王莉 黃潁

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

關(guān)鍵詞：初中物理跨學(xué)科教學(xué)意義重點項目和例子落實策略

引言

設(shè)計師克萊門特·莫（Clement Mok）指出：未來10年將要求人們跨領(lǐng)域進(jìn)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(xué)科教學(xué)，STEAM教學(xué)方法本質(zhì)上也是跨學(xué)科教育的體現(xiàn)。跨學(xué)科教學(xué)對教育而言有著非常積極的作用，跨越學(xué)科領(lǐng)域、跨越知識內(nèi)涵，將具有關(guān)聯(lián)性的知識巧妙進(jìn)行融合、拓展，就逐漸形成了教育一體化的概念，能夠給學(xué)生更好的學(xué)習(xí)體驗，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，同時也能夠引導(dǎo)學(xué)生從系統(tǒng)化的角度去思考、學(xué)習(xí)甚至成長。在初中物理教學(xué)中開展跨學(xué)科教學(xué)，應(yīng)以初中物理知識點為中心，向具有關(guān)聯(lián)性的化學(xué)、數(shù)學(xué)、生物等學(xué)科知識內(nèi)容延伸。

一、跨學(xué)科教學(xué)的重要意義

（一）學(xué)科之間本就有緊密聯(lián)系

從科學(xué)探究的角度來看，物理和化學(xué)、生物是有關(guān)聯(lián)的，很多生物現(xiàn)象和物理現(xiàn)象，本質(zhì)上都是物質(zhì)內(nèi)在原子、分子或化合物的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了作用，也就是化學(xué)問題，一些物理研究現(xiàn)象又是生物作用的表現(xiàn)。從數(shù)學(xué)角度來看，數(shù)學(xué)的工具屬性，讓它在一切研究活動中都發(fā)揮著基礎(chǔ)作用。從物理學(xué)研究史來看，物理學(xué)又和歷史學(xué)有著關(guān)系。從物理學(xué)不同區(qū)域、不同時間的特征來看，物理和地理也會有關(guān)系。因此可以說，物理和其他學(xué)科有著較強(qiáng)的跨學(xué)科教學(xué)基礎(chǔ)條件，在教育一體化視野下，學(xué)科的邊際正趨向于模糊，打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，跨學(xué)科教育大有可為。

（二）能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

興趣教學(xué)已經(jīng)是老生常談的話題了，學(xué)生在具有學(xué)習(xí)興趣的時候，他們的學(xué)習(xí)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效率會大大增加，課堂參與度也會更高，而如果沒有學(xué)習(xí)興趣，那么其課堂參與度低下、學(xué)習(xí)質(zhì)量也會很差。單一的學(xué)科教育是單調(diào)的、枯燥的，而跨學(xué)科教學(xué)則是生動的、豐富的，能夠帶給學(xué)生更好的學(xué)習(xí)體驗，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。因此，學(xué)校應(yīng)該重視初中物理跨學(xué)科教學(xué)。

（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(xué)、生物、數(shù)學(xué)、地理等相關(guān)學(xué)科為拓展，跨學(xué)科教學(xué)能夠讓學(xué)生從一個系統(tǒng)性的角度去看待科學(xué)，從一個不一樣的角度去看待數(shù)學(xué)知識的運(yùn)用。通過跨學(xué)科教學(xué)，讓學(xué)生增加了多元化知識，在進(jìn)行物理知識教學(xué)的時候也復(fù)習(xí)了其他學(xué)科內(nèi)容，這是跨學(xué)科教學(xué)的根本意義。

二、初中物理跨學(xué)科教學(xué)重要項目和例子

（一）物理與化學(xué)跨學(xué)科

物理大多是宏觀的，化學(xué)卻是微觀的，表面上發(fā)生的物理現(xiàn)象，本質(zhì)上都是物質(zhì)內(nèi)在原子、分子或化合物的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了作用。因此，在初中物理教學(xué)時，將物理知識和化學(xué)知識有機(jī)結(jié)合在一起，帶領(lǐng)學(xué)生分別從宏觀表現(xiàn)以及物質(zhì)微觀運(yùn)動兩個方面來進(jìn)行說明，勢必對學(xué)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(yīng)用，卻也是化學(xué)元素發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，在滬科版八年級“多彩的光”教學(xué)中，教師向?qū)W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(fù)雜的光分解為光譜線的科學(xué)儀器，能夠用來分析被檢測物質(zhì)的含量，而本質(zhì)上就是待測物質(zhì)和絡(luò)合元素發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，產(chǎn)生絡(luò)合反應(yīng)物，結(jié)合絡(luò)合反應(yīng)物的光學(xué)特性，來判斷最初待測物質(zhì)的含量。

例如，在物理的運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)講解的時候，可以結(jié)合化學(xué)學(xué)科講授。宏觀上運(yùn)動學(xué)的知識，從微觀來說是物質(zhì)原子、分子或化合物發(fā)生了反應(yīng)，釋放出動能，動能做功，就使得物體發(fā)生運(yùn)動。比如汽車安全氣囊，其內(nèi)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(chǎn)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(jìn)而保護(hù)駕駛員。

例如，滬教版九年級《內(nèi)能與熱機(jī)》教學(xué)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(chǎn)生熱能，熱能再轉(zhuǎn)化為動能，而微觀層面則是物質(zhì)原子或分子發(fā)生反應(yīng)釋放強(qiáng)大的化學(xué)能，化學(xué)能形成熱能。

再如在滬教版八年級《聲的世界》教學(xué)中，我們都知道聲音是振動產(chǎn)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(zhì)內(nèi)在的分子的緊密程度是有關(guān)聯(lián)的，內(nèi)在分子密度越高，振動傳遞就快，而內(nèi)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(xué)生舉電池的例子，電池是怎么產(chǎn)生和輸送電流的？就是因為有電壓的存在，出現(xiàn)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(xué)的角度來講，則是原電池正負(fù)極的元素發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，隨之導(dǎo)致正負(fù)極的元素化合價也發(fā)生了改變。

（二）物理和生物跨學(xué)科

物理學(xué)科也能夠和生物學(xué)科聯(lián)系起來，一些物理層面的解釋，同樣可以利用生物領(lǐng)域知識去進(jìn)行。生物主要從細(xì)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(yùn)動》教學(xué)中，可以滲透講解“生物力學(xué)”，生物力學(xué)的分析通常包括兩個大的方面，一個是運(yùn)動學(xué)——也就是先不談力的因素只看關(guān)節(jié)運(yùn)動的角度、速度等時間和空間的參數(shù)，二是動力學(xué)——也就是分析力與人體的相互作用。例如，在《聲音的傳播》教學(xué)中，我們都知道聲音是聲帶振動產(chǎn)生的一種特定的波，是以波的形式來表現(xiàn)的。在生物方面，這也就解釋了為什么動物都采用聲音來遠(yuǎn)距離通信，物理結(jié)合生物，市面上開發(fā)出了骨傳導(dǎo)耳機(jī)，不用入耳，聲波引導(dǎo)，通過顱骨、頜骨等頭部骨頭的振動，從而將聲音傳到內(nèi)耳。再如在第十七章《17.1磁是什么》教學(xué)中，給學(xué)生舉例磁場對生物的影響，以及生物所產(chǎn)生的磁場，比如地球磁場可以引導(dǎo)信鴿進(jìn)行長距離定位。

另外，物理和生物的融合，也可以體現(xiàn)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(xì)，那么可以將其聯(lián)系起來。例如，UV法對蛋白質(zhì)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(xué)中，可以帶領(lǐng)學(xué)生去做水果電池實驗。

（三）物理和數(shù)學(xué)跨學(xué)科

數(shù)學(xué)是一切科學(xué)研究以及項目實踐的基礎(chǔ)工具，在初中物理教學(xué)中，教師也可以和數(shù)學(xué)學(xué)科進(jìn)行跨學(xué)科聯(lián)動，充實學(xué)生的思想認(rèn)識，同時也讓課堂教學(xué)更具有趣味。例如在《運(yùn)動的世界》教學(xué)中，勻速直線運(yùn)動的xt圖像是一條斜向上的直線，涉及數(shù)學(xué)“斜率”“一次函數(shù)”的相關(guān)知識，勻變速直線運(yùn)動的vt圖像也是一條斜向上或斜向下的直線，涉及數(shù)學(xué)“斜率”“一次函數(shù)”的相關(guān)知識。再例如《力的合成》《力的平衡》等知識，涉及數(shù)學(xué)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(shù)學(xué)的計算知識為基礎(chǔ)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(guān)系，需要作圖分析，也能帶學(xué)生回顧數(shù)學(xué)“統(tǒng)計圖”的基礎(chǔ)知識。

（四）物理和其他學(xué)科跨學(xué)科

物理可以和歷史學(xué)科結(jié)合起來，在物理的不斷發(fā)展中，涌現(xiàn)出一個又一個的優(yōu)秀物理學(xué)家，同時物理發(fā)展史也是波折的，經(jīng)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(xué)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(chǔ)，牛頓提出了經(jīng)典力學(xué)。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(rèn)為光是一種粒子，即粒子學(xué)說，而以胡克為代表的人堅持光是一種波動。再如16～17世紀(jì)是物理學(xué)發(fā)展的一個階段，稱為科學(xué)革命時期，以哥白尼、伽利略、牛頓為代表的近代科學(xué)在此時期產(chǎn)生。而此時社會經(jīng)歷了文藝復(fù)興階段，資本主義產(chǎn)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(shù)支持，推動物理學(xué)蓬勃發(fā)展。

物理和地理學(xué)科結(jié)合起來，一些天文現(xiàn)象比如日食、月食、流星等，是太陽系運(yùn)動所產(chǎn)生的，一些地理現(xiàn)象比如熱島效應(yīng)、溫室效應(yīng)、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(jié)合起來，常表現(xiàn)為一些民俗諺語，這些諺語背地里都是物理現(xiàn)象，是古人探索自然界的表現(xiàn)。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(xué)科的策略

（一）明確跨學(xué)科教育任務(wù)，做好頂層設(shè)計

為了落實初中物理跨學(xué)科教學(xué)，從學(xué)校層面來說，需要做好頂層設(shè)計，將初中物理跨學(xué)科教學(xué)當(dāng)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(xué)科教學(xué)中下功夫，效果自然會不盡如人意。此外，學(xué)校要做好監(jiān)督工作，出決策方案、出計劃書，學(xué)校檢查教師的備課、講課等情況，也聆聽學(xué)生反饋的意見，去了解初中物理跨學(xué)科教學(xué)的落實情況，加強(qiáng)頂層設(shè)計。

（二）堅持實現(xiàn)跨學(xué)科有效整合

圍繞“如何開好一次物理跨學(xué)科課程”這一目標(biāo)，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(jīng)據(jù)典，也要引入時事，多措并舉。提倡實行案例教學(xué)法，結(jié)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(dāng)?shù)亟o學(xué)生拓展性地講解一些跨學(xué)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(zhuǎn)化作用來解釋，而分子層面的狀態(tài)轉(zhuǎn)化學(xué)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(chǎn)生》的講解中，因為有電壓的存在，出現(xiàn)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(fù)極的元素發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，可拓展性講解。

（三）組織教師學(xué)習(xí)與教研

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

四、結(jié)束語

總之，在初中物理教學(xué)中，滲透化學(xué)、生物、數(shù)學(xué)、歷史、地理等知識，可講解的內(nèi)容是比較多元的，同時不需要太過深入，既可以帶學(xué)生復(fù)習(xí)其他學(xué)科知識，也可以帶學(xué)生做好知識鋪墊，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，還能提高他們的學(xué)習(xí)興趣，意義重大。

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責(zé)任編輯：趙瀟晗