初中物理跨學(xué)科教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的培育對策研究

周慧

【摘要】本文總結(jié)初中物理跨學(xué)科教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的培育對策，以北師大版八年級物理上冊第四章“聲現(xiàn)象”的教學(xué)為例，遵循“主題提煉—目標(biāo)精準(zhǔn)—細(xì)致準(zhǔn)備—學(xué)生實踐—多元評價”的模式，將生物、音樂、勞動等跨學(xué)科知識方法與技能，融入本單元的跨學(xué)科教學(xué)實踐之中，以促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的培育.

【關(guān)鍵詞】初中物理；跨學(xué)科教學(xué)；創(chuàng)新素養(yǎng)

1? 主題提煉

1.1? 根據(jù)新課標(biāo)確定主題范圍

主題提煉是初中物理跨學(xué)科教學(xué)的根本前提，教師應(yīng)結(jié)合新課標(biāo)確定主題.新課標(biāo)2022版的“內(nèi)容要求”中，對跨學(xué)科教學(xué)內(nèi)容范疇進(jìn)行了明確界定，同時又細(xì)化到二級主題，有諸多示例與活動建議，為跨學(xué)科教學(xué)主題明確了范圍，以確保更好地滿足新課標(biāo)要求.在新課標(biāo)2022版的“學(xué)業(yè)要求”中，則是基于核心素養(yǎng)維度，提出在跨學(xué)科教學(xué)中的學(xué)業(yè)評價標(biāo)準(zhǔn)，為跨學(xué)科教學(xué)目標(biāo)的確定提供了依據(jù).在新課標(biāo)2022版的“教學(xué)提示”中，則提供了與跨學(xué)科教學(xué)有關(guān)的策略與情境等素材，為教師合理選擇并設(shè)計跨學(xué)科主題提供了啟發(fā).北師大版八年級物理上冊第四章“聲現(xiàn)象”屬于新課標(biāo)的“運動和相互作用”主題，也與學(xué)生的日常生活和社會發(fā)展以及工程實踐有著緊密的關(guān)系，因此在本單元教學(xué)中，采取跨學(xué)科實踐教學(xué)的方式引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)聲音的特性.

1.2? 精心研讀教材

在根據(jù)新課標(biāo)確定主題范圍的基礎(chǔ)上，需要精心研讀教材，尋找與其他學(xué)科的聯(lián)系.物理學(xué)科的邏輯體系較強(qiáng)，育人價值較高，對于學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的培育有著不可或缺的作用.物理教材中有大量實驗素養(yǎng)與科學(xué)、技術(shù)、社會等內(nèi)容，為跨學(xué)科教學(xué)主題的確定提供了來源.在北師大版八年級物理上冊第四章“聲現(xiàn)象”中，將聲音的特性與音樂學(xué)的樂器進(jìn)行跨學(xué)科結(jié)合，基于真實情境為培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力提供真實素材.

1.3? 緊密結(jié)合生活

物理是一門人類認(rèn)知自然界物質(zhì)結(jié)構(gòu)、互相作用與運動規(guī)律的學(xué)科，為人們認(rèn)知世界奠定了堅實的基礎(chǔ)，與日常生活、社會發(fā)展和自然有著緊密的關(guān)聯(lián).教師要學(xué)會觀察生活，關(guān)注社會，不斷豐富跨學(xué)科教學(xué)的素材.

“聲現(xiàn)象”一單元教學(xué)時正處于初冬，初冬的竹子有著獨特的韻味和美感.在這個季節(jié)，竹子依然保持著翠綠的顏色，但更加深沉、厚重.竹葉也開始變得硬朗，呈現(xiàn)出一種堅韌不拔的氣質(zhì).在寒風(fēng)中，竹子依然挺拔、筆直，不屈不撓地矗立在那里.初冬的竹子也給人以清新的感覺，它們在雪花中變得更加潔白，與周圍的枯黃和灰色形成鮮明的對比.在初冬的陽光下，竹葉閃爍著晶瑩的光芒，仿佛在向人們展示著它的生命力.教師在分析新課標(biāo)要求和研讀教材的基礎(chǔ)上，通過網(wǎng)購竹子制作樂器“竹哨”，以研究聲音的特性，所以本單元的跨學(xué)科教學(xué)主題是“美妙的哨聲”.確立了本單元的跨學(xué)科教學(xué)主題后，引導(dǎo)學(xué)生融入生物、音樂、勞動等學(xué)科的知識、方法、技能與思維方式.

2? 目標(biāo)精準(zhǔn)

2.1? “創(chuàng)新人格”素養(yǎng)的目標(biāo)與路徑

為培養(yǎng)學(xué)生的“創(chuàng)新人格”素養(yǎng)，確立的素養(yǎng)目標(biāo)為：（1）初冬的竹葉開始變得稀疏，竹子的質(zhì)地成熟，網(wǎng)購竹子作為制作哨子的材料，以激發(fā)學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)學(xué)生的想象力；（2）在“竹哨”制作的過程中，以及學(xué)生玩“竹哨”的過程中，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成敢為、堅持、優(yōu)秀的人格特性.

為實現(xiàn)這2個素養(yǎng)目標(biāo)，其實現(xiàn)路徑為：（1）結(jié)合在初冬觀察竹子的經(jīng)歷，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，將竹笛、普通哨子作為對比想象，促使學(xué)生內(nèi)心初步萌發(fā)制作“竹哨”的創(chuàng)意與想法；（2）在“竹哨”制作和玩過程中，學(xué)生所面臨的是陌生問題情境，需要兼顧各方面的問題，考慮出現(xiàn)的情況，并具備選擇最佳方案的意識，通過獨立思考，在嘗試和挑戰(zhàn)中，不斷發(fā)展，質(zhì)疑他人的觀點；（3）在“竹哨”制作時不斷優(yōu)化，且始終做到認(rèn)真專注.

2.2? “創(chuàng)新思維”素養(yǎng)的目標(biāo)與路徑

為培養(yǎng)學(xué)生的“創(chuàng)新思維”素養(yǎng)，確立的素養(yǎng)目標(biāo)為：（1）學(xué)生能結(jié)合設(shè)計與猜想以及自己所收集的證據(jù)，分析影響“竹哨”音調(diào)的因素，強(qiáng)化學(xué)生的科學(xué)推理和科學(xué)論證的科學(xué)素養(yǎng)與思維能力；（2）學(xué)生能檢驗、修正、分析不同的實驗結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑創(chuàng)新能力.

為實現(xiàn)這2個素養(yǎng)目標(biāo)，其實現(xiàn)路徑為：（1）引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實際生活經(jīng)驗，分析和總結(jié)“竹哨”音調(diào)高低的影響因素，并提出相應(yīng)的猜想；（2）設(shè)計影響“竹哨”音調(diào)高低因素的分析實驗，實現(xiàn)對控制變量這一科學(xué)思維的靈活運用；（3）運用調(diào)音器的顯示頻率，對比“竹哨”發(fā)聲時的音調(diào)高低，運用科學(xué)證據(jù)獲取科學(xué)結(jié)論；（4）對每個小組的實驗結(jié)論開展偏差分析，引導(dǎo)學(xué)生敢于質(zhì)疑，并提出相應(yīng)的見解.

2.3? “創(chuàng)新實踐”素養(yǎng)的目標(biāo)與路徑

為培養(yǎng)學(xué)生的“創(chuàng)新實踐”素養(yǎng)，確立的素養(yǎng)目標(biāo)為：（1）學(xué)生能在“竹哨”的音調(diào)高低影響因素分析中進(jìn)行科學(xué)探究，不斷培養(yǎng)和強(qiáng)化學(xué)生的實驗?zāi)芰Γ唬?）學(xué)生能在制作“竹哨”的過程中鍛煉動手能力；（3）學(xué)生能運用“竹哨”吹奏樂曲，強(qiáng)化學(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)能力.

為實現(xiàn)這3個素養(yǎng)目標(biāo)，其實現(xiàn)路徑為：（1）學(xué)生能結(jié)合現(xiàn)象，提出對“竹哨”音調(diào)高低影響因素的猜想，再設(shè)計實驗對猜想進(jìn)行驗證；（2）學(xué)生能獨立設(shè)計“竹哨”制作方案，且完成“竹哨”的制作；（3）學(xué)生能結(jié)合“竹哨”音調(diào)高低的影響因素吹奏“竹哨”，并演奏相關(guān)音樂作品.

3? 細(xì)致準(zhǔn)備

為確保跨學(xué)科教學(xué)得以順利實施，教師與學(xué)生都要在課前做好精心準(zhǔn)備.在本研究的跨學(xué)科教學(xué)活動中，教師網(wǎng)購小山竹作為材料，此時的小山竹的質(zhì)地最適合做“竹哨”.教師給學(xué)生發(fā)放小山竹，利用生物知識學(xué)習(xí)竹子的結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)備調(diào)頻儀顯示音調(diào)的高低，準(zhǔn)備音樂《竹林風(fēng)聲》，以及勞動課所需的剪刀等.而學(xué)生在觀察小山竹結(jié)構(gòu)后，利用互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)“竹哨”的制作方法，根據(jù)教師要求準(zhǔn)備材料，熟悉制作“竹哨”的材料與工具，深化對實踐活動的理解與認(rèn)知.

4? 學(xué)生實踐

4.1? 設(shè)計情境，提出問題

在細(xì)致準(zhǔn)備的基礎(chǔ)上，為幫助學(xué)生解決跨學(xué)科問題，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生親歷實踐.在本研究的跨學(xué)科教學(xué)中，教師給學(xué)生出示包含竹葉、竹芽、竹竿、竹根的結(jié)構(gòu)圖，展示“竹哨”的成品，吹奏出響亮的聲音，引導(dǎo)學(xué)生思考如何制作“竹哨”.

4.2? 精心演示，科學(xué)制作

學(xué)生將課前準(zhǔn)備的竹子擺在課桌上，動畫演示竹笛的構(gòu)造，說出“竹哨”的發(fā)聲原理類似于竹笛，再按照“切—卡—削”的步驟演示，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)教師演示制作“竹哨”.

4.3? 試吹聲音，體驗聲音

當(dāng)“竹哨”制作成功后，學(xué)生試吹，發(fā)現(xiàn)“竹哨”的音調(diào)不同，引導(dǎo)學(xué)生分析為什么“竹哨”的音調(diào)不同.學(xué)生在對比不同“竹哨”發(fā)聲的過程之后，討論分析后得出的猜想是：聲音高低可能取決于“竹哨”的長短、粗細(xì)和吹氣的速度快慢.

4.4? 方案設(shè)計，科學(xué)探究

為了找出影響“竹哨”發(fā)聲音調(diào)高低的影響因素，引導(dǎo)學(xué)生以實驗的方式對猜想進(jìn)行驗證.在設(shè)計實驗方案時，控制變量是重點，即引導(dǎo)學(xué)生在設(shè)計方案時，考慮“竹哨”發(fā)聲音調(diào)的高低與竹子長短、粗細(xì)以及吹氣速度有什么關(guān)系.所以在設(shè)計實驗方案時，主要分為以下三種：一是竹子的粗細(xì)一致、長度不同，且吹氣速度一致；二是竹子的長度一致，粗細(xì)不同，且吹氣速度一致；三是竹子的粗細(xì)和長度一樣，但是吹氣的速度不同.在這三種實驗情境下，引導(dǎo)學(xué)生探究影響“竹哨”發(fā)聲音調(diào)高低的判斷方法.在學(xué)生判斷時，雖然學(xué)生用耳朵可以直觀判斷，但是判斷的過程較為粗略，屬于定性研究，因此存在誤判的情況較大.此時就需要借助調(diào)頻儀，獲取精準(zhǔn)的頻率數(shù)值，使得觀察比較定量化，得到的判斷結(jié)果更加精準(zhǔn).

4.5? 實踐探索，增強(qiáng)認(rèn)知

第一，為了引導(dǎo)學(xué)生在實踐探索中掌握“竹哨”發(fā)聲音調(diào)高低與“竹哨”長度之間的關(guān)系，分別選擇三段粗細(xì)一致、長短不一的“竹哨”，且每次的吹氣速度一致，對比3次“竹哨”的音調(diào)高低，調(diào)頻儀軟件顯示的頻率分別是411.5Hz、461.3Hz、638.4Hz，發(fā)現(xiàn)其音調(diào)呈現(xiàn)出從低到高的趨勢.最終實驗后總結(jié)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)“竹哨”粗細(xì)和吹氣的速度一致時，“竹哨”的長度越短，其所發(fā)聲音調(diào)就會越高.

第二，為了引導(dǎo)學(xué)生在實踐探索中掌握“竹哨”發(fā)聲音調(diào)高低與“竹哨”粗細(xì)之間的關(guān)系，分別選擇三段粗細(xì)不一、長短一致的“竹哨”，且每次的吹氣速度一致，對比3次“竹哨”的音調(diào)高低，調(diào)頻儀軟件顯示的頻率分別是282.8Hz、338.2Hz、425.4Hz，發(fā)現(xiàn)其音調(diào)呈現(xiàn)出從低到高的趨勢.最終實驗后總結(jié)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)“竹哨”長度和吹氣的速度一致時，“竹哨”的越細(xì)，其所發(fā)聲音調(diào)就會越高.

第三，為了引導(dǎo)學(xué)生在實踐探索中掌握“竹哨”發(fā)聲音調(diào)高低與吹氣速度之間的關(guān)系，分別選擇一段“竹哨”，且每次的吹氣速度不一致，對比3次“竹哨”的音調(diào)高低，調(diào)頻儀軟件顯示的頻率分別是623.5Hz、670.6Hz、783.8Hz，發(fā)現(xiàn)其音調(diào)呈現(xiàn)出從低到高的趨勢.最終實驗后總結(jié)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)“竹哨”粗細(xì)一致和長度一致時，吹氣速度越大，其所發(fā)聲音調(diào)就會越高.

由此可見，經(jīng)過三次實驗過程，發(fā)現(xiàn)影響“竹哨”發(fā)聲音調(diào)高低的影響因素主要有“竹哨”的長短和粗細(xì)與吹氣速度快慢.

4.6? 音樂測試，優(yōu)化實踐

教師給學(xué)生播放《竹林風(fēng)聲》的樂曲，用PPT展示歌譜，運用音樂課教學(xué)方法，在帶領(lǐng)學(xué)生試唱的過程中，引導(dǎo)學(xué)生掌握節(jié)奏與音調(diào)，再結(jié)合影響“竹哨”聲音音調(diào)高低的三個影響因素進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，將“竹哨”作為樂曲，按照PPT展示的歌譜來吹奏《竹林風(fēng)聲》，該音樂旋律簡單，每個“竹哨”的音調(diào)范圍也不同，學(xué)生經(jīng)過測試優(yōu)化后，完成對《竹林風(fēng)聲》的吹奏.在吹奏時，學(xué)生主要采用以下方法：一是采用多人合作的方式吹奏，每人采用自己制作的“竹哨”，分別吹奏出一個音，六人為一個小組，在相互合作后完成對樂曲的演奏.或者是每個人用自己的“竹哨”吹奏2～3人為一個小組，完成對樂曲的合作演奏；二是采用獨立演奏的方式，每個學(xué)生獨立演奏，采取改變吹氣速度和“竹哨”發(fā)聲音調(diào)來獨奏；三是采取合奏的方式，全班學(xué)生配合，采取多種形式演奏，完成“竹哨”大合奏，在增加響度的同時獲得良好的聽覺效果.

4.7? 解釋原理，深化認(rèn)知

為幫助學(xué)生深化對物理學(xué)和跨學(xué)科原理的認(rèn)知，引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位，梳理學(xué)習(xí)過程，總結(jié)和解釋有關(guān)物理學(xué)和跨學(xué)科原理方面的知識，深化學(xué)生的認(rèn)知.其中，就物理學(xué)的范疇來看，其跨學(xué)科的原理就在于引導(dǎo)學(xué)生掌握音調(diào)高低的影響因素，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，養(yǎng)成科學(xué)探究的習(xí)慣，形成科學(xué)的態(tài)度與責(zé)任；就生物學(xué)的范疇來看，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合竹子的結(jié)構(gòu)，掌握“竹哨”的結(jié)構(gòu)與功能，強(qiáng)化學(xué)生的實踐探究能力；就音樂的視角來看，幫助學(xué)生掌握音高和長短等基本樂理，強(qiáng)化學(xué)生的視唱練耳能力，增強(qiáng)學(xué)生的審美感知，培養(yǎng)學(xué)生的藝術(shù)素養(yǎng)與創(chuàng)意實踐；就勞動的視角來看，幫助學(xué)生掌握常見的美工刀和剪刀等勞動工具的使用，讓學(xué)生在“竹哨”的制作中創(chuàng)造性地解決問題.

5? 結(jié)語

綜上所述，本文探討了初中物理跨學(xué)科教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的培育對策.通過將生物、音樂、勞動等學(xué)科的知識、方法、技能和思維方式融入物理教學(xué)，可以有效地促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)培育.通過主題提煉、目標(biāo)精準(zhǔn)、細(xì)致準(zhǔn)備、學(xué)生實踐等環(huán)節(jié)，通過不同學(xué)科之間的融合和滲透，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新素養(yǎng).希望本文的研究為初中物理跨學(xué)科教學(xué)提供一定的參考和啟示，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的人才做出貢獻(xiàn).

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