科学与艺术相融，物理与音乐互促

朱艳琴　杨雨骊

在深圳市龙岗区人文引领的A-STEM教育教学思想指导下，笔者积极探索在A-STEM教学实践中信息技术运用与学生人文体验的有机融合。本文以小学四年级科学课程《杯水琴声》跨学科融合教学为例，充分展示人文引领下的跨学科融合教学的课程过程与效果，并进一步探索跨学科融合教学在科技与人文的融合方面能发挥积极作用的四大内在原因。

● 以劣构问题为导向，探索有挑战性的跨越科学与艺术的项目

《杯水琴声》A-STEM课例以“成功制作水琴杯”为项目实践内容，这是一个复杂的劣构问题，要求学生完全理解和掌握其中的理论知识，并制作水琴杯。整个教学过程引入科学、音乐、数学、语文、美术等学科知识，对同一主题相互联动和支撑，充分运用信息技术解决教学难点，发挥学生主观能动性，加强学生人文体验，有效促进了科技与人文的有机融合。

例如，科学学科需要解决的是探究声音高低的原理;音乐学科是让学生从演奏实践中不断求证和反证;数学学科通过水位的合理换算启发学生解决生活中的问题往往可以做到更灵活、高效;而在语文学科和美术学科的默契配合下，学生不但把《杯水琴声》的课堂学习过程及感受用文字进行传递，而且运用排版技巧，以图文并茂的形式将其展示出来。学生们的学习过程是完整的，思维是缜密的，方法是创新的，体会是深刻的。

● 以实验操作为载体，加强学生兴趣培养

要想让探究内容吸引学生的兴趣，其设计就要顺应学生的认知需求。《杯水琴声》的教学就是在教师的指导下，学生通过自主探究学习，以科学探究的方法主动应用知识，加深知识理解，培养学习兴趣，全身心投入获取解决问题的方法和新知识。

例如，在探究“声音的高低和谁有关？”的问题中，教师组织学生开展了“吹响吸管”和“敲击水杯”两个实验。学生发现短的吸管能吹出更高的音，并了解到吸管吹响是里面的空气柱发生了振动的知识原理，所以空气柱的长短决定了不一样的振动状态。学生在实验过程中，有较强的投入感和体验感。在“敲击水杯”实验中，学生发现“水位越高，声音越低;水位越低，声音越高”的现象，并总结出杯子里水位的高低可以决定水杯和水共同的振动状态不一样。

● 以信息技术为依托，促进学生主动探索与思考

1.利用声波传感器，架起了音乐与科学融合的桥梁

引入声波传感器测量口风琴演奏时每个音高发声的振动频率（如下页表1），学生感觉新颖，在直观的数据中很快得出了科学原理，同时也了解了乐器的音高知识，进一步增强了学生对“如何通过控制水量来制作水杯琴”的探究欲望，为下一步实现“成功制作水杯琴”项目实践问题做好准备。

2.发挥手机APP功能，解决关键技术难题

在制作水琴杯阶段，水量的多少直接影响水杯琴的音准效果，利用手机中的“Decibel X”APP，可以精准测试敲击水杯所产生声音的分贝和频率（如表2），成功解决制作水琴杯的最大技术难题。实验中，学生通过“Decibel X”APP测试，不断对水杯的水量进行调整、校对，最终达到教学目的。所以，充分发挥信息技术设备来完成教学实验，也是提高教学质量的重要手段。

● 实现纯物理项目向“物理—音乐”项目的转变

①乐曲导入，充分激发了学生的探究兴趣。笔者播放自己设计的一段美妙的水杯敲击乐，激发学生好奇心，并引导学生投入到真实的探究中。

②樂理介入，将知识概念与生活中的乐器相联系。教学中，教师展示口风琴的音高变化并现场进行了频率测量。同理，学生想到将水杯制作成乐器，教师由此引入“音阶关系”的概念，并提出如何将7个水杯改进成有规律的音阶关系的水杯，成功引导学生做进一步探究——试着利用测量和数学换算等方法自制水杯琴，从而使学生不仅能轻松分辨声音的高低变化，而且体验到了将知识概念与生活中的乐器相联系的乐趣，实现了从知识理解、知识应用到知识产品的探索与实践过程。

③实践操作，亲历制作水杯琴的过程。教师根据实验室大桌特点和学生的科学与音乐的兴趣特长方向，将学生均等分为八个小组，每个小组都有善于科学探索和敲击乐曲的代表。教师让学生在小组合作下充分体验测量、微调，试音、音准校对等各个探究环节，最终随着乐音的响起，各小组成功地完成了水杯琴的制作。

④敲击演奏，享受探究成果带来的喜悦。学生成功完成了作品——水杯琴，全班也进行了个人独奏和小组齐奏表演，学生沉浸在学习的快乐之中，在视听盛宴中享受到了乐音与演奏带来的乐趣。

A-STEM课程促进了科技与人文的融合，它既能通过课堂教学解决现实中劣构问题达到学以致用的效果，又能引领学生人文价值体现，让学生能够感受学习与创新的乐趣，真正成为学习的主人。