基于单元视角的跨学科实践活动教学①——以“比较材料的隔声性能”为例

李亚子 蒋大成

(江苏省苏州高新区实验初级中学，江苏 苏州 215000)

《义务教育物理课程标准(2022年版)》首次将“跨学科实践”规定为课程内容，包括“物理学与日常生活”“物理学与工程实践”和“物理学与社会发展”三部分。苏科版初中物理教材中的探究型、设计型、调查型等综合实践内容与上述课程内容相同或相近，但因安排在一章的结尾处，未能引起一些教师的足够重视。“跨学科实践”淡化知识结构，重视实践创新，以培养学生核心素养为目标。这些综合实践活动的安排，多数是一章知识的高度综合，却又不是简单的知识整合，而是基于任务驱动的实践活动，对发展学生科学思维和科学探究能力等具有重要作用。笔者以“比较材料隔声性能”教学为例，探讨基于单元视角的跨学科实践的教学模式。

1 单元教学基本信息

《声现象》是苏科版八年级物理上册教材的第一章，是学生认识物理世界的起始章节，对学生的学习兴趣和物理观念的培养至关重要。本章涉及声音是什么、乐音的特性、噪声及其控制、人耳听不到的声音等知识，在每一节中均创设了贴近生活的问题情境，意在引导学生从生活体验出发，解释物理现象，理解物理规律。但在实际教学中笔者注意到，有些学生在学完本章后，对物理概念的理解仍停留在浅层次的了解中。如在“噪声”的教学中，有些教师常常感觉没什么好教的，把几种阻隔噪声的方法告诉学生，再通过练习加以巩固，这样的教学难以培养学生的物理学习兴趣，更谈不上核心素养的提升。本章最后的综合实践活动“比较材料隔声性能”，正是本章知识的综合应用，是“物理学与日常生活”跨学科实践的初步尝试。学生在观察噪声来源时，能体会噪声污染的危害及隔声的必要性，通过挑选合适声源，运用实验了解不同物体发声方式，通过设计阻隔声音传播的方案，掌握防治噪声的方法，结合探究结论学会选择隔声材料。在教学中不再过分关注知识本身，而是关注日常生活现象，通过任务驱动，使学生学会选择合适材料的方法，比较材料隔声性能，能够运用所学的知识论证自己所提出的建议的合理性。

2 教学设计思路

“比较材料的隔声性能”的教学目标之一是使学生了解“比较”的基本流程和规范。教材中建议利用鞋盒和闹钟作为主要活动器材，用来比较棉花、棉布、报纸、锡箔纸、塑料袋、报纸的隔声性能(图1)。在实验设计环节提供了如下方案：从声源处逐渐远离，直至刚好听不到声音，记录此时人与声源距离。该方案基于学生生活经验，选择了生活中常见物品作为隔声材料，切合初二学生的思维水平。但是这种探究模式难以体现活动的综合性和实践性，与章节内容衔接方面存在不足，此时的学生自主探究能力较为薄弱，思维容易受到教材的束缚。其实学生可以利用已有知识储备，在任务驱动下积极参与活动，通过小组协作设计活动方案，在实验探究中不断优化方案。此类课型的设计要把学生核心素养的培养放在首位，可不拘泥于教材，体现活动的探究性和开放性。

图1

3 探究活动流程

3.1 拍摄噪声相关照片，从社会走向物理

为加深学生对噪声知识的理解，了解比较不同材料隔音性能的意义，课前布置学生拍摄生活中与噪声相关的照片。如图2所示，学生在拍摄广场舞时切身感受到了噪声的危害，通过在显示屏前观察声音强度的变化，对不同响度的声音有了深切的感官体验，了解了噪声的减弱方法。学生的亲身体验过程是从社会走向物理的过程，也是物理观念的形成过程，在体验中感悟实践活动的意义。

图2

3.2 课前布置任务，小组合作探究

“比较材料隔声性能”的活动应跳出空间的局限，让学生深度参与，拥有更多自主权。可以提前一周将任务布置给学生，家靠得比较近的同学以小组为单位合作探究，分工协作，并以视频的方式记录探究过程，在课堂上展示汇报，其他同学点评。考虑到这是学生的第一次自主实践活动，为了规范操作要求和活动流程，教师可以事先提供一张活动记录表，要求学生记录活动过程(表1)。从收集的视频来看，大部分同学的方案设计借鉴了教材提供的思路，用不同材料包裹声源，听声音响度大小，或比较逐渐远离声源至听不见声音时的距离。小组选择的声源种类多样，有手机、闹钟、音响、音乐盒等，隔音材料也多选用生活中常见的物品，有衣服、报纸、海绵、毛巾等。在课堂交流展示环节，各小组一边播放视频一边讲解，同时提出在实验中发现的问题，如在研究包裹材料的因素时响度接近，人耳难以区分，另外材料的厚度和松紧程度也很难做到一致。

表1

3.3 师生互动，优化方案

针对各小组实验方案中存在的问题，在展示交流中，重点讨论实验方案的优化。课前准备一个泡沫盒，并将其分成两个区域(图3)，左侧放置声源，右侧填充不同隔音材料，这里不限于固体材料，对于液体也可进行探究，如用塑料袋装好水放进泡沫盒内，填满右侧空间即可控制材料的厚度相同。简单介绍之后，笔者问学生：“如何去听声源发出的声音？”这是活动探究的核心，也是有别于教材实验设计的关键所在。泡沫盒右侧开有一个小孔，学生大都能想到贴住小孔去听，但易受到周围环境的干扰。为解决此问题，我们自制了一种特殊的“听诊器”(图4)，将羽毛球桶塞进小孔内去听，仅可听到通过泡沫盒内右侧材料传来的声音，且声音较清晰，便于比较。

图3

图4

3.4 亲身体验，完善方案

图5

通过教师引导和学生思考，探究思路逐渐清晰，如通过羽毛球桶听不同材料传播过来声音的响度大小，声音越大说明隔音性能越弱，反之亦然。由于教室里有多组实验同时进行，声源的选择是有讲究的，教师为每个小组提供一个音乐盒芯片和计时器(图5)，由学生自主选用，计时器的声音较小且振动有规律，小组之间不易形成干扰，更合适作为声源。为减小声源通过空气和底部泡沫盒传播对实验的影响，在其底部和上端各放置一块海绵，让声音主要通过隔音材料传播。在选择隔音材料时，教师提供了海绵、泡沫、纸板、塑料袋、水，学生首先根据生活经验对材料的隔音性能排序，再进行实验探究。其中水的隔音效果是学生最感兴趣的，大都认为它的隔音性能最差，但通过实验探究发现，其隔音效果最好，隔音效果由高到低的排序为：水、海绵、纸板、泡沫、塑料袋。

4 跨学科实践活动反思

图6

通过此次探究活动，学生对跨学科实践活动有了初步的认识，也初步习得了基本的科学探究方法。比较材料隔声性能与章节内容联系紧密，不妨将其糅合在新课教学中，以活动为载体，在实践中建构知识体系。如在响度这部分内容教学时，教材重点介绍了响度与振幅有关，我们可将问题开放化，提问学生：有哪些方法可减小人耳听到的声音响度？学生会想到远离声源或使用隔音材料，自然引出不同材料的隔音性能，也将噪声防治融入其中。这样更能从单元视角审视知识之间的关联，重新整合教学资源，探索新的综合实践活动模式。另外，在听通过不同材料传播过来的声音大小时，有些声音的响度接近，人耳难以区分，可以借助分贝仪去“听”(图6)，根据直观的数字显示，隔声效果一目了然。

5 结语

在跨学科实践活动中要突出学生主体地位，充分结合教材特色，尝试从单元视角架构跨学科实践活动，将理论与实践相结合，从单元层面把握整体结构，结合具体章节内容展开实践活动，可有效培养学生的核心素养。