初中物理跨学科教学中学生创新素养的培育对策研究

周慧

【摘要】本文总结初中物理跨学科教学中学生创新素养的培育对策，以北师大版八年级物理上册第四章“声现象”的教学为例，遵循“主题提炼—目标精准—细致准备—学生实践—多元评价”的模式，将生物、音乐、劳动等跨学科知识方法与技能，融入本单元的跨学科教学实践之中，以促进学生创新素养的培育.

【关键词】初中物理；跨学科教学；创新素养

1  主题提炼

1.1  根据新课标确定主题范围

主题提炼是初中物理跨学科教学的根本前提，教师应结合新课标确定主题.新课标2022版的“内容要求”中，对跨学科教学内容范畴进行了明确界定，同时又细化到二级主题，有诸多示例与活动建议，为跨学科教学主题明确了范围，以确保更好地满足新课标要求.在新课标2022版的“学业要求”中，则是基于核心素养维度，提出在跨学科教学中的学业评价标准，为跨学科教学目标的确定提供了依据.在新课标2022版的“教学提示”中，则提供了与跨学科教学有关的策略与情境等素材，为教师合理选择并设计跨学科主题提供了启发.北师大版八年级物理上册第四章“声现象”属于新课标的“运动和相互作用”主题，也与学生的日常生活和社会发展以及工程实践有着紧密的关系，因此在本单元教学中，采取跨学科实践教学的方式引导学生学习声音的特性.

1.2  精心研读教材

在根据新课标确定主题范围的基础上，需要精心研读教材，寻找与其他学科的联系.物理学科的逻辑体系较强，育人价值较高，对于学生创新素养的培育有着不可或缺的作用.物理教材中有大量实验素养与科学、技术、社会等内容，为跨学科教学主题的确定提供了来源.在北师大版八年级物理上册第四章“声现象”中，将声音的特性与音乐学的乐器进行跨学科结合，基于真实情境为培养学生的发现问题和解决问题的能力提供真实素材.

1.3  紧密结合生活

物理是一门人类认知自然界物质结构、互相作用与运动规律的学科，为人们认知世界奠定了坚实的基础，与日常生活、社会发展和自然有着紧密的关联.教师要学会观察生活，关注社会，不断丰富跨学科教学的素材.

“声现象”一单元教学时正处于初冬，初冬的竹子有着独特的韵味和美感.在这个季节，竹子依然保持着翠绿的颜色，但更加深沉、厚重.竹叶也开始变得硬朗，呈现出一种坚韧不拔的气质.在寒风中，竹子依然挺拔、筆直，不屈不挠地矗立在那里.初冬的竹子也给人以清新的感觉，它们在雪花中变得更加洁白，与周围的枯黄和灰色形成鲜明的对比.在初冬的阳光下，竹叶闪烁着晶莹的光芒，仿佛在向人们展示着它的生命力.教师在分析新课标要求和研读教材的基础上，通过网购竹子制作乐器“竹哨”，以研究声音的特性，所以本单元的跨学科教学主题是“美妙的哨声”.确立了本单元的跨学科教学主题后，引导学生融入生物、音乐、劳动等学科的知识、方法、技能与思维方式.

2  目标精准

2.1  “创新人格”素养的目标与路径

为培养学生的“创新人格”素养，确立的素养目标为：（1）初冬的竹叶开始变得稀疏，竹子的质地成熟，网购竹子作为制作哨子的材料，以激发学生的好奇心，培养学生的想象力；（2）在“竹哨”制作的过程中，以及学生玩“竹哨”的过程中，培养学生养成敢为、坚持、优秀的人格特性.

为实现这2个素养目标，其实现路径为：（1）结合在初冬观察竹子的经历，激发学生的探究欲望，将竹笛、普通哨子作为对比想象，促使学生内心初步萌发制作“竹哨”的创意与想法；（2）在“竹哨”制作和玩过程中，学生所面临的是陌生问题情境，需要兼顾各方面的问题，考虑出现的情况，并具备选择最佳方案的意识，通过独立思考，在尝试和挑战中，不断发展，质疑他人的观点；（3）在“竹哨”制作时不断优化，且始终做到认真专注.

2.2  “创新思维”素养的目标与路径

为培养学生的“创新思维”素养，确立的素养目标为：（1）学生能结合设计与猜想以及自己所收集的证据，分析影响“竹哨”音调的因素，强化学生的科学推理和科学论证的科学素养与思维能力；（2）学生能检验、修正、分析不同的实验结果，培养学生的质疑创新能力.

为实现这2个素养目标，其实现路径为：（1）引导学生结合实际生活经验，分析和总结“竹哨”音调高低的影响因素，并提出相应的猜想；（2）设计影响“竹哨”音调高低因素的分析实验，实现对控制变量这一科学思维的灵活运用；（3）运用调音器的显示频率，对比“竹哨”发声时的音调高低，运用科学证据获取科学结论；（4）对每个小组的实验结论开展偏差分析，引导学生敢于质疑，并提出相应的见解.

2.3  “创新实践”素养的目标与路径

为培养学生的“创新实践”素养，确立的素养目标为：（1）学生能在“竹哨”的音调高低影响因素分析中进行科学探究，不断培养和强化学生的实验能力；（2）学生能在制作“竹哨”的过程中锻炼动手能力；（3）学生能运用“竹哨”吹奏乐曲，强化学生的跨学科学习能力.

为实现这3个素养目标，其实现路径为：（1）学生能结合现象，提出对“竹哨”音调高低影响因素的猜想，再设计实验对猜想进行验证；（2）学生能独立设计“竹哨”制作方案，且完成“竹哨”的制作；（3）学生能结合“竹哨”音调高低的影响因素吹奏“竹哨”，并演奏相关音乐作品.

3  细致准备

为确保跨学科教学得以顺利实施，教师与学生都要在课前做好精心准备.在本研究的跨学科教学活动中，教师网购小山竹作为材料，此时的小山竹的质地最适合做“竹哨”.教师给学生发放小山竹，利用生物知识学习竹子的结构，准备调频仪显示音调的高低，准备音乐《竹林风声》，以及劳动课所需的剪刀等.而学生在观察小山竹结构后，利用互联网学习“竹哨”的制作方法，根据教师要求准备材料，熟悉制作“竹哨”的材料与工具，深化对实践活动的理解与认知.

4  学生实践

4.1  设计情境，提出问题

在细致准备的基础上，为帮助学生解决跨学科问题，应引导学生亲历实践.在本研究的跨学科教学中，教师给学生出示包含竹叶、竹芽、竹竿、竹根的结构图，展示“竹哨”的成品，吹奏出响亮的声音，引导学生思考如何制作“竹哨”.

4.2  精心演示，科学制作

学生将课前准备的竹子摆在课桌上，动画演示竹笛的构造，说出“竹哨”的发声原理类似于竹笛，再按照“切—卡—削”的步骤演示，引导学生根据教师演示制作“竹哨”.

4.3  试吹声音，体验声音

当“竹哨”制作成功后，学生试吹，发现“竹哨”的音调不同，引导学生分析为什么“竹哨”的音调不同.学生在对比不同“竹哨”发声的过程之后，讨论分析后得出的猜想是：声音高低可能取決于“竹哨”的长短、粗细和吹气的速度快慢.

4.4  方案设计，科学探究

为了找出影响“竹哨”发声音调高低的影响因素，引导学生以实验的方式对猜想进行验证.在设计实验方案时，控制变量是重点，即引导学生在设计方案时，考虑“竹哨”发声音调的高低与竹子长短、粗细以及吹气速度有什么关系.所以在设计实验方案时，主要分为以下三种：一是竹子的粗细一致、长度不同，且吹气速度一致；二是竹子的长度一致，粗细不同，且吹气速度一致；三是竹子的粗细和长度一样，但是吹气的速度不同.在这三种实验情境下，引导学生探究影响“竹哨”发声音调高低的判断方法.在学生判断时，虽然学生用耳朵可以直观判断，但是判断的过程较为粗略，属于定性研究，因此存在误判的情况较大.此时就需要借助调频仪，获取精准的频率数值，使得观察比较定量化，得到的判断结果更加精准.

4.5  实践探索，增强认知

第一，为了引导学生在实践探索中掌握“竹哨”发声音调高低与“竹哨”长度之间的关系，分别选择三段粗细一致、长短不一的“竹哨”，且每次的吹气速度一致，对比3次“竹哨”的音调高低，调频仪软件显示的频率分别是411.5Hz、461.3Hz、638.4Hz，发现其音调呈现出从低到高的趋势.最终实验后总结发现，当“竹哨”粗细和吹气的速度一致时，“竹哨”的长度越短，其所发声音调就会越高.

第二，为了引导学生在实践探索中掌握“竹哨”发声音调高低与“竹哨”粗细之间的关系，分别选择三段粗细不一、长短一致的“竹哨”，且每次的吹气速度一致，对比3次“竹哨”的音调高低，调频仪软件显示的频率分别是282.8Hz、338.2Hz、425.4Hz，发现其音调呈现出从低到高的趋势.最终实验后总结发现，当“竹哨”长度和吹气的速度一致时，“竹哨”的越细，其所发声音调就会越高.

第三，为了引导学生在实践探索中掌握“竹哨”发声音调高低与吹气速度之间的关系，分别选择一段“竹哨”，且每次的吹气速度不一致，对比3次“竹哨”的音调高低，调频仪软件显示的频率分别是623.5Hz、670.6Hz、783.8Hz，发现其音调呈现出从低到高的趋势.最终实验后总结发现，当“竹哨”粗细一致和长度一致时，吹气速度越大，其所发声音调就会越高.

由此可见，经过三次实验过程，发现影响“竹哨”发声音调高低的影响因素主要有“竹哨”的长短和粗细与吹气速度快慢.

4.6  音乐测试，优化实践

教师给学生播放《竹林风声》的乐曲，用PPT展示歌谱，运用音乐课教学方法，在带领学生试唱的过程中，引导学生掌握节奏与音调，再结合影响“竹哨”声音音调高低的三个影响因素进行调整和优化，将“竹哨”作为乐曲，按照PPT展示的歌谱来吹奏《竹林风声》，该音乐旋律简单，每个“竹哨”的音调范围也不同，学生经过测试优化后，完成对《竹林风声》的吹奏.在吹奏时，学生主要采用以下方法：一是采用多人合作的方式吹奏，每人采用自己制作的“竹哨”，分别吹奏出一个音，六人为一个小组，在相互合作后完成对乐曲的演奏.或者是每个人用自己的“竹哨”吹奏2～3人为一个小组，完成对乐曲的合作演奏；二是采用独立演奏的方式，每个学生独立演奏，采取改变吹气速度和“竹哨”发声音调来独奏；三是采取合奏的方式，全班学生配合，采取多种形式演奏，完成“竹哨”大合奏，在增加响度的同时获得良好的听觉效果.

4.7  解释原理，深化认知

为帮助学生深化对物理学和跨学科原理的认知，引导学生以小组为单位，梳理学习过程，总结和解释有关物理学和跨学科原理方面的知识，深化学生的认知.其中，就物理学的范畴来看，其跨学科的原理就在于引导学生掌握音调高低的影响因素，培养学生的科学思维，养成科学探究的习惯，形成科学的态度与责任；就生物学的范畴来看，引导学生结合竹子的结构，掌握“竹哨”的结构与功能，强化学生的实践探究能力；就音乐的视角来看，帮助学生掌握音高和长短等基本乐理，强化学生的视唱练耳能力，增强学生的审美感知，培养学生的艺术素养与创意实践；就劳动的视角来看，帮助学生掌握常见的美工刀和剪刀等劳动工具的使用，让学生在“竹哨”的制作中创造性地解决问题.

5  结语

综上所述，本文探讨了初中物理跨学科教学中学生创新素养的培育对策.通过将生物、音乐、劳动等学科的知识、方法、技能和思维方式融入物理教学，可以有效地促进学生的创新素养培育.通过主题提炼、目标精准、细致准备、学生实践等环节，通过不同学科之间的融合和渗透，培养学生的综合素质和创新素养.希望本文的研究为初中物理跨学科教学提供一定的参考和启示，为培养具有创新精神和创造能力的人才做出贡献.

参考文献：

［1］朱慧瑜.探讨基于学科大观念的初中物理跨学科教学方法［J］.中学课程辅导，2023（33）：18-20.

［2］戴汝龙.基于新课标理念的初中物理“跨学科实践”教学探索［J］.数理天地（初中版），2023（22）：54-56.

［3］丁向阳，蔡丁澄.初论系统构建初中物理跨学科实践教学［J］.物理教师，2023，44（10）：42-45.

［4］张胜阳.劳动教育跨学科融合研究——以初中物理教学为例［J］.数理天地（初中版），2023（18）：27-29.