初中物理跨學科教學中學生創新素養的培育對策研究

周慧

【摘要】本文總結初中物理跨學科教學中學生創新素養的培育對策，以北師大版八年級物理上冊第四章“聲現象”的教學為例，遵循“主題提煉—目標精準—細致準備—學生實踐—多元評價”的模式，將生物、音樂、勞動等跨學科知識方法與技能，融入本單元的跨學科教學實踐之中，以促進學生創新素養的培育.

【關鍵詞】初中物理；跨學科教學；創新素養

1? 主題提煉

1.1? 根據新課標確定主題范圍

主題提煉是初中物理跨學科教學的根本前提，教師應結合新課標確定主題.新課標2022版的“內容要求”中，對跨學科教學內容范疇進行了明確界定，同時又細化到二級主題，有諸多示例與活動建議，為跨學科教學主題明確了范圍，以確保更好地滿足新課標要求.在新課標2022版的“學業要求”中，則是基于核心素養維度，提出在跨學科教學中的學業評價標準，為跨學科教學目標的確定提供了依據.在新課標2022版的“教學提示”中，則提供了與跨學科教學有關的策略與情境等素材，為教師合理選擇并設計跨學科主題提供了啟發.北師大版八年級物理上冊第四章“聲現象”屬于新課標的“運動和相互作用”主題，也與學生的日常生活和社會發展以及工程實踐有著緊密的關系，因此在本單元教學中，采取跨學科實踐教學的方式引導學生學習聲音的特性.

1.2? 精心研讀教材

在根據新課標確定主題范圍的基礎上，需要精心研讀教材，尋找與其他學科的聯系.物理學科的邏輯體系較強，育人價值較高，對于學生創新素養的培育有著不可或缺的作用.物理教材中有大量實驗素養與科學、技術、社會等內容，為跨學科教學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“聲現象”中，將聲音的特性與音樂學的樂器進行跨學科結合，基于真實情境為培養學生的發現問題和解決問題的能力提供真實素材.

1.3? 緊密結合生活

物理是一門人類認知自然界物質結構、互相作用與運動規律的學科，為人們認知世界奠定了堅實的基礎，與日常生活、社會發展和自然有著緊密的關聯.教師要學會觀察生活，關注社會，不斷豐富跨學科教學的素材.

“聲現象”一單元教學時正處于初冬，初冬的竹子有著獨特的韻味和美感.在這個季節，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，呈現出一種堅韌不拔的氣質.在寒風中，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.教師在分析新課標要求和研讀教材的基礎上，通過網購竹子制作樂器“竹哨”，以研究聲音的特性，所以本單元的跨學科教學主題是“美妙的哨聲”.確立了本單元的跨學科教學主題后，引導學生融入生物、音樂、勞動等學科的知識、方法、技能與思維方式.

2? 目標精準

2.1? “創新人格”素養的目標與路徑

為培養學生的“創新人格”素養，確立的素養目標為：（1）初冬的竹葉開始變得稀疏，竹子的質地成熟，網購竹子作為制作哨子的材料，以激發學生的好奇心，培養學生的想象力；（2）在“竹哨”制作的過程中，以及學生玩“竹哨”的過程中，培養學生養成敢為、堅持、優秀的人格特性.

為實現這2個素養目標，其實現路徑為：（1）結合在初冬觀察竹子的經歷，激發學生的探究欲望，將竹笛、普通哨子作為對比想象，促使學生內心初步萌發制作“竹哨”的創意與想法；（2）在“竹哨”制作和玩過程中，學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，在嘗試和挑戰中，不斷發展，質疑他人的觀點；（3）在“竹哨”制作時不斷優化，且始終做到認真專注.

2.2? “創新思維”素養的目標與路徑

為培養學生的“創新思維”素養，確立的素養目標為：（1）學生能結合設計與猜想以及自己所收集的證據，分析影響“竹哨”音調的因素，強化學生的科學推理和科學論證的科學素養與思維能力；（2）學生能檢驗、修正、分析不同的實驗結果，培養學生的質疑創新能力.

為實現這2個素養目標，其實現路徑為：（1）引導學生結合實際生活經驗，分析和總結“竹哨”音調高低的影響因素，并提出相應的猜想；（2）設計影響“竹哨”音調高低因素的分析實驗，實現對控制變量這一科學思維的靈活運用；（3）運用調音器的顯示頻率，對比“竹哨”發聲時的音調高低，運用科學證據獲取科學結論；（4）對每個小組的實驗結論開展偏差分析，引導學生敢于質疑，并提出相應的見解.

2.3? “創新實踐”素養的目標與路徑

為培養學生的“創新實踐”素養，確立的素養目標為：（1）學生能在“竹哨”的音調高低影響因素分析中進行科學探究，不斷培養和強化學生的實驗能力；（2）學生能在制作“竹哨”的過程中鍛煉動手能力；（3）學生能運用“竹哨”吹奏樂曲，強化學生的跨學科學習能力.

為實現這3個素養目標，其實現路徑為：（1）學生能結合現象，提出對“竹哨”音調高低影響因素的猜想，再設計實驗對猜想進行驗證；（2）學生能獨立設計“竹哨”制作方案，且完成“竹哨”的制作；（3）學生能結合“竹哨”音調高低的影響因素吹奏“竹哨”，并演奏相關音樂作品.

3? 細致準備

為確?？鐚W科教學得以順利實施，教師與學生都要在課前做好精心準備.在本研究的跨學科教學活動中，教師網購小山竹作為材料，此時的小山竹的質地最適合做“竹哨”.教師給學生發放小山竹，利用生物知識學習竹子的結構，準備調頻儀顯示音調的高低，準備音樂《竹林風聲》，以及勞動課所需的剪刀等.而學生在觀察小山竹結構后，利用互聯網學習“竹哨”的制作方法，根據教師要求準備材料，熟悉制作“竹哨”的材料與工具，深化對實踐活動的理解與認知.

4? 學生實踐

4.1? 設計情境，提出問題

在細致準備的基礎上，為幫助學生解決跨學科問題，應引導學生親歷實踐.在本研究的跨學科教學中，教師給學生出示包含竹葉、竹芽、竹竿、竹根的結構圖，展示“竹哨”的成品，吹奏出響亮的聲音，引導學生思考如何制作“竹哨”.

4.2? 精心演示，科學制作

學生將課前準備的竹子擺在課桌上，動畫演示竹笛的構造，說出“竹哨”的發聲原理類似于竹笛，再按照“切—卡—削”的步驟演示，引導學生根據教師演示制作“竹哨”.

4.3? 試吹聲音，體驗聲音

當“竹哨”制作成功后，學生試吹，發現“竹哨”的音調不同，引導學生分析為什么“竹哨”的音調不同.學生在對比不同“竹哨”發聲的過程之后，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、粗細和吹氣的速度快慢.

4.4? 方案設計，科學探究

為了找出影響“竹哨”發聲音調高低的影響因素，引導學生以實驗的方式對猜想進行驗證.在設計實驗方案時，控制變量是重點，即引導學生在設計方案時，考慮“竹哨”發聲音調的高低與竹子長短、粗細以及吹氣速度有什么關系.所以在設計實驗方案時，主要分為以下三種：一是竹子的粗細一致、長度不同，且吹氣速度一致；二是竹子的長度一致，粗細不同，且吹氣速度一致；三是竹子的粗細和長度一樣，但是吹氣的速度不同.在這三種實驗情境下，引導學生探究影響“竹哨”發聲音調高低的判斷方法.在學生判斷時，雖然學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.此時就需要借助調頻儀，獲取精準的頻率數值，使得觀察比較定量化，得到的判斷結果更加精準.

4.5? 實踐探索，增強認知

第一，為了引導學生在實踐探索中掌握“竹哨”發聲音調高低與“竹哨”長度之間的關系，分別選擇三段粗細一致、長短不一的“竹哨”，且每次的吹氣速度一致，對比3次“竹哨”的音調高低，調頻儀軟件顯示的頻率分別是411.5Hz、461.3Hz、638.4Hz，發現其音調呈現出從低到高的趨勢.最終實驗后總結發現，當“竹哨”粗細和吹氣的速度一致時，“竹哨”的長度越短，其所發聲音調就會越高.

第二，為了引導學生在實踐探索中掌握“竹哨”發聲音調高低與“竹哨”粗細之間的關系，分別選擇三段粗細不一、長短一致的“竹哨”，且每次的吹氣速度一致，對比3次“竹哨”的音調高低，調頻儀軟件顯示的頻率分別是282.8Hz、338.2Hz、425.4Hz，發現其音調呈現出從低到高的趨勢.最終實驗后總結發現，當“竹哨”長度和吹氣的速度一致時，“竹哨”的越細，其所發聲音調就會越高.

第三，為了引導學生在實踐探索中掌握“竹哨”發聲音調高低與吹氣速度之間的關系，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”的音調高低，調頻儀軟件顯示的頻率分別是623.5Hz、670.6Hz、783.8Hz，發現其音調呈現出從低到高的趨勢.最終實驗后總結發現，當“竹哨”粗細一致和長度一致時，吹氣速度越大，其所發聲音調就會越高.

由此可見，經過三次實驗過程，發現影響“竹哨”發聲音調高低的影響因素主要有“竹哨”的長短和粗細與吹氣速度快慢.

4.6? 音樂測試，優化實踐

教師給學生播放《竹林風聲》的樂曲，用PPT展示歌譜，運用音樂課教學方法，在帶領學生試唱的過程中，引導學生掌握節奏與音調，再結合影響“竹哨”聲音音調高低的三個影響因素進行調整和優化，將“竹哨”作為樂曲，按照PPT展示的歌譜來吹奏《竹林風聲》，該音樂旋律簡單，每個“竹哨”的音調范圍也不同，學生經過測試優化后，完成對《竹林風聲》的吹奏.在吹奏時，學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，每個學生獨立演奏，采取改變吹氣速度和“竹哨”發聲音調來獨奏；三是采取合奏的方式，全班學生配合，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，深化認知

為幫助學生深化對物理學和跨學科原理的認知，引導學生以小組為單位，梳理學習過程，總結和解釋有關物理學和跨學科原理方面的知識，深化學生的認知.其中，就物理學的范疇來看，其跨學科的原理就在于引導學生掌握音調高低的影響因素，培養學生的科學思維，養成科學探究的習慣，形成科學的態度與責任；就生物學的范疇來看，引導學生結合竹子的結構，掌握“竹哨”的結構與功能，強化學生的實踐探究能力；就音樂的視角來看，幫助學生掌握音高和長短等基本樂理，強化學生的視唱練耳能力，增強學生的審美感知，培養學生的藝術素養與創意實踐；就勞動的視角來看，幫助學生掌握常見的美工刀和剪刀等勞動工具的使用，讓學生在“竹哨”的制作中創造性地解決問題.

5? 結語

綜上所述，本文探討了初中物理跨學科教學中學生創新素養的培育對策.通過將生物、音樂、勞動等學科的知識、方法、技能和思維方式融入物理教學，可以有效地促進學生的創新素養培育.通過主題提煉、目標精準、細致準備、學生實踐等環節，通過不同學科之間的融合和滲透，培養學生的綜合素質和創新素養.希望本文的研究為初中物理跨學科教學提供一定的參考和啟示，為培養具有創新精神和創造能力的人才做出貢獻.

參考文獻：

［1］朱慧瑜.探討基于學科大觀念的初中物理跨學科教學方法［J］.中學課程輔導，2023（33）：18-20.

［2］戴汝龍.基于新課標理念的初中物理“跨學科實踐”教學探索［J］.數理天地（初中版），2023（22）：54-56.

［3］丁向陽，蔡丁澄.初論系統構建初中物理跨學科實踐教學［J］.物理教師，2023，44（10）：42-45.

［4］張勝陽.勞動教育跨學科融合研究——以初中物理教學為例［J］.數理天地（初中版），2023（18）：27-29.