初中物理跨学科知识教学的应对策略

王莉 黄颍

摘要：本文从初中物理学科教育的重要意义入手，分析跨学科教育对学生会带来怎样的作用，会对学生综合素质以及学科素养的提升发挥怎样的作用，随后分析初中物理跨学科教育的几个重点方面和例子，分析如何构建跨学科知识教育的策略，以供参考。探索初中物理跨学科教育，既能够激发学生的学习热情，同时可以引导学生从一个不同的角度去看待所要学习的知识，并且一个学科的教学还能够引导学生复习其他学科的知识，形成系统化学习的成效，有着积极作用。

关键词：初中物理跨学科教学意义重点项目和例子落实策略

引言

设计师克莱门特·莫（Clement Mok）指出：未来10年将要求人们跨领域进行思考和工作，对于教育来说也是相似的概念。新课程理念也提出跨学科教学，STEAM教学方法本质上也是跨学科教育的体现。跨学科教学对教育而言有着非常积极的作用，跨越学科领域、跨越知识内涵，将具有关联性的知识巧妙进行融合、拓展，就逐渐形成了教育一体化的概念，能够给学生更好的学习体验，激发他们的学习兴趣，同时也能够引导学生从系统化的角度去思考、学习甚至成长。在初中物理教学中开展跨学科教学，应以初中物理知识点为中心，向具有关联性的化学、数学、生物等学科知识内容延伸。

一、跨学科教学的重要意义

（一）学科之间本就有紧密联系

从科学探究的角度来看，物理和化学、生物是有关联的，很多生物现象和物理现象，本质上都是物质内在原子、分子或化合物的化学性质发生了作用，也就是化学问题，一些物理研究现象又是生物作用的表现。从数学角度来看，数学的工具属性，让它在一切研究活动中都发挥着基础作用。从物理学研究史来看，物理学又和历史学有着关系。从物理学不同区域、不同时间的特征来看，物理和地理也会有关系。因此可以说，物理和其他学科有着较强的跨学科教学基础条件，在教育一体化视野下，学科的边际正趋向于模糊，打破传统的教学模式，跨学科教育大有可为。

（二）能够激发学生学习兴趣

兴趣教学已经是老生常谈的话题了，学生在具有学习兴趣的时候，他们的学习质量和学习效率会大大增加，课堂参与度也会更高，而如果没有学习兴趣，那么其课堂参与度低下、学习质量也会很差。单一的学科教育是单调的、枯燥的，而跨学科教学则是生动的、丰富的，能够带给学生更好的学习体验，激发学生的学习热情。因此，学校应该重视初中物理跨学科教学。

（三）能够以系统的角度看待知识

以初中物理知识为核心，以化学、生物、数学、地理等相关学科为拓展，跨学科教学能够让学生从一个系统性的角度去看待科学，从一个不一样的角度去看待数学知识的运用。通过跨学科教学，让学生增加了多元化知识，在进行物理知识教学的时候也复习了其他学科内容，这是跨学科教学的根本意义。

二、初中物理跨学科教学重要项目和例子

（一）物理与化学跨学科

物理大多是宏观的，化学却是微观的，表面上发生的物理现象，本质上都是物质内在原子、分子或化合物的化学性质发生了作用。因此，在初中物理教学时，将物理知识和化学知识有机结合在一起，带领学生分别从宏观表现以及物质微观运动两个方面来进行说明，势必对学生有积极作用。

例如光谱、XRD、红外、电镜、核磁等一系列分析手段，都是物理理论的直接应用，却也是化学元素发生的化学反应，在沪科版八年级“多彩的光”教学中，教师向学生渗透讲解光谱知识，介绍紫外分光光度计、可见光分光光度计的知识，原子吸收色谱等方面的知识。它们是将复杂的光分解为光谱线的科学仪器，能够用来分析被检测物质的含量，而本质上就是待测物质和络合元素发生络合反应，产生络合反应物，结合络合反应物的光学特性，来判断最初待测物质的含量。

例如，在物理的运动学、动力学讲解的时候，可以结合化学学科讲授。宏观上运动学的知识，从微观来说是物质原子、分子或化合物发生了反应，释放出动能，动能做功，就使得物体发生运动。比如汽车安全气囊，其内充斥的物体是硝酸铵，硝酸铵受到撞击后会迅速分解成N2O气体，迅速碰撞，产生向外的力，从而缓冲撞击时惯性动能对驾驶员施加的向前的力，进而保护驾驶员。

例如，沪教版九年级《内能与热机》教学的时候，最典型的就是燃料燃燒释放能量然后做功。比如火箭燃烧产生热能，热能再转化为动能，而微观层面则是物质原子或分子发生反应释放强大的化学能，化学能形成热能。

再如在沪教版八年级《声的世界》教学中，我们都知道声音是振动产生的，它在固体中传播速度最快，在液体中传播速度次之，在气体中传播速度最慢，那么怎么从微观角度来看待这个问题呢？因为声音的传播速度和物质内在的分子的紧密程度是有关联的，内在分子密度越高，振动传递就快，而内在分子密度越低，振动传递就慢。固体中分子密度最高，因此声音传播速度快，反之气体的分子密度小，传播速度也就慢。

再如在《了解电路》的“电是什么”篇章，给学生举电池的例子，电池是怎么产生和输送电流的？就是因为有电压的存在，出现了电位差，在电位差的作用下电子发生了定向移动。而从化学的角度来讲，则是原电池正负极的元素发生了氧化还原反应，随之导致正负极的元素化合价也发生了改变。

（二）物理和生物跨学科

物理学科也能够和生物学科联系起来，一些物理层面的解释，同样可以利用生物领域知识去进行。生物主要从细胞及以上层次的东西展开研究，生物的各项生命过程依赖于组成生物组织和生活环境的原子、分子和化合物的相互作用。例如，在沪教版《力与运动》教学中，可以渗透讲解“生物力学”，生物力学的分析通常包括两个大的方面，一个是运动学——也就是先不谈力的因素只看关节运动的角度、速度等时间和空间的参数，二是动力学——也就是分析力与人体的相互作用。例如，在《声音的传播》教学中，我们都知道声音是声带振动产生的一种特定的波，是以波的形式来表现的。在生物方面，这也就解释了为什么动物都采用声音来远距离通信，物理结合生物，市面上开发出了骨传导耳机，不用入耳，声波引导，通过颅骨、颌骨等头部骨头的振动，从而将声音传到内耳。再如在第十七章《17.1磁是什么》教学中，给学生举例磁场对生物的影响，以及生物所产生的磁场，比如地球磁场可以引导信鸽进行长距离定位。

另外，物理和生物的融合，也可以体现在实验方面，物理实验和生物实验是有一定相似的，都非常精细，那么可以将其联系起来。例如，UV法对蛋白质的含量直接测定，观察其吸光值，光度计可以显示出样品的浓度。再如在《电从哪里来》教学中，可以带领学生去做水果电池实验。

（三）物理和数学跨学科

数学是一切科学研究以及项目实践的基础工具，在初中物理教学中，教师也可以和数学学科进行跨学科联动，充实学生的思想认识，同时也让课堂教学更具有趣味。例如在《运动的世界》教学中，匀速直线运动的xt图像是一条斜向上的直线，涉及数学“斜率”“一次函数”的相关知识，匀变速直线运动的vt图像也是一条斜向上或斜向下的直线，涉及数学“斜率”“一次函數”的相关知识。再例如《力的合成》《力的平衡》等知识，涉及数学对称、平衡、三角形等知识。再如杠杆的平衡、电压电流的计算等，物理的计算过程都是以数学的计算知识为基础和工具的。探究杠杆的平衡条件实验，使杠杆处于平衡状态中，研究悬挂重物和力臂的耦合关系，需要作图分析，也能带学生回顾数学“统计图”的基础知识。

（四）物理和其他学科跨学科

物理可以和历史学科结合起来，在物理的不断发展中，涌现出一个又一个的优秀物理学家，同时物理发展史也是波折的，经过历代人的艰苦努力，才能造就出物理体系，例如亚里士多德的一个错误延续多年，越重的物体下落速度越快，而伽利略则用科学推理论证重物体和轻物体下落一样快。同时也正是以伽利略实验为基础，牛顿提出了经典力学。再如物理史上的“波粒之争”，在英国历史的牛顿时代，牛顿坚持认为光是一种粒子，即粒子学说，而以胡克为代表的人坚持光是一种波动。再如16～17世纪是物理学发展的一个阶段，称为科学革命时期，以哥白尼、伽利略、牛顿为代表的近代科学在此时期产生。而此时社会经历了文艺复兴阶段，资本主义产生。社会意识决定了社会存在，社会存在也催动社会意识形成。正是社会背景中人们思想开放、资本发挥需要技术支持，推动物理学蓬勃发展。

物理和地理学科结合起来，一些天文现象比如日食、月食、流星等，是太阳系运动所产生的，一些地理现象比如热岛效应、温室效应、地球上水的三态变化等，都可以用物理知识去解释。

物理和语文结合起来，常表现为一些民俗谚语，这些谚语背地里都是物理现象，是古人探索自然界的表现。比如“真金不怕火来炼”，是因为金的熔点较高，不容易熔化；比如“下雪不冷化雪冷”，是因为化雪是一个熔化过程，要吸热，自然会让温度快速降低。

三、落实初中物理跨学科的策略

（一）明确跨学科教育任务，做好顶层设计

为了落实初中物理跨学科教学，从学校层面来说，需要做好顶层设计，将初中物理跨学科教学当作大事、要事来办，提升初中物理教师的重视程度。如果教师重视程度不足，自然不会在初中物理跨学科教学中下功夫，效果自然会不尽如人意。此外，学校要做好监督工作，出决策方案、出计划书，学校检查教师的备课、讲课等情况，也聆听学生反馈的意见，去了解初中物理跨学科教学的落实情况，加强顶层设计。

（二）坚持实现跨学科有效整合

围绕“如何开好一次物理跨学科课程”这一目标，教师既要分析“教什么”的问题，同时也要探索“怎么教”的问题，要深入物理专业知识核心，这对于物理教师来说也是一次重大挑战。专业教师要上得了讲台，要带得出课堂，要讲得出味道，要办得好课程，要引经据典，也要引入时事，多措并举。提倡实行案例教学法，结合实际案例来展开思想教育，往往更加有效。同时提倡不要将视野局限在教材之中，适当地给学生拓展性地讲解一些跨学科的知识。比如讲《温度和物态变化》的知识，可以用物理层面的表面状态变化去研究，也可以用分子层面的转化作用来解释，而分子层面的状态转化学生可能不了解，不过也可拓展性地讲一讲。再比如在《电池电流产生》的讲解中，因为有电压的存在，出现了电位差，在电位差的作用下电子发生了定向移动，也是原电池正负极的元素发生了氧化还原反应，可拓展性讲解。

（三）组织教师学习与教研

学科的边际正趋向于模糊，正在打破传统的教学模式，让学生从系统的角度去学习，这有利于激发学生学习热情，并提升教学的有效性。这对教师来说也是一次重大挑战，学校组织教师开发二次教材，组织教研会，同时加强教师队伍培训，同物理学科教师分享素材、分享经验，或不同学科教师也可进行跨学科协同备课，都是可行的，让教师能够有充足的跨学科知识准备和教法研究，有条不紊地落实跨学科教学。

四、结束语

总之，在初中物理教学中，渗透化学、生物、数学、历史、地理等知识，可讲解的内容是比较多元的，同时不需要太过深入，既可以带学生复习其他学科知识，也可以带学生做好知识铺垫，为后续学习打下基础，还能提高他们的学习兴趣，意义重大。

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责任编辑：赵潇晗