巧用學科橋梁構建物理課堂

姜玉梅　李芳芳　翁曉平　王景躍

摘要：本文以高中物理必修二“天體運動”的教學片段為例，在面積定律教學中借助于物理與地理兩門學科共通的橋梁知識，進行了學科間橫向聯(lián)系的嘗試，以期有助于教師巧妙利用各學科知識間的聯(lián)系輔助教學，讓學生理解和掌握知識的同時，學生的知識遷移能力得以提升，跨學科素養(yǎng)得以提高。

關鍵詞：橋梁知識；學科聯(lián)系；知識遷移；跨學科素養(yǎng)

一、 引言

關于物理與其他學科聯(lián)系教學，我國一些學者也提出了自己的見解。范小玲在《高中物理教學中實施學科滲透的實踐研究》中建議高中物理教師在新課教學、習題教學、試題講授教學中滲透物理與其他學科的橋梁知識。劉經(jīng)熙，張光華在《加強學科間聯(lián)系，提高物理教學質量》中指出可以利用學科橋梁知識，精選例題重點講解，從而起到觸類旁通的作用。孫遜在《高中自然地理教學中物理知識的滲透實踐探究》中總結出在地理教學中可以借用物理概念和原理，夯實地理基礎知識；還可以借鑒物理實驗和方法，挖掘地理教學方法。劉霞在《物理與地理學科聯(lián)系教學探索》中綜合運用多種教學手段進行物理習題講解，做到物理地理橋梁知識的融會貫通。綜上，筆者發(fā)現(xiàn)對于橋梁知識的教學大多是源于教學經(jīng)驗，在復習課中聯(lián)系比較頻繁，而運用橋梁知識來真正構建物理課堂并不多見。

筆者以“天體運動”一節(jié)為例，嘗試借用學科的“通性”部分，在開普勒第二定律的鞏固拓展中巧用“物地”的橋梁知識，打破學科本位的思想，從而進一步培養(yǎng)學生的發(fā)散思維，提升學生的跨學科素養(yǎng)。

二、 分析學識學情，尋找相宜橋梁

《天體運動》選自教科版《高中物理（必修2）》第三章萬有引力定律第一節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)中，開普勒對行星運動描述的三定律內(nèi)容是學習萬有引力定律以及了解航天知識的重要基礎。開普勒第二定律涉及地理地球公轉相關知識。開普勒第二定律是一個面積定律，需要讓學生理解行星在橢圓軌道上運行的速度是變化的，學生在高一地理《地球的公轉》中已經(jīng)有了“近日點速度快，遠日點速度慢”的知識，在對面積定律的處理上不妨結合學生已經(jīng)學過的地理知識，借助物理知識的遷移來深化理解，進而突破難點。

三、 巧用地理“近快遠慢”，鞏固“面積定律”

首先，學生由開普勒第一定律已經(jīng)知道行星運動的軌道是橢圓，行星與太陽的距離一直在變，有時遠離太陽，有時靠近太陽，它的速度大小、方向時刻在改變。直接給出開普勒第二定律的內(nèi)容：對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積。如圖1所示，如果行星在近日點附近運動的時間與行星在遠日點附近運動的時間相等，即t4-t3=t2-t1，TB=TA則行星在近日點附近掃過的面積與行星在遠日點附近掃過的面積相等，即SB=SA。

接下來是對面積定律的延伸，探討論證：行星在近日點速度大小大于遠日點的速度大小。一般教學都是直接利用數(shù)學推理的方式來分析論證。假設行星在近日點附近運動的時間與行星在遠日點附近運動的時間較短（圖1），則行星與太陽連線在較短的時間內(nèi)掃過的形狀可以認為是以太陽為中心的扇形，即A、B的形狀是扇形，由扇形面積公式S=12lR，l=vT，從圖1中可知，RB

圖1面積定律

然后讓學生重溫地理“近快遠慢”。其實學生在地理必修一學習《地球的公轉》時，就已經(jīng)學過，地球的公轉軌道是近似正圓的橢圓形軌道，太陽位于橢圓的一個焦點上。隨著地球的公轉，太陽與地球的距離不斷發(fā)生細微的變化，地球公轉速度也隨之變化，并且地球公轉速度近日點快，遠日點慢即“近快遠慢”。學生在地理課上已經(jīng)知道vB

四、 結語

在物理學科教學中，巧妙利用各學科知識間的聯(lián)系來輔助教學，對教師而言，可以開闊教學思路，挖掘教學潛力，提高教學效果；對學生而言，不僅可以更好地理解和掌握物理知識，還可以開闊學生的視野，培養(yǎng)學生的知識遷移能力和綜合思維能力，豐富學科之外的生活經(jīng)驗、情感體驗，提高實踐能力，培養(yǎng)跨學科素養(yǎng)。與此同時，也使師生的整個教學交流過程變得生動活潑，既實現(xiàn)了從多方面提高教學質量、發(fā)展學生素質，又恰到好處地進行了知識遷移。

參考文獻：

[1]范小玲.高中物理教學中實施學科滲透的實踐研究[D].內(nèi)蒙古師范大學，2011.

[2]劉經(jīng)熙，張光華.加強學科間聯(lián)系提高物理教學質量[J].成才，1999（06）：50-51.

[3]孫遜.高中自然地理教學中物理知識的滲透實踐探究[J].地理教學，2017（03）：19-23.

[4]劉霞.物理與地理學科聯(lián)系教學探索[J].中學物理教學參考，2015，44（06）：9-10.

作者簡介：

姜玉梅，李芳芳，翁曉平，江蘇省揚州市，揚州大學物理科學與技術學院；

王景躍，江蘇省揚州市，揚州大學附屬中學東部分校。