指向跨学科实践的教学设计

摘" 要：本文尝试提出一种教学设计，该设计以“可以从哪些方面减小噪声对马路边居民的影响”这一真实问题作为贯穿整节课的主线，以制作“防噪小屋”作为任务导向，通过布置一系列任务，在学生解决问题的过程中实现物理、工程、数学和美术的学科融合。该设计体现了跨学科实践的活动性、问题性和学习性原则，有助于提高学生跨学科运用知识、分析和解决问题、动手操作和交流协作的能力，帮助学生加深对噪声知识的理解。

关键词：跨学科实践；噪声；真实问题；防噪小屋

跨学科融合已经是当前社会实践的必然要求，也是科学技术发展的方向。［1］在此背景下，《义务教育物理课程标准（2022年版）》（以下简称《课程标准》）增加了跨学科实践主题，包括物理学与日常生活、物理学与工程实践、物理学与社会发展三部分。跨学科实践是指基于物理学科视野，以日常生活、工程实践、社会发展等热点话题为切入点，创造真实的问题或项目情境，综合运用多学科知识开展探究，最终回到物理学科的范畴去审视问题的一种学习方式。［2］开展跨学科实践能够促使学生掌握跨学科知识，形成跨学科问题解决意识，培养分析解决问题的综合能力与知识内化能力，并在现实生活中进行迁移应用，为学生发展核心素养、成长为创新型人才打下基础。［3］

虽然已有一些研究进行了跨学科实践设计，但是这些设计主要关注日常生活、工程实践或社会发展中的某一点，缺乏将三者融合于教学之中的设计。整体来，目前已有的研究对于落实《课程标准》跨学科实践主题还远远不够，如何有效设计跨学科实践教学成为亟待解决的难题。本研究以人教版物理教材八年级上册“噪声的危害和控制”章节为例，尝试进行跨学科实践教学设计。

设计将以“如何减小噪声对马路边居民的影响”这一源于真实生活的物理问题作为贯穿教学的主线，引导学生运用物理、工程、数学、美术等学科知识制作“防噪小屋”，以实现物理学与日常生活、工程实践、社会发展的全面深度融合。

1" “噪声的危害和控制”教学分析与目标设计

1.1" 教学基本情况分析

“噪声的危害和控制”知识点位于人教版八年级上册第二章第4节，属于“运动相互作用”大主题下的二级主题“声和光”。本节综合了先前所学的声音的产生、声音的传播等知识，包含噪声的来源、噪声强弱的等级和噪声的危害及控制三部分内容。噪声相关知识在日常生活和生产中有广泛的应用，利用噪声知识设计和制作“防噪小屋”有助于提升学生跨学科知识的运用能力、分析和解决问题的综合能力以及交流协作能力等，因此本节课具有较高的跨学科实践意义。

在学习本节课之前，学生已经掌握了声音产生与传播的相关知识，了解了声音的特性。然而通过传统教学方式授课后，学生虽能分辨什么是噪声，但对于噪声的危害以及控制噪声的途径等相关内容认识不足，缺乏跨学科知识的综合运用能力。因此，本文对传统教学做了如下变革：第一，以“可以从哪些方面减小噪声对马路边居民的影响”这一源于日常生活的原始物理问题作为贯穿整节课的主线，让学生围绕这一真实问题进行探究学习；第二，以制作“防噪小屋”为探究项目，激发学生综合运用物理、工程、数学、美术等多学科知识，落实《课程标准》中物理学与日常生活、工程实践、社会发展的跨学科培育要求；第三，以分析“防噪小屋”的声音数据为契机，回归本节课的知识点，凸显基于学科学习、在跨学科中实践、回归学科知识的跨学科实践教学逻辑思路。

1.2" 教学目标设计

根据《课程标准》要求以及教材和学情分析，设定本节课教学目标如表1所示。

2" “噪声的危害和控制”教学过程设计

2.1" 教学过程整体设计

本节跨学科实践教学主要包含“真实问题，引入新课”“小组合作，活动探究”“展示作品，解释方案”“数据分析，点拨提升”“拓展作业，迁移应用”五个环节，教学流程图如图1所示。

2.2" 具体教学过程设计

2.2.1" 真实问题，引入新课

教师还原马路边居民遭受噪声困扰的情境，播放在临街房内录制的音频（含有汽车鸣笛声、广场舞的音乐声等），并提出“可以从哪些方面减小噪声对马路边居民的影响”这一物理问题。

设计意图：“可以从哪些方面减小噪声对马路边居民的影响”这一物理问题的解决需要学生利用他们生活中的直接经验和间接经验。

本设计以这一问题作为贯穿本节课的主线，不仅能引起学生的共鸣，还能使课程内容变得更加系统。

2.2.2" 小组合作，活动探究

教师提出问题后，引导学生以小组合作的形式进行制作“防噪小屋”的探究活动，具体设计如表2所示。学生根据小组交流的结果，使用剪刀裁剪合适尺寸的隔（吸）音材料（隔音板、泡沫板、布块、吸音板），利用魔术贴粘贴在“噪声小屋”的墙壁、窗户、门等位置。完成设计后，学生利用闹钟作为噪声源，将噪声检测仪放进小屋内，通过小屋门上的小洞观看噪声检测仪的示数。需要注意的是，小组在进行噪声监测时，教师需提醒其他小组保持安静。在学生活动探究的过程中，教师巡视课堂，并且给予适当的指导。

设计意图：首先，本设计体现了“以学生为主体，教师为主导”的教学原则，即教师引导学生开展“制作防噪小屋”的探究活动，学生在制作“防噪小屋”中提升动手操作的实践能力，在小组合作中提升交流、协作的能力；其次，本设计体现了《课程标准》中“物理学与日常生活相结合”的要求，设计中围绕“可以从哪些方面减小噪声对马路边居民的影响”这一物理原始问题，展开噪声知识的教学；最后，本设计体现了《课程标准》中“物理学与工程实践相结合”的要求，即在设计“防噪小屋”环节中，学生联想到工程师在设计房屋时需要考虑居民的居住感受，这有助于培养他们的工程意识。［4］

2.2.3" 展示作品，解释方案

小组代表展示“防噪小屋”，并且分享“减小噪声对马路边居民的影响”的方法。在展示的过程中，学生以录制的音频（含有汽车鸣笛声、广场舞的音乐声等）作为噪声源，通过手机phyphox软件检测噪声强弱，并将手机放进小屋内进行检测。为了保证全班同学都能看到每个小组“防噪小屋”内噪声强弱的读数，教师通过电子白板，将手机phyphox软件中的界面投影到教室电脑的屏幕上。另外，教师提醒学生观察声音的波形图的形状（见图2），并在黑板上记录每个小组“防噪小屋”内噪声强弱的读数与各小组提供的降噪方案。

设计意图：一方面，作品展示环节可以培养学生的表达能力和基于证据进行解释的能力；另一方面，这样的设计可以让学生在倾听其他组的想法时，对自己的作品和方法进行反思，同时基于phyphox软件中的读数对他人的想法进行质疑。这一过程有助于提高学生的科学探究能力与科学思维能力。

2.2.4" 数据分析，点拨提升

该环节主要根据学生展示作品时采集的声音数据和各组的降噪方案来进行，共分为三个活动阶段进行教学。

【活动一】

噪声的含义：通过观察噪声的波形，师生共同得出结论，即从物理学角度讲，发声体做无规则振动时会发出噪声。另外，通过分析播放的噪声源音频，师生共同得出结论，即从环保角度讲，凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音，以及对人们产生干扰的声音，都属于噪声。

噪声的来源：教师通过鼓励学生举出生活中噪声的例子，引导学生认识“噪声无处不在”以及“噪声的定义具有相对性”，从而突破教学难点。

【活动二】

噪声强弱的等级：教师将各组“防噪小屋”内噪声强弱的读数投影到教室电脑的屏幕上，并以此引导学生估测“安静的教室”“正常交谈”的声音

强弱等级，并且带领学生利用噪声监测仪验证猜测。

噪声的危害：

教师向学生拓展人对不同强度声音的感觉（见表3），并且通过图片或视频向学生展示噪声可能带来的危害，如使人烦躁不安、注意力不集中、影响睡眠和休息（心理影响），或是使人头痛、神志不清甚至导致耳聋、休克或死亡（生理影响）等。

【活动三】

根据各小组给出的降噪方案，师生共同总结出控制噪声的三种途径：在声源处控制噪声、在传播过程中控制噪声、在人耳处控制噪声。

教师在此回应新课引入时提出的问题，即“可以从哪些方面减小噪声对马路边居民的影响”。除此以外，教师进一步拓展，告知学生当自己不能解决噪声污染时，可向当地环保部门或城市管理部门投诉，也可向当地公安机关求助；同时向学生宣传2022年6月5日起施行的《中华人民共和国噪声污染防治法》（以下简称《噪声法》）；并提醒学生在需要保持安静的公共场合不能大声喧哗。

设计意图：第一，本设计可以体现出“做中学”的教育理念，教师带领学生通过对作品展示环节中采集的声音数据进行分析研讨，水到渠成地完成本节课知识点的教学；第二，这种设计有利于突破难点，教师引导学生分析生活中的噪声，使学生理解噪声含义的相对性，从而突破教学难点；第三，设计首尾呼应，师生通过共同分析各小组提出的控制噪声的方法，回应新课引入时提出的“可以从哪些方面减小噪声对马路边居民的影响”这一问题；第四，本设计实现了融入课程思政，利用学科育人的目的。在活动三中，教师向学生宣传《噪声法》，培养学生保护自己、关心他人以及保护环境的意识，这不仅对课程主题进行了升华，达到学科育人的效果，而且体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的教学理念，也落实了物理学应与社会发展相结合的要求。

2.2.5" 拓展作业，迁移应用

该环节属于作业布置环节，“防噪小屋”优化设计方案如表4所示。课后作业任务是对课堂探究活动中制作的“防噪小屋”进行优化，该任务新增了两点要求：一是价格实惠，由于学生用的是魔术贴，所以可以根据实际情况更换隔（吸）音材料，学生需要根据隔（吸）音材料的标价，选择合适的材料；二是美观，学生可以利用水彩笔给“防噪小屋”涂上颜色或者画上图案。教师将在下一次课上组织学生展示优化后的“防噪小屋”，师生根据防噪效果、材料价格、色彩、外观共同对展示作品进行打分。

设计意图：首先，作业布置环节能够帮助学生巩固知识，学生不仅需要利用本节课所学的物理知识保证“防噪小屋”的防噪效果，还需要运用长度测量这一新知识对所需粘贴隔音材料的位置进行测量，该过程有利于学生巩固和消化所学的知识，并将知识转化为技能；其次，本次设计能够体现STEM教育理念，学生根据给出的标价运用简单的数学知识计总而言之，本设计主要体现了真实问题驱动、工程实践导向和跨学科融合三个理念。

3" 总结与展望

开展跨学科实践能够促使学生掌握跨学科知识，帮助学生提升分析解决问题的综合能力，为发展学生核心素养、培养创新型人才打下基础。本研究基于一个日常的真实物理问题，进行了初中物理跨学科实践教学设计。该设计遵循活动性原则、问题性原则、学习性原则。［5］具体来说，本教学设计立足于新课教学，融入跨学科实践，围绕“可以从哪些方面减小噪声对马路边居民的影响”这一真实问题，有层次地展开设计性活动、制作性活动、展示性活动、评价性活动以及完善性活动等各类实践活动。相较于传统教学，该教学设计更有助于提升学生跨学科运用知识的能力、分析解决问题的综合能力、交流协作能力和团队意识。

本研究认为，教师在进行初中物理跨学科实践的教学设计时，应当注意以下几点。

第一，基于真实物理问题展开教学。传统物理课堂通常以人为加工的物理习题进行教学，但真实的问题往往都是复杂的，与很多因素有关，不能靠单一学科知识解决。因此，学生的问题解决能力只有在真实的问题解决过程中才能得到培养。

第二，将跨学科实践和新课教学相结合。《义务教育课程方案（2022年版）》要求跨学科实践占10%的课时［6］，该课时分摊到每个学期约2～3课时。相较于利用2～3课时集中进行跨学科实践这种常见的方式，将跨学科实践和新课教学紧密结合更易于教师操作，同时更有利于学生对知识点的理解。

第三，形成产品。在产品制作的过程中自然地涉及技术、工艺等其他学科的知识，实际上是使知识情境化，这不仅可以促进学生对知识的理解，还能发展学生的跨学科素养。

参考文献

［1］于海波，陈宗成. 初中物理跨学科实践的深度理解与教学实践——《义务教育物理课程标准（2022年版）》研讨系列一 ［J］. 福建教育，2022（19）： 25-27．

［2］荆鹏，侯恕. 初中物理跨学科实践教学的内涵、价值与路径 ［J］. 物理教师，2022，43（10）： 32-36．

［3］［4］中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2022年版）［M］.北京：北京师范大学出版社，2022：33-38，34-35．

［5］陈宗成，于海波. 物理跨学科实践的活动框架、设计原则及评价效度——《义务教育物理课程标准（2022年版）》研讨系列三 ［J］. 福建教育，2022（32）： 20-24．

［6］中华人民共和国教育部.义务教育课程方案（2022年版）［M］.北京：北京师范大学出版社，2022：11.