基于新课标的初中物理跨学科综合实践研究

【摘 要】初中物理以“从生活走向物理、从物理走向社会”为理念。跨学科的综合实践活动能切实落实新课标核心素养，培养学生的物理观念，塑造学生的科学思维，并帮助学生形成科学态度。对于跨学科综合实践活动的开发，教师应充分挖掘教材内容与日常生活、工程实践和社会发展的联系，再结合当下比较前沿的技术、热门的话题等，确定一个学生感兴趣、有探究价值的课题，这样才能充分体现初中物理的基础性、实践性和发展性。

【关键词】初中物理；学科融合；综合实践

【中图分类号】G633.7  【文献标志码】A  【文章编号】1005-6009（2022）75-0010-03

【作者简介】刘坤，江苏省徐州市崇信学校（江苏徐州，221000）教师，一级教师。

在传统的课程体系下，学生分析、解决生活中现实问题的能力没有得到充分的锻炼，“从物理走向社会”的实践不夠，学生很难将所学知识运用到解决实际问题中去。究其原因，一方面是学生形成的物理观念不够深刻，另一方面是学生缺乏对知识进行迁移与运用的能力。因此，教师在课堂教学中，应适量开展跨学科的综合实践课，让学生的知识迁移能力和动手能力得到发展。

一、跨学科综合实践活动的意义

1.切实落实新课标核心素养

素质教育要面向全体学生，其中的素养教学目标也要聚焦全体学生。在传统的单一学科课堂中，学生往往是系统地接受教师传授的知识，甚至是死记硬背，教学实现的目标最终只落在了“知识”上。而跨学科的综合实践是学生在学习了一些基本知识、掌握了一定的规律后，以设计制作的形式加以运用，从而能将“死知识”灵活运用。

2.以自主探究代替被动接受

学生在实践的过程中不光是将知识运用到实际中，而且在动手过程中也能发现、解决新问题。学生很难在传统的课堂中遇到这些问题，但在实践中却是绕不开的。为了完成一个项目化的任务，学生会开动脑筋互相配合，在自主探究的过程中提高实践能力。

3.从关注单科知识到探究复杂问题

生活中的实际问题从来都不是只涉及单一学科，学生要综合运用各科所学知识才能完成一件有意义的创作。因此，跨学科的综合实践侧重培养学生对复杂问题的分析，让其在实践中将学科知识融合内化。

二、跨学科综合实践活动的设计思路

随着工程、技术的发展，各基础学科在实践中得到了广泛应用，各个学科在实际应用中紧密相连。从之前倡导的STEM课程、项目化学习，到如今新课程标准的落地，学校教学一直致力于让基础知识在实践中得以应用。笔者所在学校也致力于跨学科综合实践活动，现以“设计制作空气吉他”为例，作一说明。

1.“设计制作空气吉他”课题背景

当下机器人和人工智能技术正在飞速发展，这个方向的研究也是以后社会发展的热门。但是，人工智能项目开发的难度较大，对个人的要求也比较高。面对这一难题，教师除了教授学科基础知识外，还要围绕此发展给学生进行一些思维的引导和知识的铺垫。随着计算机技术的发展，信息课程也从技术传授转到了思维建设上，故本课题有意将初中物理与信息技术结合开展一次跨学科综合实践活动，以期在项目化的实践中培养学生的创新思维和综合素质。

本课题的设计灵感来自汽车倒车雷达。汽车倒车雷达在间隔不同距离时能发出不同的声音。为了激发学生的兴趣，笔者类比传统吉他提出无弦吉他，其原理是当挡板处于不同位置时，超声波传感器根据计算得出具体距离值并将数据传递给主板，继而主板根据编写的程序使蜂鸣器执行不同命令，发出不同声音。

2.“设计制作空气吉他”课题整体规划

笔者提前两周布置了以下任务：了解各种传感器及其简单工作原理，了解蜂鸣器的发声原理，学习UCode模块编程或者学习C++的基本编程语言及Switch函数的用法，了解并设计条件语句的嵌套，了解音乐中的基本音名等。不同组学生侧重点不同，之后小组内成员配合制作演示文稿以备展示。课堂上，教师带领学生了解空气吉他的整个工作原理，在介绍到相关部分时，学生按小组展示课前的学习成果。学生自主设计流程图来实现挡板距传感器5cm、6cm、7cm、8cm、9cm、10cm、11cm时分别使蜂鸣器发出C3、D3、E3、F3、G3、A3、B3的声音，再根据设计的流程图来编写程序。教师可给完成比较快的小组布置提升任务：在主板上接LED灯，用编程实现不同音调对应闪烁不同颜色的灯。

三、跨学科综合实践活动的开展——“设计制作空气吉他”

1.培养物理观念

【教学片段1】

师：老师这里有一把吉他，请一名同学给大家演奏一段。大家能从演奏当中说出哪些物理现象及原理呢？

生：声音由琴弦振动产生，通过空气传入人耳；按住琴弦不同位置可以改变音调……

师：那我们今天利用课前的准备材料来制作一把没有琴弦的吉他，大家想一想我们需要解决什么问题呢？如何解决呢？

生：使吉他能发声可以用蜂鸣器；能使不同位置发出不同声音首先要对位置进行感知。

设计意图：学生运用所学知识来解释现象，能加深物理观念。在此基础上，教师提出制作没有琴弦的吉他，让学生产生认知冲突，激发兴趣。

2.塑造科学思维

【教学片段2】

师：如何才能使吉他感知到挡板的位置呢？

生：可以测量挡板到琴体的距离。

师：同学们知道哪些测距技术呢？用哪个好些？

生：激光和超声波，距离太近用超声波测距好一些。

师：大家想一想超声波测距的原理。

生：超声波传感器发射端发出超声波，其遇到挡板后反弹到接收端，传感器中的计时器算出时间，根据S = [12] vt算出距离。

【教学片段3】

师：我们要让挡板在不同位置发出不同声音，这里需要用到条件语句。我们选一组代表给大家讲一下条件语句。

生：条件语句就是对一个数据进行条件判断，根据不同判断结果执行不同语句。

师：如果我们遇到某种情况需要多次判断，该如何设计流程图呢？请同学们画好并展示。

设计意图：以上兩个教学环节是为了处理本节课的两个关键问题。学生提出用测距感知位置并说出测距原理是科学思维的体现。这既锻炼了学生的逻辑思维能力，也培养了学生的发散性思维。同时，设计流程图有利于发展学生的计算能力。

3.形成科学态度

【教学片段4】

学生根据编写的程序尝试演奏《两只老虎》。

师：同学们，在刚刚的演奏中，大家遇到了什么问题呢？

生：挡板移动到不同位置，音调区别不大；挡板在某些位置，传感器不易测量距离……

师：那大家有什么方法进行优化呢？

【教学片段5】

教师展示生活中的传感器，学生尝试说出各传感器的类型，尝试设想程序结构。

教师播放《未来智能家居》视频，学生小组讨论视频内容并合理展开畅想。

设计意图：在此环节中，教师的设问和学生对于优化方案的讨论会促进学生形成严谨认真、实事求是的科学态度，学生在提出新问题和解决新问题的过程中也会促使思维得到发展。观看短片，使得学生有科技创造美好生活的认知，在畅想讨论环节，可以培养学生热爱科学、推动发展和振兴中华的社会责任感。

四、跨学科综合实践活动的再思考

对于核心问题的设置，教师应从学科素养角度出发，找到每一个环节的落脚点，并考虑学生的已有水平和最近发展区。课前，学生准备时间不宜太长，教师要持续跟进并了解学生的准备情况，及时指导。在活动最后，应让学生自由、大胆地畅想并交流想法，提高其知识迁移水平。这样，学生才能在跨学科综合实践中真正发展动手实践能力，养成勇于探索的学习态度和创新精神。

【参考文献】

［1］彭红艳.聚焦“科学态度与责任”的物理教学实践［J］.中学物理，2022（14）：7-9.

［2］陈诚.关于跨学科课程整合的实践与思考［J］.求知导刊，2021（23）：39-40.

［3］孙华飞.浅谈综合实践活动课程中的“跨学科”设计［J］.教育现代化，2020，7（5）：26-27.