高中物理学科跨界问题设计探究

彭悦冬 郑燕

【摘要】物理学是自然科学快速发展的时代产物，在高中的物理教学与培养中，学生的学科素养占据核心地位.跨学科跨界设计在高中物理教学中具有举足轻重的作用.如今，高中物理学科跨界问题设计已成为我国高中教育高效开展物理学科课堂的必备手段，以及促进我国传统教学课堂的灵活多元化发展的有效途径.高中物理学科跨界跨学科设计将为我国高中教育事业的改革创新开辟新道路.本文以高中物理教学为背景，首先简要分析高中物理学科跨界教学的意义，再对高中物理学科跨界设计所面临问题进行分析，最后提出高中物理学科跨界的合理设计方案，期望为高中物理课堂的进步提供理论支撑，保障我国教育事业的健康发展.

【关键词】高中物理；跨学科衔接；教学设计

《普通高中物理课程标准（2022年修订版）》中明确指出，高中物理教学应该着重培养学生的探索精神和综合素养，并在教学过程中提升学生的思维能力，使学生能够学以致用，全面建设学生的核心素养.物理学科是学生普遍反映学习难度较大的学科，因为学好高中物理需要学生具有严密的逻辑思维，并能灵活地运用学习手段从多条途径完成对物理知识框架的塑造和运用，对学生的空间想象能力、思维发散能力都是一种考验.高中阶段正是培养学生优秀思维能力的黄金阶段，针对高中物理学科进行跨界教学设计，可以促进学生结合多个学习课程自主梳理知识内容，激发学生的学习兴趣，提高学习效率.为了使高中物理能够实现与其他学科知识的串联教学，促进学生对高中知识的统筹运用，教师应该不断实践总结反思创新教学方法，促进我国教学事业的整体发展.

1 高中物理学科跨界教学意义

1.1 有利于新课标教学目标的实现

新课标对学生核心素养的培养提出了明确要求，督促教师以知识与技能、过程与方法、情感、态度与价值观为主要教学目标展开教学设计创新，跨界设计教学注重教材内容的全面解析，注重学科之间的知识衔接，从结构层面开展学科联合学习，能够提炼出核心问题，让学生在自主思考中提高物理素养.学科跨界教学设计摒弃了传统教案的编排流程和结构框架，将学生作为主体，以高中课程内容为参照，全方位践行新课标中心理念.高中物理学科跨界教学设计方案能够贯彻课程标准和教学原则，从教学思维、课堂内容和授课方法等方面进行改革创新，有利于新课标教学目标的实现，是培养新时代全面发展高质量人才的重要途径.

1.2 有利于教师素养的提升

传统的教学模式是现阶段高中物理教学存在的普遍问题.独立封闭的学科教学方式已经严重偏离了新时代下教育事业正向发展的进程轨道，不符合课程标准提出的新要求.另外，高中物理教师作为高中生物理学习的引导者，必须跳出传统物理教学理念的框架，摒弃盲目依靠网络教学课件和教辅资料的不良习惯，与其他学科教师积极交流探讨，共同总结出符合立德树人教育理念的新型教学设计，以突破过时教学模式的束缚，实现教学创新进步.同时，学科跨界设计能够促进物理教师与其他学科教师的经验交流，在共同备课中弥补自身知识缺陷，结合政治、历史内容完善对学生的价值观教育，结合数学、化学优化对学生思维训练方式，做到与学生共同进步.

1.3 有利于综合型人才的培养

为适应新时代发展的人才需求，教育部在新课标中对广大教师提出了新要求，督促教师的教学方案要坚持“立德树人”的教育理念，以培养学生核心素养为主要目标，促进学生思想品质和理论知识的全面发展.高中物理是教育课程体系的重要组成部分，学科跨界教学设计对于树立学生科学的自然观念、培养学生坚持真理、勇于探索的人生态度具有重要意义.多学科跨界教学，能够以各科教程知识体系为教学基础，通过制定科学合理的教学方案丰富学生的物理理论知识，进一步培养学生运用物理解决实际问题的能力，让学生在实践中锻炼出专业技能与道德品质.结合生物、历史、数学等学科开展学科跨界教学，能够促进学生从生命观念、思维模式、科学探究与社会责任等方面综合成长，让学生对物质发展规律建立正确认知，对自然现象进行本质思考，对实验方法进行自主设计，同时正确运用物理知识处理社会问题，帮助学生成为高综合素质的实践型人才.

2 高中物理学科跨界问题分析

2.1 学科之间衔接不合理

学科跨界设计虽然已经进入了教学实践，但在衔接的合理性上仍有待改进.比如在物理与数学之间，部分数学定理能够结合结构图帮助学生化解受力分析难题，但是数学矢量知识与物理力学的教学安排不在同一进程，这就导致数学知识与物理知识的衔接出现断点，让学生在缺乏对相关数学知识的熟练运用下再接受教师设计的跨学科解题方法，会加大学生的学习压力.

例如 高中物理中的“光谱和物质波”内容属于“光的波粒二象性”章节，是选修3-5的内容，而对应在化学学科中的内容是“原子轨道和能级”，划分在选修三当中，不同步的选修结果会加大学生对知识点的理解难度.所以在物理與化学的知识衔接上，物理教师更应该注重与化学教师的沟通，共同制定相关内容的教学计划.

2.2 对教师和学生的要求较高

高中阶段的物理知识具有一定的深度与广度，跨学科教学要求教师能够提炼出各个学科中的核心知识点，从思维方式、理论知识上梳理出共同点，条理清晰地为学生进行课堂讲解.这对教师的语言组织、信息剖析能力都具有挑战性.跨学科教学设计不仅要求教师自身拥有良好的道德品质，能够结合历史事实、政治观念塑造学生物理精神，促进学生形成正确价值观，还要求教师全面掌握数学和化学知识，能够结合物理内容为学生提炼出有用的数学与化学定理，方便学生快速理解思考.而对于学生来说，需要学生对所学内容建立正确认知，并且能够灵活运用，才能将数学、生物、化学各科知识点穿插在物理解题当中，在较短时间内领悟教学内容、解决问题.如果学生对学科跨界知识不够熟悉，在物理课堂上和解题过程中翻看查找其他学科教材内容，就会影响正常学习进程.

2.3 各学科之间缺乏关联性

高中各个学科内容都是依据教学大纲进行编排布置的，不同课程對学生的培养方式、培养目标都不同，在现有的内容模式下，高中物理课程与其他学科之间的联系不足，缺乏直接显著的关联性.学生针对不同学科的学习能力、学习兴趣、学习程度也不尽相同，教师无法了解每个学生对其他学科知识的理解深度，从而无法全面考虑对相关内容的引申，这就加大了教师进行学科跨界设计教学的难度.另外，不同学科对应着不同教师，各个教师的教学特点、教学方法不一样，在缺乏充分沟通的情况下，其他教师难以以物理课程为中心编排教学计划.这就导致不同学科在一定程度上存在无法交叉融合的情况，加剧了各学科之间的关联点建立的难度，让物理教师无法顺利分析各个课程之间的内部联系，难以从碎片化的学科知识中统筹建立合理的物理教学方案.

3 高中物理学科跨界合理设计

3.1 以跨学科为视角，高效整合教学知识

高中各个学科之间存在一定的理论知识连通性，在开展学科跨界教学设计时，教师应该具有跨学科统筹知识运用的强烈意识，对相关教学内容进行提炼整合，引导学生自主运用跨学科知识完成物理课程的高效学习及物理题目的高效解答.在进行学科跨界教学设计的备课过程中，物理教师首先应该梳理出课程中涉及的核心内容，再从其他学科中的有关内容进行定理、技巧、方法上的提炼，整合出逻辑清晰的知识点，提高教学质量与效率.

例如 在“速度 时间 图象”的学科跨界教学设计中，学生对位移-时间图象、速度-时间图象的理解是重点内容，平面坐标中设计的图象要点只有坐标和斜率两方面，同时，图象中通常包含两种已知量，这与数学中的“斜率”知识点具有直接联系，教师便可以梳理出有关三角函数、二元一次方程、直线斜率公式的相关知识点，在教学设计过程中进行整合补充，教导学生应用数学知识认识物理图象，快速从题目中提炼关键信息.

3.2 以跨学科为视角，加强教师之间交流

跨学科教学设计需要教师全面掌握学生其他学科的学习情况，以及其他学科教师对教材内容的规划方案，这就要求物理教师需要与其他教师不断地交流与合作，在备课阶段共同商讨，确定出相关知识的合理布局.只有站在跨学科的设计角度，加强教师之间的交流探讨，才能补充学生的知识缺陷，促进学生快速理解教学内容，提高吸收与实际应用效率.

例如 在“动量守恒定律”的教学设计中，涉及反冲现象的本质剖析和实际运用，中国长征系列运载火箭就是利用高压燃气获得反作用力发射飞行器，这与我国的国防技术发展历程息息相关，教师可以与政治教师进行备课交流，结合政治内容中爱国精神的塑造途径激发学生对物理知识的深入思考，让学生从物理学习中意识到实际运用的重要性，意识到应用物理规律发展先进科学技术的重要性，以此达到培养学生物理素养的目的，激发出学生的学习热情，让学生建立积极学习为国奋斗的理想目标.

3.3 以跨学科为视角，合理选择教学内容和方式

学科跨界教学设计需要教师掌握综合性的课程知识，要求学生对高中课程理解运用到位.高中各个学科的知识结构较为复杂且具有一定难度，为了提高学生对学科跨界知识的应用能力，物理教师必须以跨学科为视角，通过合理的教学内容和方式促进学生对碎片化知识的系统学习.

例如 在“理想气体状态方程”的教学设计中，涉及压强、力、温度、热力学第一定律多个知识点，教师可以选择化学中有关气体的临界状态、饱和蒸气压的内容帮助学生认识理想气体，再结合化学中分压定律和分体积定律选择公式推导的教学方式帮助学生掌握运用理想气体状态方程.只有根据所学内容合理选择其他学科中的关联知识点才能帮助学生快速掌握教材要点，同时，根据教材内容的逻辑顺序采用科学的教学方式能够帮助学生从本质掌握定理公式，促进学生在解题中的高效应用.

4 结语

综上所述，高中物理学科的知识内容相对复杂且具有深度，结合其他课程进行跨界跨学科教学设计是顺应新时代发展规律的有效教学模式，是保障培养高综合素养的新时代人才的必然途径.跨界教学设计具有显著的直观特征，能够多途径串联多课程定理知识，从各个方面锻炼学生的物理思维能力，提高学生的学科素养，促进学生均衡发展.开发更多的跨学科教学设计方案仍需广大教师共同努力，总结国内国外先进教学经验，为国家的发展培养出高综合素养人才，为教育事业的发展以及祖国的建设事业添砖加瓦.

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