(jìn)行測(cè)量，該過(guò)程有利于學(xué)生鞏固和消化所學(xué)的知識(shí)，并將知識(shí)轉(zhuǎn)化為技能；其次，本次設(shè)計(jì)能夠體現(xiàn)STEM教育理念，學(xué)生根據(jù)給出的標(biāo)價(jià)運(yùn)用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)知識(shí)計(jì)總而言之，本設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)了真實(shí)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)、工程實(shí)踐導(dǎo)向和跨學(xué)科融合三個(gè)理念。

3" 總結(jié)與展望

開(kāi)展跨學(xué)科實(shí)踐能夠促使學(xué)生掌握跨學(xué)科知識(shí)，幫助學(xué)生提升分析解決問(wèn)題的綜合能力，為發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才打下基礎(chǔ)。本研究基于一個(gè)日常的真實(shí)物理問(wèn)題，進(jìn)行了初中物理跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)遵循活動(dòng)性原則、問(wèn)題性原則、學(xué)習(xí)性原則。［5］具體來(lái)說(shuō)，本教學(xué)設(shè)計(jì)立足于新課教學(xué)，融入跨學(xué)科實(shí)踐，圍繞“可以從哪些方面減小噪聲對(duì)馬路邊居民的影響”這一真實(shí)問(wèn)題，有層次地展開(kāi)設(shè)計(jì)性活動(dòng)、制作性活動(dòng)、展示性活動(dòng)、評(píng)價(jià)性活動(dòng)以及完善性活動(dòng)等各類(lèi)實(shí)踐活動(dòng)。相較于傳統(tǒng)教學(xué)，該教學(xué)設(shè)計(jì)更有助于提升學(xué)生跨學(xué)科運(yùn)用知識(shí)的能力、分析解決問(wèn)題的綜合能力、交流協(xié)作能力和團(tuán)隊(duì)意識(shí)。

本研究認(rèn)為，教師在進(jìn)行初中物理跨學(xué)科實(shí)踐的教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)。

第一，基于真實(shí)物理問(wèn)題展開(kāi)教學(xué)。傳統(tǒng)物理課堂通常以人為加工的物理習(xí)題進(jìn)行教學(xué)，但真實(shí)的問(wèn)題往往都是復(fù)雜的，與很多因素有關(guān)，不能靠單一學(xué)科知識(shí)解決。因此，學(xué)生的問(wèn)題解決能力只有在真實(shí)的問(wèn)題解決過(guò)程中才能得到培養(yǎng)。

第二，將跨學(xué)科實(shí)踐和新課教學(xué)相結(jié)合。《義務(wù)教育課程方案（2022年版）》要求跨學(xué)科實(shí)踐占10%的課時(shí)［6］，該課時(shí)分?jǐn)偟矫總€(gè)學(xué)期約2～3課時(shí)。相較于利用2～3課時(shí)集中進(jìn)行跨學(xué)科實(shí)踐這種常見(jiàn)的方式，將跨學(xué)科實(shí)踐和新課教學(xué)緊密結(jié)合更易于教師操作，同時(shí)更有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。

第三，形成產(chǎn)品。在產(chǎn)品制作的過(guò)程中自然地涉及技術(shù)、工藝等其他學(xué)科的知識(shí)，實(shí)際上是使知識(shí)情境化，這不僅可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，還能發(fā)展學(xué)生的跨學(xué)科素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

［1］于海波，陳宗成. 初中物理跨學(xué)科實(shí)踐的深度理解與教學(xué)實(shí)踐——《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》研討系列一 ［J］. 福建教育，2022（19）： 25-27．

［2］荊鵬，侯恕. 初中物理跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)涵、價(jià)值與路徑 ［J］. 物理教師，2022，43（10）： 32-36．

［3］［4］中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022：33-38，34-35．

［5］陳宗成，于海波. 物理跨學(xué)科實(shí)踐的活動(dòng)框架、設(shè)計(jì)原則及評(píng)價(jià)效度——《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》研討系列三 ［J］. 福建教育，2022（32）： 20-24．

［6］中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育課程方案（2022年版）［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022：11.