科藝融合 跨學科實驗教學新路

〔摘" "要〕" 本文以“吉他的聲音是怎樣產生的”為大任務情境，基于科藝融合視域，通過將情境、教具和師生三大維度有機融合，生成跨學科實驗教學，有助于引導學生在真實復雜的情境中探究，發展核心素養與跨學科問題解決能力。

〔關鍵詞〕" 小學科學；實驗教學；大任務；情境教學；跨學科

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）18" " 0073-03

隨著《義務教育科學課程標準（2022年版）》的頒布，立足科學核心素養培養、彰顯科學探究屬性已成為科學教育的核心。《中小學實驗教學基本目錄（2023年版）》明確指出，教師可根據實際情況，基于跨學科實驗的形式進行教學，深化教學方式改革，努力提升學生解決真實情境中的復雜問題、完成真實任務的能力。在新課標背景下，小學科學實驗教學需邁入素養培養導向，倡導運用多學科知識解決生活中的實際問題，在基于跨學科主題學習的實驗探究中充分發展學生的核心素養。

作為一種常見的弦樂器，吉他是學習聲音概念的自然載體，也是融合科學藝術的天然情境。在現有聲音主題的科學教學中，以吉他為情境的并不少見，卻鮮有融合得當的課堂教學。大多數教學只是將吉他作為教學的導入部分，簡單呈現吉他音樂片段后就舍棄了藝術情境，既未打造真實的探究情境，也未實現有效的科藝融合。本文基于教科版科學四年級上冊《聲音是怎樣產生的》，通過把情境、教具、師生三大維度有機融合，將其改編為科藝融合的“吉他的聲音是怎樣產生的”，創造了一堂科藝融合、情境探究的科學課。

一、情境融合：素養導向的沉浸式學習

素養是一種由人后天習得的能力與品格，核心素養則是學生個體生存與持續發展的關鍵能力與價值觀。這意味著，課堂教學應與社會情境建立起充分的連接，教學情境也應由“教的灌溉”轉變為“學的給養”。分析學情發現，四年級學生不難理解“聲音是由振動產生的”這一科學知識，但是他們缺乏在真實情境下對振動的理解與運用。因此，我緊緊圍繞“吉他的聲音是怎樣產生的”大情境，創設了三個小情境：“聆聽吉他發聲”“探究發聲原理”“拓展聲音思考”，情境間相互融合，共同構建起以素養為基礎的沉浸式學習情境。

（一）聆聽吉他發聲：提出問題，埋下伏筆

融合藝術的科學課堂倡導學生發聲，聆聽吉他發聲也是本課探究的前提。在熱身活動中，我發現班上有兩位同年同月同日出生的學生今天過生日，本課頓時生成了一個天然的導入情境。“我用吉他伴奏，大家一起為他們唱首生日快樂歌吧！”學生馬上接受了我的提議，跟隨吉他的彈奏齊聲歌唱，為他們送上了祝福。

琴弦的聲音。在聆聽吉他發聲后，學生會直觀地發現吉他的聲音來自彈撥琴弦。在原理探究中，學生自然地會首先關注琴弦，探究琴弦的發聲原理。

琴面的聲音。歌唱講究節奏韻律，學生演唱生日歌需要穩定的節拍。在彈奏前，我先用手敲擊琴面，發出有規律的聲音表示節奏，帶領學生歌唱。

熱身活動后，學生紛紛被吉他聲吸引，我順勢拋出問題：“吉他的聲音是怎樣發出的？”學生立即提出是由琴弦發出的。自此，探究正式拉開帷幕。

（二）探究發聲原理：認知沖突，解決問題

基于吉他這一藝術情境，本課設置了高度聚焦的科學探究情境，即所有的探究活動均圍繞吉他展開，進階地探究吉他上琴弦、琴面與空氣的發聲現象，并設置了三種相應的認知沖突，引導學生在思維碰撞中一步步解決“吉他的聲音是怎樣產生的”問題。

沖突一：彈撥琴弦就能發出聲音嗎？彈撥是一種力的形式，能夠引發琴弦振動、產生聲音，但其并非琴弦發聲的根本原因，這也是學生容易產生的認知誤區。基于此，我順勢引導學生通過圖文記錄的形式，更為細致地觀察、記錄琴弦在發聲與不發聲時的形態，對比思考琴弦發聲時重復、來回、往返的振動現象。

沖突二：琴面發聲時在振動嗎？在得出“琴弦的聲音是由振動產生的”后，學生已初步建立了物體振動與發聲的聯系。然而，琴面的發聲是不容易觀察到的。在引導學生敲擊琴面發聲后，我拋出問題：“琴面在不在振動呢？”引發學生對琴面振動的探究熱情。

沖突三：空氣也會振動發聲嗎？吉他空氣腔內的空氣振動是參與發聲的重要部分。對四年級學生而言，他們理解看不見的空氣振動十分困難，這是本節課最大的難點。根據學情特點，我引導學生利用手來感受吉他發聲時，音孔上方空氣振動所帶來的“風”，通過轉化思維解決理解空氣振動發聲的難題。

（三）拓展聲音思考：得出結論，強化觀念

基于琴弦、琴面、空氣的發聲現象，學生通過歸納得出結論：“聲音是由物體的振動產生的。”緊接著，我搭建了他們用藝術強化檢驗科學概念的舞臺——齊唱流行歌曲《孤勇者》。感受聲帶振動的活動不僅強化了學生對于發聲原理的理解，而且進一步體現了本課的科藝融合屬性。與此同時，在該情境中我還用電吉他為學生伴奏，使課堂的氣氛達到高潮，也為拓展部分埋下了伏筆。歌唱時，學生觸摸頸部，都感受到了聲帶的振動現象，并且對我彈奏的電吉他很感興趣。“電吉他的聲音是怎樣產生的呢？”我的提問再次引發了學生的好奇心。他們有的認為還是由振動產生的，有的猜想是用電發聲的，還有的說是電吉他音響發出的……在一個個有趣的猜想中，這場融合藝術的科學探究走向了尾聲。

二、教具融合：指向思維的進階探究

情境是明線，教具為暗線，二者相互融合，共同助力探究。結構有序的教具是實現科學實驗的載體，是彰顯科學思維的階梯，能夠引導學生在進階式的探究中，建構起完善的科學概念。在科藝融合視角下，吉他不但融合了情境，還融合了本課的全部探究教具，形成了探究導向的一體化進階設計。學生通過經歷完整的吉他發聲原理探究，從看得見的琴弦振動，到看不清的琴面振動，再到看不見的空氣振動，最終分析得出“聲音是由物體振動產生的”結論。探究任務由易到難、由具體到抽象，體現了學習進階的高階思維。值得注意的是，在情境融合的作用下，教學中教具之間的連續性與思維性也得到了顯著提升。

（一）琴弦：理解看得見的振動

琴弦是一種便于四年級學生彈撥、有效觀察振動現象的教具。然而，吉他上的數根琴弦容易分散學生的注意力，影響了小組探究得到的結論水平。我自制了大號的模擬琴弦——將一根粗橡皮筋由卡扣拉長固定在一塊木板上。模擬琴弦操作簡便，能夠清晰地呈現琴弦發聲時來回、重復、往返的運動現象。為進一步強化學生對于振動的認知，我還引導學生用手部活動來描述琴弦運動，具象地凸顯物體振動時來回、重復、往返的狀態。學生在觀察模擬琴弦的振動后，再比較多根琴弦發聲時的狀態，歸納得出結論：“琴弦的聲音是由琴弦振動產生的。”

（二）琴面：顯現看不清的振動

琴面由木板組成，敲擊時會發出清脆的聲音，其振動現象難以用肉眼看清。相較于教材出示的鼓面，用琴面探究具有諸多優勢。教學邏輯：本課情境緊密圍繞吉他，在探究琴弦發聲后，研究琴面發聲更加合理。課堂效果：敲擊鼓面的聲音強度較高，各小組實驗時容易被嘈雜的實驗聲相互干擾，敲擊琴面的聲音則較為安靜。現象呈現：學生在嘗試敲擊琴面時，用另一只手觸摸能感覺到輕微的振動，建立起“琴面在振動，只是不易觀察到”的認識，為可視化實驗做好了鋪墊。為了進一步發展概念，我為小組提供了一些小顆粒，引導學生自主設計實驗方案“將小顆粒放在琴面上，敲擊琴面觀察小顆粒是否跳動”，從而顯現看不清的琴面振動，得出結論：“琴面的聲音是由琴面振動產生的。”

（三）空氣：發現看不見的振動

空氣無處不在，看不見、摸不著。四年級學生的前概念中已經建立了較為完善的空氣認知。然而，其中并未涉及空氣能夠發聲，學生在探究吉他發聲的過程中也很難聯想至此。在吉他的琴體內部，融合著一種促進空氣發聲的地方——空氣腔。空氣腔內的空氣稱為空氣柱，琴弦振動時的聲音小，需要激發空氣腔內的空氣柱協助振動，增強振動的能量，發出響亮、優美的吉他聲。基于控制變量的變式思想，我定制了一把無背板的吉他，該吉他的其余部分和正常吉他完全一致。

當空氣腔存在結構缺失時，其內部的空氣柱無法產生足夠的振動，使吉他發出的聲音顯著降低。無背板的吉他發聲后，學生會疑惑吉他的聲音為什么變輕了，有部分學生則會看到吉他的結構異常。在請學生上臺指認異常位置之后，我順勢出示結構名稱“空氣腔”，引發學生對空氣振動發聲的思考。通過仔細觀察空氣腔的結構，學生發現了音孔這一感受空氣的關鍵位置。學生猜想：將手放置于音孔上方，彈撥琴弦發聲時手部能夠感受到空氣振動的“風感”。通過實驗驗證猜想后，我還為學生提供了一個點燃的蠟燭，引導學生設計可視化實驗：“將蠟燭放在音孔前方，吉他發聲時火焰晃動代表空氣振動，無背板吉他發聲時火焰不動則代表空氣沒有振動。”學生經歷一系列具象的感、視覺現象，從中發現了抽象的空氣振動現象，分析得出結論：“空氣的聲音是由空氣振動產生的。”

三、師生融合：教學民主的協同創生

科學教師是做好科學教育加法的“做題人”，也是落實立德樹人根本任務的“施工人”，更新迭代一批具有跨學科綜合素養的科學教師勢在必行。深度的學科融合不僅在于關聯緊密的教學結構，還取決于教師個體是否具備相應的跨學科能力。個性化的教師角色是本課實現科藝融合的耦合劑，作為一名具有音樂特長的科學教師，精彩的示范演奏吸引了學生的注意力，增強了課堂的師生融合度。在教師賦能引領、學生自主探究的師生融合中，本課實現了教學平衡的探究默契。

（一）教師引領：賦能高效的協同探究

在《聲音是怎樣產生的》一課中，吉他是促進情境與教具的融合載體，而教師的吉他演奏則是將二者合一，充分耦合至師生的教學互動。在此背景下，師生演奏吉他的目的在于服務科學探究，引發學生對聲音概念的深度思考。當我拿起吉他演奏時，學生的眼睛里充滿了對學習的期待，迫不及待地想要探索吉他聲音的奧秘。此時，我只需為學生的思維推波助瀾，引導他們在情境、教具的融合設計中持續探索，探究得出吉他發聲的原理。

（二）學生主體：創建民主的教學氛圍

在科藝融合的情境下，藝術元素的介入一方面帶來了更多的思維機遇，另一方面也對學生的主體地位提出了挑戰。如何處理好藝術元素導致的信息過量，創建以學生為主體的民主探究氛圍，是師生融合的核心。對此，我做了以下三項細節處理。

簡練語言。教師應避免無效語言，要緊密圍繞學生觀點做出評價，并做好每個研討環節的總結性引導。

精準提問。在有限課堂時間內，教師需要承擔好“舵手”一職，既要帶領“船員”欣賞沿途生成的美景，積極地提出自身的見解，也要確保教學航向既定的終點。教師應注意提問的指向性，不能無故發散學生的思維，打亂教學結構。

全員參與。科學探究倡導小組合作，教師可以邀請全組學生一同上臺匯報，通過組員間的相互補充，呈現完善的探究發現。教師也要鼓勵學生發表不同的觀點，基于證據評價他人的想法，共同研討現象。

【基金項目：江蘇省“十四五”教育科學規劃一般課題“大任務視域下小學科學單元整體教學的實踐研究”成果（項目編號：D/2021/02/222）】

參考文獻

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