高中物理教學跨學科銜接的問題與對策

何晉中

摘 要 在以往高中物理教學銜接的研究中，關(guān)注更多的是初高中物理教學內(nèi)容、教學方法的銜接，或只是局限于物理與數(shù)學的銜接，而鮮有涉及物理與化學、地理、政治、歷史等學科銜接的研究。文章探討了高中物理教學中，物理與數(shù)學、化學、地理、歷史、政治等學科銜接的盲點，并對教學提出了建議。

關(guān)鍵詞 物理教學 跨學科 銜接 盲點

知識原本不分學科，也無學科界限。物理教學中經(jīng)常會出現(xiàn)物理學科與其他學科的跨學科綜合，其中高中物理教學與數(shù)學、地理、化學聯(lián)系較為緊密，與政治、歷史有一定聯(lián)系。因為其他學科知識教學滯后造成物理學科教學障礙，特別是數(shù)學學科教學滯后對物理教學影響很大。同時，物理學科教學滯后也會對其他學科造成影響。因此，物理教師有必要理清高中物理教學中物理與其他學科知識的銜接盲點，以利于教師更好地預(yù)設(shè)、更有針對性地解決問題。

一、高中物理與其他學科的銜接問題

1.高中物理與數(shù)學學科銜接

（1）物理知識與數(shù)學知識的銜接盲點

①斜率。斜率在物理圖象中應(yīng)用廣泛，如位移時間圖象、速度時間圖象等。數(shù)學上學習斜率滯后于物理上的應(yīng)用。學生在高一第一學期第一個月學習第一章速度時間圖象就應(yīng)用斜率，而數(shù)學在高一第一學期接近期末或高二上學期才安排斜率教學。

②三角函數(shù)。三角函數(shù)在中高一物理的運用主要有力的合成與分解、運動的合成與分解兩個方面。學生在高一上學期，學習力的合成與分解時，就需要用到三角函數(shù)，而數(shù)學上學習三角函數(shù)是在高一下學期后半段，明顯滯后物理教學需要。

③矢量。矢量即數(shù)學的向量。高中物理第一次接觸矢量是在物理必修1第一章第二節(jié)學習位移時，只涉及矢量的定義及區(qū)別矢量與標量。學習力的合成與分解時，需要對不在一條直線上的兩個力進行矢量運算。數(shù)學學習向量知識是在高一下學期，滯后物理矢量學習一個學期。

④圓。圓的知識在高中物理的運用主要有圓周運動、帶電粒子在磁場中運動、畫矢量圓找極值等。帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，需要畫出軌跡，根據(jù)幾何關(guān)系找半徑、找弧長、圓心角等，對圓的知識要求較高。數(shù)學上，學生在高一上學期學習圓，而物理上運用在高一下學期期中和高二上學期臨近期末。數(shù)學上圓的學習先于物理運用，但物理上更注重作圖能力，學生作圖能力差，影響問題解決。

⑤統(tǒng)計。數(shù)學上，學生在高二下學期開學到5月初這段時間學習了統(tǒng)計上的排列組合、二項式定理、離散型隨機變量及其分布和正態(tài)分布等。學習這些知識有利于學生理解波粒二象性、氣體速率分布規(guī)律等物理知識。

（2）數(shù)學思想方法的遷移

數(shù)學思想方法在物理上運用比較多，這里列舉幾種常見的。

①極限法。極限法是用極限思想分析問題和解決問題的一種數(shù)學方法。極限法在物理上運用比較多。例如用極限法求瞬時速度。

②函數(shù)法。把物理量之間的關(guān)系轉(zhuǎn)化為函數(shù)，然后利用函數(shù)性質(zhì)及函數(shù)圖像來求解物理中對應(yīng)的有關(guān)物理問題。物理上討論極值問題、追擊問題、帶電粒子在有界磁場中運動求解粒子飛出磁場的位置坐標等問題常使用函數(shù)法。

③數(shù)形結(jié)合法。數(shù)形結(jié)合在物理上有廣泛運用，實質(zhì)是把抽象的物理語言轉(zhuǎn)化為數(shù)學語言，再轉(zhuǎn)化為直觀圖形。例如，研究勻變速直線運動時畫速度時間圖象快速準確解決問題。

④微元法。微元法是分析、解決物理問題的常用方法。用微元法可簡化復雜物理過程，用熟悉的規(guī)律迅速解決問題。例如，推導重力、電場力做功與路徑無關(guān)。

2.高中物理與化學學科銜接

高中物理與化學銜接知識點主要有：物理選修3-5中氫原子能級結(jié)構(gòu)、軌道、能級躍遷等與化學選修3中第一章原子結(jié)構(gòu)中的能級、能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜等；原子模型演變、電子云圖、物質(zhì)波與化學選修3中的電子云與原子軌道；物理上的量子理論與化學上的泡利原理；物理選修3-3中的晶體與化學選修3第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)一章。以上所列知識，學生在化學學習上的要求和難度高于物理。如果學校開設(shè)化學選修3模塊，有利于學生學習物理，會實現(xiàn)物理和化學教學雙贏。

3.高中物理與地理學科銜接

高中物理與地理銜接主要有：在物理必修2天體運動部分，物理選修3-1“磁場”一章經(jīng)常會有不少物理問題涉及地磁場[1]，需要學生把高中地理必修1地球與地圖的知識遷移到物理上來，如利用經(jīng)緯網(wǎng)格計算距離、時間等。雖然學生學習地球與地圖部分，早于物理上的運用，但由于文理分科較早，不少學生高一第一學期開學就分科，即使在第二學期才分科，但學生對選文理早有意向，決定選理科的學生學習地理不認真，導致地理知識儲備不能滿足物理學習需要。

4.高中物理與歷史學科銜接

高中物理與歷史的學科銜接點主要是在高中歷史必修III中第25課“現(xiàn)代科學革命”中經(jīng)典物理學的危機、愛因斯坦相對論、量子理論的微觀世界等。以人教版物理教材為例，這些內(nèi)容安排在物理必修2“萬有引力與航天”一章第6節(jié)“經(jīng)典力學的局限”，學習時間為高一下學期期中，早于歷史學習時間，但物理上這部分內(nèi)容教材編排不如歷史詳細，教師重視程度不如歷史。比如，歷史教材為了幫助學生理解相對論，詳細介紹了雙生子佯謬這一經(jīng)典的相對論思想實驗，但物理教材卻沒有。相對論、量子理論難度較大，不是三言兩語可以講清楚，相對論和量子理論也不是歷史老師可以講清楚的。雖然歷史教學重點不在于突破物理理論的理解，而在于發(fā)現(xiàn)這些理論的意義，但教師對知識本身理解不深，容易導致課堂講授不透。物理教學對這一內(nèi)容的輕視必然導致學生學習歷史困難。

5.高中物理與政治學科銜接

高中物理與政治學科的銜接主要是哲學。哲學是一切學科的母學科。高中物理很多教學內(nèi)容都蘊含哲學思想，物理教學中也提倡滲透哲學思想，促進學生認知水平提高。如果學生對哲學有所了解，對學生理解物理知識必然有幫助。這里簡單列舉幾個在高中思想政治4“生活與哲學”中與物理密切相關(guān)的哲學觀點?！斑\動是有規(guī)律的”，政治上在闡明這一哲學觀點時，以永動機為例。如果學生能理解“真理是有條件的”，對理解物理規(guī)律有適用條件，經(jīng)典力學有局限性等有幫助。構(gòu)建“整體與部分的統(tǒng)一”這一哲學觀點，對學生在受力分析時“整體法”與“隔離法”的運用，以及電路動態(tài)分析時從“部分”到“整體”再到“部分”的理解有較大幫助?！白プ≈饕芎雎源我堋边@一哲學思想的建立，對學生構(gòu)建和理解如質(zhì)點等物理模型有很好的幫助。

二、對策與建議

1.對跨學科知識進行整合與補習

有必要把與物理有關(guān)的跨學科知識進行匯總，形成跨學科知識清單，并與其他學科進行整合。進行相關(guān)知識教學前有針對性地幫學生進行跨學科知識補習，切忌認為這是其他學科的事，而放任不管。例如，在講速度時間圖象、位移時間圖象時，有必要給學生簡要補習斜率，物理上對斜率的要求沒有數(shù)學高，只要物理教師簡單補習即可滿足物理教學需要，幫助學生跨過障礙。而有些較難的內(nèi)容，則適合在物理教學中先避開，比如在進行力的合成與分解的時候，正余弦、正切函數(shù)可以簡單給學生補習，學生能解決大部分問題即可，對一些需要應(yīng)用正余弦定理解決的問題應(yīng)先避開，等學生系統(tǒng)學習三角函數(shù)后再解決，畢竟學習需要循序漸進，不可一蹴而就。

2.教學設(shè)計和內(nèi)容選擇要有跨學科視野

由于知識跨學科綜合，所以在對這些內(nèi)容進行教學設(shè)計時，無論是物理教師還是其他學科教師都應(yīng)該有突破學科界限的跨學科視野，站在更高的角度和立足于學生長遠發(fā)展的視角思考問題、設(shè)計課堂、組織教學。設(shè)計課程既要考慮本學科課標、考綱的要求，也要考慮對學生學習其他學科知識的影響，有時候為了學生能夠?qū)W好其他學科，可以適當超越本學科課標、考綱的要求多講一點、講深一點、講透一點。例如，物理上對“經(jīng)典力學的局限”一節(jié)進行教學時，為了學生能夠在下學期學好歷史必修III中第25課“現(xiàn)代科學革命”，物理教師應(yīng)講得透徹、深刻一點。

物理、化學在高中都有選修模塊，在高考中學生需要從物理的選修3-3，3-4模塊中選擇一題作答，化學中學生需要從選修3、選修5中選一題作答。按照課程的設(shè)計應(yīng)該是學校要開全所有模塊的課程，讓學生選修，甚至所有學生都要學習全部模塊。然而實際教學中，一般學校都是只開設(shè)一個模塊。比如物理一般都只開始選修3-3，化學很多學校開設(shè)的是選修5。這其實對學生而言是不公平的，同一個學生學習不同模塊的能力不一樣，比如某同學對學習物理3-3可能沒感覺，但學習3-4熱學可能興趣濃厚，如果學校只開設(shè)3-3對他不公平，其次在考試的時候3-3和3-4的試題難度不可能完全一樣，一個學生要是兩個模塊都學習了，他可以選擇自己有把握的試題，但現(xiàn)在這個選擇權(quán)被剝奪了。因此，在開設(shè)選修課程時，就需要有宏觀的視野，即使開不全也需要統(tǒng)籌安排，即在開設(shè)選修課程時要統(tǒng)籌兼顧，不僅要考慮本學科，也要考慮對其他學科的影響。例如，如果化學開設(shè)選修3，對學生學習物理選修3-5、3-3都有幫助，數(shù)學學習統(tǒng)計部分時間與學生物理選修3-5學習光電效應(yīng)或者熱學3-3上學習氣體一章幾乎一致，只要學科之間配恰當，定能實現(xiàn)教學效益最大化。

3.引導學生各學科均衡發(fā)展

在學習中應(yīng)引導學生全面發(fā)展，每一門學科都要認真對待。切記選了理科就忽視了政史地的學習。要幫助學生樹立：“各學科知識是相互促進理解，各學科方法是可以相互借鑒”的意識。引導、培養(yǎng)學生應(yīng)用知識解決問題時，有跨學科意識，把其他學科的知識、方法、思想遷移過來。要讓學生明白，知識是不分學科的，分科造成學科的知識割裂，需要運用知識時，需要將其整合。

在跨學科知識的處理上，建議對學生進行必要的學法指導，讓學生在學習過程中樹立知識無學科界限的意識。學生在學習過程中，對一些跨學科的知識點，可以引導學生查閱書籍資料、互聯(lián)網(wǎng)，做好記錄，等到各學科都學習完成了，梳理知識、構(gòu)建跨學科的知識網(wǎng)絡(luò)。

4.鼓勵不同學科教師跨學科協(xié)作備課

有一些跨學科的知識，僅靠本學科的知識、僅靠本學科的教師不能很好解決問題。此時，就需要不同學科教師之間互相協(xié)作。目的有兩個，其一，互相幫助解決知識缺陷。比如，物理教師和歷史教師協(xié)作，可以幫助歷史教師理解經(jīng)典力學的局限、相對論、量子理論，讓他們課堂教學更從容，講解更透徹；物理教師和政治教師的協(xié)作，可以彌補物理教師哲學知識的不足，在物理教學中更好地滲透哲學觀點和哲學思想。其二，跨學科協(xié)作備課，可以幫助不同學科教師了解彼此學科在同一知識點上課標、考綱的要求，有利于課堂教學突破本學科教學要求的界限，用宏觀的視野看問題，高瞻遠矚思考、組織教學。

5.教師要不斷提升自己的綜合素養(yǎng)

一個優(yōu)秀的教師必須要具有淵博的知識?！爸R是教育的基礎(chǔ)，學識淵博的教師往往帶給學生更大的震撼力?！盵2]這里的知識不僅包括本學科知識，也包括跨學科的一些知識，以及教育學、心理學、課程論的條件性知識和與教師人生閱歷緊密聯(lián)系的實踐性知識。教師可以通過閱讀豐富、完善自己的知識結(jié)構(gòu)，通過借助QQ群、研討會、校際交流等平臺與其他優(yōu)秀教師交流、合作等吸收優(yōu)秀教師的先進知識、經(jīng)驗、理念，從而提升自己的綜合素養(yǎng)。只有這樣才能在涉及跨學科知識的教學中游刃有余，應(yīng)付自如。

本文以物理學科為核心探討教學中與其他學科銜接的問題，而其他科目的教學中也應(yīng)該以自己學科為核心探討跨學科銜接。教師要理清本學科與其他學科的銜接盲點，做到心中有數(shù)，為學生的學習掃清障礙，更好地把握學情，設(shè)計、組織課堂教學。在教學中教師要打破學科界限，著眼于學生的長遠發(fā)展，“面向?qū)W生，為學生健康成長服務(wù)，而不只是為了分數(shù)”[3]，在教學管理與課程規(guī)劃上也應(yīng)該有跨學科協(xié)作的視野，合理安排課程與教學進度，盡量減小各學科之間銜接盲點造成的學習障礙。

參考文獻

[1] 華瑞芬，華冰.地理中的物理，物理中的地理[J].新高考：理化生，2012（11）.

[2] 趙靜靜，田良臣.教師課程能量簡論[J].教學與管理，2016（3）.

[3] 孫明霞.我不是生物老師[J].教師月刊，2016（2）.

【責任編輯 孫曉雯】