論高中物理教學(xué)跨學(xué)科知識教學(xué)的應(yīng)對策略

張玉濱　王紅旺　王敏

摘要：跨學(xué)科知識點(diǎn)的教學(xué)是高中物理教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，解決跨學(xué)科問題的能力也是學(xué)生綜合素質(zhì)能力高低的體現(xiàn)。本文重點(diǎn)探討了在高中物理教學(xué)中，物理與數(shù)學(xué)、化學(xué)、地理等其他學(xué)科跨學(xué)科的知識，并對教學(xué)提出了相應(yīng)的應(yīng)對策略。

關(guān)鍵詞：高中物理；跨學(xué)科；應(yīng)對策略

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）21-0248-02

當(dāng)今世界各學(xué)科高度分化的同時(shí)不斷地融合、交叉，形成種類繁多的跨學(xué)科類群，學(xué)科間的聯(lián)系日益緊密，界限日益模糊。國外發(fā)達(dá)國家美國、英國、德國很早就開展了跨學(xué)科教學(xué)，并形成了完善的理論體系，取得了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)[1]。近年來跨學(xué)科教學(xué)在我國引起了廣泛關(guān)注，在《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》）強(qiáng)調(diào)高中物理學(xué)科應(yīng)順應(yīng)時(shí)代的要求，學(xué)科的設(shè)置也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)?！吨袊鴮W(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》總體框架認(rèn)為學(xué)生應(yīng)具備豐富的科學(xué)知識和適應(yīng)當(dāng)代社會的能力，而不僅僅是某一項(xiàng)專業(yè)的學(xué)科知識和能力。高中物理屬于科學(xué)領(lǐng)域中的一個科目，其教材內(nèi)容的設(shè)置與數(shù)學(xué)、化學(xué)等學(xué)科緊密聯(lián)系，有較多的交叉點(diǎn)，順應(yīng)了當(dāng)今科學(xué)綜合化的發(fā)展總趨勢，這為高中物理教學(xué)中進(jìn)行跨學(xué)科知識的教學(xué)奠定了基礎(chǔ)[2]。

關(guān)于跨學(xué)科教學(xué)，不同的作者有不同的解釋，但目前比較認(rèn)可的定義為跨學(xué)科教學(xué)是指以一個學(xué)科為中心，對于其中一些知識點(diǎn)可以運(yùn)用不同學(xué)科的知識展開對所指向的交叉部分內(nèi)容進(jìn)行加工和設(shè)計(jì)教學(xué)[3，4]。通常說的“跨學(xué)科”的含義指：1）打破學(xué)科壁壘，把不同學(xué)科理論或方法有機(jī)地融為一體的研究或教育活動；2）包括眾多的跨學(xué)科（或交叉學(xué)科）在內(nèi)的學(xué)科群；3）一門以研究跨學(xué)科的規(guī)律和方法為基本內(nèi)容的高層次學(xué)科，確切稱為“跨學(xué)科學(xué)”或“科學(xué)交叉學(xué)”[5]?？鐚W(xué)科主要通過多學(xué)科資源的融合，有效地解決問題，更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，并在問題探究的過程中全面培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和綜合素養(yǎng)。

知識沒有界限，物理教學(xué)中經(jīng)常會出現(xiàn)物理學(xué)科與其他學(xué)科的跨學(xué)科知識的交叉融合，其中高中物理與數(shù)學(xué)、化學(xué)、地理聯(lián)系較為密切。物理學(xué)科教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、進(jìn)度會和其他相關(guān)學(xué)科知識相互關(guān)聯(lián)。因此，物理課教師要明確高中物理教學(xué)中物理與其他學(xué)科知識的銜接盲點(diǎn)，教學(xué)過程中要有針對性的進(jìn)行課堂設(shè)計(jì)，解決交叉學(xué)科問題，這樣將會使學(xué)生更清晰、透徹地理解知識點(diǎn)。

一、高中物理與其他學(xué)科的跨學(xué)科知識點(diǎn)[6]

（一）高中物理與數(shù)學(xué)學(xué)科的跨學(xué)科知識點(diǎn)

高中物理與數(shù)學(xué)的跨學(xué)科知識點(diǎn)較多，主要有：①斜率問題[7]。在新課標(biāo)中數(shù)學(xué)上學(xué)習(xí)斜率滯后于物理上的應(yīng)用一個學(xué)期的時(shí)間，而斜率在物理圖像中應(yīng)用廣泛，如位移時(shí)間圖像、速度時(shí)間圖像等。②三角函數(shù)問題。③矢量問題。矢量即數(shù)學(xué)的向量。④圓的知識。⑤統(tǒng)計(jì)學(xué)內(nèi)容。統(tǒng)計(jì)學(xué)知識的學(xué)習(xí)有利于學(xué)生理解波粒二象性、氣體速率分布規(guī)律等物理知識。數(shù)學(xué)作為工具學(xué)科，其思想、方法和知識始終滲透、貫穿于整個物理學(xué)習(xí)過程中，為物理概念、定律的表述提供簡潔、精確的數(shù)學(xué)語言，為學(xué)生進(jìn)行抽象思維和邏輯推理提供有效的方法，為物理學(xué)中的數(shù)量分析和計(jì)算提供有力工具，兩個學(xué)科之間的關(guān)系非常緊密。

（二）高中物理與化學(xué)學(xué)科的跨學(xué)科知識點(diǎn)

高中物理與化學(xué)的交叉內(nèi)容主要有：物理選修氫原子能級結(jié)構(gòu)、軌道、能級躍遷等與化學(xué)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。物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)變化時(shí)必然伴隨物理變化，同時(shí)伴隨有物理現(xiàn)象的產(chǎn)生，從物理現(xiàn)象出發(fā)是探究化學(xué)變化的視角和方法，物理現(xiàn)象是認(rèn)識和分析化學(xué)變化規(guī)律的起點(diǎn)。另外物質(zhì)的變化無論是物理變化還是化學(xué)變化，都存在一定的物理量的變化，而且遵循質(zhì)量守恒定律、能量守恒定律、電荷守恒定律和平衡移動原理。這些知識可以從物理角度研究化學(xué)，將會有利于學(xué)生更好地理解化學(xué)知識，實(shí)現(xiàn)物理和化學(xué)教學(xué)雙贏。

（三）高中物理與其他學(xué)科的銜接點(diǎn)

高中物理與地理銜接知識點(diǎn)主要有：天體運(yùn)動部分、磁場等部分，需要學(xué)生把高中地理必修1地球與地圖的知識和物理相關(guān)知識點(diǎn)結(jié)合起來，如利用經(jīng)緯網(wǎng)格計(jì)算距離、時(shí)間，熱脹冷縮，地球上水的三態(tài)變化，日食、月食的發(fā)生是光線傳播的結(jié)果等內(nèi)容。

高中物理與歷史的學(xué)科銜接內(nèi)容主要是高中歷史“現(xiàn)代科學(xué)革命”中經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī)、愛因斯坦相對論、量子理論的微觀世界等。在歷史學(xué)科授課過程中結(jié)合物理知識介紹物理趣聞、物理史料，讓學(xué)生了解物理理論的產(chǎn)生、發(fā)展，體會物理在人類歷史科技進(jìn)步中的重要地位，激發(fā)對科學(xué)、歷史學(xué)科的興趣，因此教師應(yīng)該在教學(xué)過程中注意交叉內(nèi)容的教學(xué)安排。

因此，教師在教學(xué)設(shè)計(jì)、內(nèi)容講授過程中要注意學(xué)科間的聯(lián)系、學(xué)科知識點(diǎn)的銜接與側(cè)重，這樣既能很好地銜接不同學(xué)科間的課程，同時(shí)也能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，極大地提高教學(xué)效率。

二、應(yīng)對策略

（一）跨學(xué)科知識進(jìn)行有效整合

要把與物理有關(guān)的交叉學(xué)科知識進(jìn)行匯總，形成交叉學(xué)科知識點(diǎn)的集合，并與其他學(xué)科相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行有效整合，各學(xué)科任課教師要進(jìn)行有效銜接，避免知識盲區(qū)的出現(xiàn)。例如，在講速度時(shí)間圖像、位移時(shí)間圖像時(shí)，要給學(xué)生簡要回顧、復(fù)習(xí)斜率相關(guān)內(nèi)容。整合后的內(nèi)容對于學(xué)生來說，更具知識的系統(tǒng)性與條理性，拓寬物理知識吸收的途徑，達(dá)到深入理解物理學(xué)科的目的。

（二）教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)內(nèi)容需要結(jié)合跨學(xué)科知識

教學(xué)過程中有些知識點(diǎn)是多學(xué)科交叉，因此在對這些內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的時(shí)候需要多個學(xué)科教師共同探討，根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)、學(xué)生情況進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，最大限度地利用各種教學(xué)資源，有助于學(xué)生更好地認(rèn)識、掌握和理解知識點(diǎn)。學(xué)生更好地掌握本學(xué)科知識點(diǎn)的同時(shí)，也會更深入地了解相關(guān)交叉學(xué)科內(nèi)容。

（三）引導(dǎo)學(xué)生均衡發(fā)展

在教學(xué)中注意培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到各學(xué)科知識和方法的融會貫通。引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用學(xué)科知識解決問題時(shí)要具備跨學(xué)科意識，借鑒其他學(xué)科方法與知識。對于學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的交叉學(xué)科的知識點(diǎn)，可以引導(dǎo)學(xué)生查閱資料，做好標(biāo)記，等到各學(xué)科涉及到相關(guān)內(nèi)容再進(jìn)行回顧，總結(jié)知識點(diǎn)，構(gòu)建跨學(xué)科的知識網(wǎng)絡(luò)。

（四）鼓勵不同學(xué)科教師跨學(xué)科協(xié)作備課，提升教師綜合素質(zhì)

跨學(xué)科教學(xué)是教育教學(xué)的理想境界和必然選擇，也需要教師具備相應(yīng)的學(xué)科素養(yǎng)。目前我國高中學(xué)校的所有任課教師都為學(xué)科教師，相互獨(dú)立，但是今后高中教師不僅需要承擔(dān)本學(xué)科教學(xué)責(zé)任，還要有對跨學(xué)科知識點(diǎn)的掌握與理解，并能發(fā)現(xiàn)學(xué)生的興趣特長進(jìn)行有針對性的指導(dǎo)[8]。

在新的教育大綱的指導(dǎo)下，為了學(xué)生的全面發(fā)展，全國即將全面推行文理不再分科，這樣就提高了教師和學(xué)生對于跨學(xué)科知識的學(xué)習(xí)運(yùn)用。21世紀(jì)社會需要更多復(fù)合型的人才。例如人工智能就涉及到哲學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、數(shù)學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息論、控制論、不定性論、仿生學(xué)等學(xué)科，跨學(xué)科的教育顯得尤為重要，教師只有緊跟時(shí)代的步伐，才能為社會培養(yǎng)更多的有用之才。

跨學(xué)科領(lǐng)域的教學(xué)是對單一學(xué)科教學(xué)工作的挑戰(zhàn)，這是科學(xué)發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步的必然趨勢，必將對未來科學(xué)與技術(shù)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。因此，跨學(xué)科教學(xué)不僅僅是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要，也是社會進(jìn)步的必然，有利于培養(yǎng)創(chuàng)新型人才服務(wù)于社會。

參考文獻(xiàn)：

[1]王興敏.高中地理與物理跨學(xué)科整合教學(xué)研究——以人教版必修一為例[D].首都師范大學(xué)，2014.

[2]朱慧貞.農(nóng)村高中生物學(xué)跨學(xué)科知識教學(xué)的實(shí)踐研究[D].西北師范大學(xué)，2015.

[3]杜惠潔，舒爾茨.德國跨學(xué)科教學(xué)理念與教學(xué)設(shè)計(jì)分析[J].全球教育展望，2005，34（8）：28-32.

[4]張文平.高中實(shí)施跨學(xué)科主題教學(xué)的調(diào)查報(bào)告[D].河北師范大學(xué)，2007.

[5]劉仲林.跨學(xué)科教育論[M].鄭州：河南教育出版社，1991.

[6]何晉中.高中物理教學(xué)跨學(xué)科銜接的問題與對策[J].教學(xué)與管理，2017，（16）：70-72.

[7]趙娟.高中物理方法“圖像法”中圖像斜率的應(yīng)用[J].科學(xué)大眾：科學(xué)教育，2011，（6）：38.

[8]張紫屏.論高考改革新形勢下高中教學(xué)轉(zhuǎn)型[J].課程·教材·教法，2016，36（4）：89-95.