跨學科視角下“聲現象”教學的創新實踐

隨著教育改革深入，跨學科教學成為教育發展的重要方向。《義務教育物理課程標準（2022年版）》中明確要求，物理教學需與其他學科關聯，以培養學生綜合運用知識解決實際問題的能力。物理學作為基礎學科，與多領域緊密相連。在初中物理教學中開展跨學科教學，有助于學生深化物理知識理解，培育跨學科思維與綜合素養，為其未來發展奠基。其中，“聲現象”是初中物理的關鍵內容，涉及生物、音樂、勞動等多學科知識，與生活息息相關。“竹哨”制作項自用于跨學科教學優勢顯著，竹子常見，易激發學生興趣與探究欲，其制作過程融合竹子結構、聲音原理等多方面知識技能，為跨學科教學提供豐富素材，助力學生在實踐中深化對“聲現象”物理原理的理解，提升綜合素養。

國外跨學科教學研究起步早，成果豐富，不少國家將其理念融入課程標準與教學實踐，如美國STEM教育通過項目式學習培養學生跨學科能力，積累了諸多教學經驗。國內跨學科教學研究雖起步晚，但發展迅速。然而，初中物理跨學科教學仍存在一些問題，如學科融合僅停留在表面，未達成知識的有機整合；實踐活動缺乏系統性與創新性，對學生實踐與創新思維培養不足；評價體系不完善，難以全面準確評價學生表現。當前，以項目式學習開展初中物理跨學科教學的實踐研究，尤其是針對具體教學內容的深度融合研究較少。因此，“竹哨”制作項目的跨學科教學實踐研究具有重要的理論與實踐意義。

跨學科教學的理論基礎

跨學科教學的內涵與特點。跨學科教學旨在打破學科界限，有機整合不同學科知識、方法與技能，以解決實際問題為導向，培養學生綜合運用多學科知識的能力。其具有綜合性，融合多領域知識，拓寬學生視野；強調實踐性，通過實踐活動提升學生實踐與解決問題的能力；具備開放性，教學各方面開放，鼓勵學生自主創新；富有創新性，突破傳統教學束縛，培養師生創新意識與能力。

跨學科教學背后有堅實的教育理論支撐。建構主義學習理論主張，學習是學生主動建構知識的過程。在特定情境下，學生借助教師與伙伴的幫助，利用學習資料，通過意義建構獲取知識。跨學科教學創設的豐富問題情境，促使學生在解決實際問題時，主動整合多學科知識，構建個人知識體系，與建構主義學習理論相契合。多元智能理論由美國教育心理學家加德納提出，他認為人的智能具有多元性，包含語言、邏輯、數學等多種智能。跨學科教學能滿足不同學生的學習需求，為他們提供多樣化的學習與展示平臺，助力他們發揮優勢智能，推動多元智能發展。STEM教育理論強調科學、技術、工程和數學的融合，注重培養學生創新、實踐及解決問題的能力。初中物理跨學科教學與此理念相符，例如在相關教學活動中，學生運用科學知識、技術手段，結合工程思維與數學方法解決實際問題，從而培養自身的STEM素養。

初中物理“聲現象”跨學科教學案例分析

教學案例選取—以“竹哨”制作項目為例。“竹哨”制作項目與初中物理“聲現象”教學內容緊密相連。在“聲現象”章節，學生要學習聲音的產生、傳播及特性等知識。“竹哨”作為簡單發聲樂器，其制作與發聲原理涵蓋聲音由物體振動產生、空氣柱振動發聲，以及音調與振動頻率的關系等物理知識。同時，制作過程涉及生物學科竹子的結構與特性、音樂學科音調音階知識，還有勞動學科手工制作技能。此項自既貼合初中學生認知特點與興趣，又能有效整合多學科知識，達成跨學科教學目標。

教學目標設定。一是物理知識目標，學生要理解聲音產生原理，明晰竹哨發聲源于空氣柱振動；掌握音調與振動頻率的關系，能闡釋改變竹哨長度、孔徑等改變音調的原因。二是跨學科素養目標，學生要運用生物知識了解竹子結構特性，挑選合適的竹子制哨；用音樂知識辨別音調高低，感受竹哨聲音的音樂特性；通過勞動實踐，提升手工制作與問題解決能力。三是創新實踐目標，學生要在制作中提出創新設計思路與改進方法，培養創新思維與實踐能力；借助小組合作，增強團隊協作與溝通能力。四是情感態度目標，要激發學生對物理及跨學科學習的興趣，培育勇于探索、敢于創新的科學精神，強化環保與文化傳承意識。

教學過程設計。第一是主題提煉與情境創設。初冬時節，教師帶領學生走進校內竹園，引導其觀察冬季竹子的生長狀態，體會其堅韌品質。同時，講述竹子在我國傳統文化中的重要地位，如竹文化與詩詞、繪畫等藝術形式的緊密聯系。隨后，教師拿出竹哨吹奏簡單旋律，引發學生好奇與興趣并提問：“同學們，想知道這小竹哨如何發出美妙聲音嗎？想自己動手做一個嗎？”順勢引出“美妙的哨聲一竹哨制作”項目主題。第二是知識融合與實踐活動。教師引導學生從生物角度了解竹子結構。學生通過觀察、查閱資料，認識到竹子由竹節、竹腔、竹壁等構成，不同部位結構特點對竹哨制作影響很大，如竹壁厚度影響發聲音質。學生分組討論，依據竹子結構特點選擇合適部位制哨。第三是物理知識講解與實踐。在教室里，教師結合竹哨發聲講解聲音產生的物理原理，通過實驗演示讓學生直觀看到物體振動發聲，引導他們分析出竹哨發聲是吹氣時竹腔內空氣柱振動所致。接著，學生分組制作竹哨，教師提供鋸子、鉆孔器等工具，學生按設計方案切割竹子、鉆孔制作吹口和音孔。制作中，學生不斷調整竹哨長度、孔徑等參數，觀察聲音變化，探究音調與振動頻率的關系，教師巡回指導，引導學生思考物理原理在實踐中的應用。第四是音樂知識引導。邀請音樂教師進課堂，講解音調、音階知識。音樂教師示范演奏竹哨，讓學生感受音調變化，引導學生用音樂知識辨別聲音高低，嘗試吹奏簡單旋律。在音樂教師的指導下，學生進一步調整音孔位置和大小，使竹哨發出更準確音調，演奏出簡單樂曲。第五是實踐與優化改進。整個制作過程注重培養學生的勞動技能與實踐能力。學生使用工具切割、鉆孔、打磨，提高動手能力。同時，教師鼓勵學生發現問題，如發音不清晰、音調不準等，學生通過小組討論、查閱資料尋找解決辦法，優化改進竹哨。如有的小組用砂紙打磨內壁改善聲音質量，有的小組調整音孔大小間距使音調更準確。第六是成果展示與多元評價。各小組展示制作的竹哨并演奏，如演奏《小星星》《兩只老虎》等曲目，展現制作成果與音樂表現力。展示時，小組代表介紹設計思路、制作過程及對物理原理和多學科知識的運用。教師采用多元化評價方式全面評價學生學習成果，從知識掌握、實踐操作、團隊協作、創新思維等方面作出評價，給出綜合意見。學生自評反思參與度、收獲與不足。學生互評針對竹哨制作工藝水平、演奏效果、創新點等提出建議。多元評價，能夠全面客觀反映學生的學習情況，促進其學習成長。

跨學科教學的實施效果與問題分析

實施效果。在知識掌握方面，經前測與后測對比，學生對“聲現象”物理知識的掌握水平顯著提升。后測平均分較前測優秀率提升 20% 。在聲音產生原理、音調影響因素等知識點測試中，正確率明顯上升，顯示“竹哨”制作項目助力學生深入理解和掌握物理知識。在項目學習中，學生能運用生物知識挑選合適竹子，用音樂知識辨別、調整竹哨音調，勞動技能也得以鍛煉。從作品分析可見，學生制作竹哨時，選材、設計與工藝均體現多學科知識融合。有的學生依據竹子生長特性，選用竹節均勻、竹壁適中的竹子，音孔設計還兼顧音調與頻率關系，融合物理與生物知識。在學習興趣上，學校通過問卷調查和訪談表明，超90%學生喜愛跨學科教學，認為其讓物理學習更有趣生動。學生稱在“竹哨”項目中，不僅學到了物理知識，還感受到了不同學科的魅力，激發了學習興趣與探索欲，不少學生期望未來有更多此類跨學科項目。

問題分析。第一是學科融合生硬。教學中，部分學生對學科知識融合理解不深，融合過程存在生搬硬套的情況。比如分析竹哨發聲原理，雖知聲音由物體振動產生，但未能將竹子結構等生物知識與空氣柱振動等物理知識有機結合，綜合分析不全面。這源于教師對學科知識融合引導不足，未幫學生構建清晰知識聯系框架。第二是實踐指導不足。“竹哨”制作實踐時，部分學生使用工具遇到困難，如鋸子操作不熟練、鉆孔位置不準。這反映出教師實踐指導欠缺，對學生可能面臨的實踐問題預估不足，實踐前未充分講解示范工具使用方法技巧，致學生實踐效率低，甚至存在安全隱患。第三是評價體系不完善。雖采用多元評價，但評價指標細化與量化不夠。如評價學生創新思維，缺乏具體可操作標準，結果主觀性強。同時，對學生跨學科學習的過程性評價不全面，未充分關注知識融合、實踐操作等方面的具體表現與進步。

跨學科教學的優化策略

深化學科融合。第一是挖掘學科聯系。教師需深入鉆研物理“聲現象”與生物、音樂、勞動等學科知識的內在關聯，精巧設計教學內容與活動，引領學生察覺并領會這些聯系。比如，講解竹哨發聲原理時，拓展至生物進化中動物發聲器官結構與發聲原理的相似處，使學生從更宏觀層面理解聲音產生與傳播的共性。第二是以項目為載體。圍繞“竹哨”制作項目，將各學科知識有機嵌入項目各環節。項目設計階段，引導學生從多學科視角思考，如物理的發聲原理與音調控制、生物的竹子選材、音樂的音調設計等。實施過程中，鼓勵學生運用多學科知識解決問題，達成知識深度融合與應用。第三是加強實踐指導。教師應強化自身實踐技能學習，熟練掌握鋸子、鉆孔器等工具的使用方法與技巧，以便在教學中為學生提供準確規范的示范。在實踐活動前，教師要詳盡講解工具使用方法、安全注意事項及操作步驟技巧，可借助視頻演示、現場示范等，讓學生直觀了解操作過程。實踐中，加強巡回指導，及時發現并幫助學生解決問題，助力其順利完成任務。第四是完善評價體系。全面細致評價學生跨學科學習，制訂具體可操作的評價指標。如創新思維評價，從創新想法提出、方法應用、成果展示等量化；團隊協作評價，從分工合理性、溝通有效性、合作默契度等方面著手。第五是關注過程性評價。注重學生跨學科學習過程表現，涵蓋知識融合、實踐操作改進、團隊協作互動等過程。記錄學生點滴進步，及時反饋鼓勵，結合結果性評價，全面客觀反映學生學習成果與發展狀況。

結論與展望

本研究依托初中物理“聲現象”的“竹哨”制作項目，探索跨學科教學實踐。結果顯示，跨學科教學優勢明顯，能夠打破學科壁壘，整合多學科知識，提升學生綜合素養。在“竹哨”項目中，學生融合物理、生物、音樂及勞動等多學科知識，成效顯著。前后測表明學生知識掌握提升，作品體現工藝與創意，調查發現學生學習興趣濃厚，跨學科素養得到培養。但實踐中也存在問題，如：學科融合相對生硬，教師對學科內在聯系挖掘不足，知識整合浮于表面；實踐指導欠佳，影響學生實踐及知識深化；評價體系不夠完善，難以精準反饋學生跨學科素養的提升情況。

為此，深化學科融合要以物理為核心，設計教學內容，引導學生發現學科關聯；加強實踐指導需教師提升能力，學校提供資源，鼓勵學生探究合作；完善評價體系應構建多元評價，結合過程與個體差異評價，強化反饋激勵。

未來，初中物理跨學科教學研究前景廣闊。可拓展跨學科領域，如與地理、信息技術等學科深度融合，拓寬學生知識邊界，解決復雜問題。借助教育信息化，探索線上線下融合模式，利用虛擬實驗室、在線平臺等，打破時空限制，提升學習靈活性與效率。同時，學校要重視教師發展與成果推廣，加強教師跨學科培訓，推廣優秀案例與模式，推動初中物理教學變革，培養適應時代需求的創新型人才。