學(xué)科融合，深度學(xué)習(xí)

張國勤

【摘要】高中時期的物理知識占據(jù)比較重要的位置，學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識是一大重難點.教師在教學(xué)中進(jìn)行了各種探索，總結(jié)了非常多的教學(xué)經(jīng)驗，運用滲透學(xué)科融合的策略，能夠促使學(xué)生深度學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).本文從學(xué)科融合的角度分析高中物理跨學(xué)科教學(xué)的有效策略，希望可以為學(xué)生滲透科學(xué)素養(yǎng)，助力學(xué)生深度學(xué)習(xí).

【關(guān)鍵詞】高中物理;深度學(xué)習(xí);課堂教學(xué)

在傳統(tǒng)教學(xué)活動中，很多教師都沒有認(rèn)識到學(xué)科融合的重要性，部分教師固步自封，這也使物理教學(xué)止步不前.在創(chuàng)新教學(xué)指導(dǎo)思想下，教師積極結(jié)合學(xué)科融合搭建深度學(xué)習(xí)環(huán)境，在跨學(xué)科視角下指導(dǎo)學(xué)生深入思考與實踐，在充分借鑒學(xué)科知識的情況下幫助學(xué)生獲得學(xué)習(xí)能力的有效提升，在跨學(xué)科學(xué)習(xí)視角下希望可以在高中物理課堂構(gòu)建教學(xué)新模式，突破傳統(tǒng)教學(xué)的限制，在深度學(xué)習(xí)環(huán)境中有效激活學(xué)生的內(nèi)在潛能，保障學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升.

1 物理與數(shù)學(xué)融合，激發(fā)科學(xué)探究興趣

物理學(xué)科是一門揭示自然規(guī)律的重要學(xué)科，在這門學(xué)科中有很多抽象的內(nèi)容需要學(xué)生理解.數(shù)學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生抽象思維的重要載體，在探究物理知識的過程中經(jīng)常要應(yīng)用到數(shù)學(xué)知識，這也體現(xiàn)出物理學(xué)科與數(shù)學(xué)學(xué)科的關(guān)聯(lián)性.在學(xué)科融合視角下推動物理與數(shù)學(xué)的有效融合，打造多元課堂激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究興趣.物理教師要積極進(jìn)行課前準(zhǔn)備，在解析物理知識時引入數(shù)學(xué)學(xué)科思維，考慮在教學(xué)活動中如何滲透數(shù)學(xué)思維，發(fā)揮數(shù)學(xué)為物理服務(wù)的價值，有效提高學(xué)生的邏輯思維能力和數(shù)學(xué)應(yīng)用能力，促進(jìn)數(shù)學(xué)與物理學(xué)科的融合［1］.

例如 在計算燈泡的體積時，如果單純結(jié)合公式很難得出正確的結(jié)果，而將燈泡浸入水中測量水面體積差，就可以間接得出燈泡的體積，這一過程也鍛煉著學(xué)生的思維轉(zhuǎn)換能力，考驗學(xué)生是否可以靈活應(yīng)用所學(xué)知識分析問題、解決問題，在學(xué)習(xí)物理知識和解決物理問題的過程中拓展學(xué)生的學(xué)科思維，基于學(xué)科融合提高學(xué)生的整體學(xué)習(xí)水平.在解決物理問題的過程中，無論是在整體上還是細(xì)節(jié)上都考驗著學(xué)生的數(shù)學(xué)思維，只有學(xué)生能夠?qū)?shù)學(xué)知識遷移應(yīng)用到解決物理問題中，才能真正實現(xiàn)跨學(xué)科融合教學(xué)，有效提高學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng).

又如，在學(xué)習(xí)“力的分解”這部分內(nèi)容時，要想解決力的分解問題，就要求調(diào)動學(xué)生的逆向思維，通過力的合成去探索力的分解，如此才能在思維轉(zhuǎn)化下實現(xiàn)知識轉(zhuǎn)化，提高學(xué)生的問題解決能力.在物理課堂加減法是物理學(xué)科的逆運算，這類數(shù)學(xué)思想也同樣適用于物理學(xué)科學(xué)習(xí)，許多物理問題都需要逆向思維才能全面分析，學(xué)生具備逆向思維能力就能在解題中事半功倍，教師要注重對學(xué)生逆向思維的培養(yǎng)［2］.

2 物理與化學(xué)融合，獲取豐富科學(xué)知識

物理與化學(xué)同屬科學(xué)文化知識，在幫助學(xué)生了解自然現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究意識的過程中發(fā)揮著重要作用.在高中物理學(xué)科中，學(xué)生接觸到的內(nèi)容有很多蘊含著豐富的化學(xué)知識和化學(xué)思想，這也是學(xué)科融合的重要契機.在物理課堂積極滲透化學(xué)知識，可以引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合微觀視角了解自然界中不同的物質(zhì).教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生的實際指導(dǎo)學(xué)生探索物理知識，使學(xué)生在分析物理問題的過程中更加多元化，在物理課堂教師要引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用化學(xué)知識解釋物質(zhì)變化的本質(zhì)，深化學(xué)生的理解和認(rèn)知，有效提高學(xué)生的整體學(xué)習(xí)水平.

例如 在物理課堂針對“電荷守恒定律”這部分內(nèi)容教學(xué)時，教師可指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已掌握的化學(xué)知識解決物理問題，在課堂上結(jié)合教學(xué)內(nèi)容為學(xué)生布置如下任務(wù)：“寫下鐵和稀鹽酸溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式及離子方程式，在課堂隨機點名兩位學(xué)生在黑板上書寫，完成后指導(dǎo)學(xué)生觀察這兩個式子，討論電荷是怎樣轉(zhuǎn)移的，反應(yīng)前后電荷的總量有無發(fā)生具體變化？”物理知識的探索也是培養(yǎng)學(xué)生觀察探究能力的過程，學(xué)生經(jīng)觀察了解到“鐵電荷轉(zhuǎn)移給氫離子”就是反應(yīng)的基礎(chǔ)，在整個反應(yīng)當(dāng)中，電荷的總量沒有出現(xiàn)變化.學(xué)生結(jié)合自己所學(xué)化學(xué)知識，歸納出化學(xué)反應(yīng)后的生成物呈現(xiàn)中性的原因.

又如，高中物理教師在講解關(guān)于“電流、電動勢”的知識點時，可融入化學(xué)原電池的內(nèi)容，可以加強物理和化學(xué)知識的融合，創(chuàng)設(shè)深度學(xué)習(xí)情境，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力［3］.

3 物理與地理融合，掌握科學(xué)研究方法

3.1 運用物理知識，解釋地理現(xiàn)象

大部分地理知識中都蘊涵著一些規(guī)律，這些規(guī)律具有一定的復(fù)雜性特點.部分地理現(xiàn)象要借助物理學(xué)科的知識點才能夠解釋.所以，教師在高中物理學(xué)科教學(xué)過程中，需要將地理知識和物理知識進(jìn)行融合，幫助學(xué)生熟練掌握科學(xué)研究的方法.

例如 在學(xué)生學(xué)習(xí)“地球公轉(zhuǎn)速度產(chǎn)生的影響”這部分地理知識點的過程中，先讓學(xué)生仔細(xì)學(xué)習(xí)教材當(dāng)中的知識點，其中春分點和秋分點將地球的公轉(zhuǎn)軌道分為兩大部分.一般地，在北半球當(dāng)中，夏半年一共包括186天，冬半年一共包含179天.那么為什么會出現(xiàn)這種日數(shù)之間的差異呢？學(xué)生在解決這個問題的時候，可以借助物理知識的幫助.在教學(xué)中，教師要給予學(xué)生一定的引導(dǎo)，幫助學(xué)生比較時間，結(jié)合“路程＝速度×?xí)r間”的物理相關(guān)知識點，根據(jù)對比路程、速度等不同要素間的差異，得到最終的答案.

3.2 創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，夯實學(xué)習(xí)基礎(chǔ)

物理規(guī)律本身具有抽象性的特征，學(xué)生們學(xué)習(xí)起來較為吃力.而地理現(xiàn)象較為直觀，得到眾多抽象規(guī)律的支持.高中物理學(xué)習(xí)中，教師能夠借助地理知識為學(xué)生創(chuàng)設(shè)情境，促使學(xué)生從感性過渡到理性，在很大程度上提高學(xué)習(xí)效率.

例如 在“動能”知識的學(xué)習(xí)過程中，地理學(xué)科可以為學(xué)生提供流水地貌的景觀、空間分布圖等資料，如科羅拉多大峽谷圖，提供給學(xué)生學(xué)習(xí)情境.教師要求學(xué)生先仔細(xì)對圖片景觀進(jìn)行觀察，并且講一講所觀察到的景觀的特征，結(jié)合圖片分析形成科羅拉多大峽谷的具體原因，從而促使學(xué)生深入理解“速度是影響動能的主要因素”的知識點.

又如，教師在課堂教學(xué)中為學(xué)生們呈現(xiàn)出我們國家的地形圖片和年降水量圖片，要求學(xué)生分析“我們國家哪些地方流水動能較大，哪些地方流水動能較??？”教師結(jié)合物理知識得到最終的答案，幫助學(xué)生認(rèn)識到勢能和動能轉(zhuǎn)化關(guān)系的知識［4］.

4 物理與通用技術(shù)融合，培育科學(xué)思維

4.1 創(chuàng)設(shè)物理實驗

高中時期開設(shè)通用技術(shù)學(xué)科課程的目的是要解決實際問題.教學(xué)重點是讓學(xué)生運用合理的技術(shù)手段來改造自然，在這個前提條件下努力追求，希望可以有所發(fā)明.而高中物理學(xué)科的教學(xué)目的是要探索未知的問題，教學(xué)重點是為了幫助學(xué)生認(rèn)識自然，促使學(xué)生發(fā)現(xiàn)自然知識.因此，高中物理實驗教學(xué)與通用技術(shù)之間的良好融合，能夠回答出知識形成過程，還更關(guān)注探索知識創(chuàng)新的各種可能性.

例如 在教學(xué)通用技術(shù)學(xué)科的“技術(shù)與設(shè)計”的內(nèi)容時，需要學(xué)生制作模型，動手制作臺燈，其中會涉及物理學(xué)科的電路連接、開關(guān)連接等知識.所以，在這個實驗當(dāng)中，需要把物理學(xué)科和通用技術(shù)學(xué)科良好融合在一起，利用通用技術(shù)知識為物理實驗提供幫助，促使學(xué)生在通用技術(shù)的理論和實踐的支持下，增強學(xué)生的物理實踐操作能力.

4.2 開展物理建模

高中物理學(xué)科知識和通用技術(shù)學(xué)科知識的有機結(jié)合，其中開展物理建模就是一種有效的融合方法.通過開展物理建模的方法能夠幫助學(xué)生更深入理解物理知識，從全新的視角激活學(xué)生的物理學(xué)科思維.

例如 教師為學(xué)生講解關(guān)于“自由落體運動”相關(guān)知識點的過程中，教師采用物理建模的方法，把通用技術(shù)學(xué)科知識點融入進(jìn)來，把原本較為抽象難懂的物理知識點變得形象易懂.這樣一來，通過把物理知識和通用技術(shù)學(xué)科知識進(jìn)行融合，可以幫助學(xué)生更高效地學(xué)習(xí).在生活當(dāng)中，空氣中會出現(xiàn)阻力，伴隨著位置的變化，重力常數(shù)也會出現(xiàn)變化.所以，結(jié)合實際情況，根本不會出現(xiàn)真正的自由落體.在教學(xué)這部分內(nèi)容時，借助物理建模的方法，融入通用技術(shù)學(xué)科知識，可以幫助學(xué)生更快速理解物理知識.

因此，高中物理學(xué)科和通用技術(shù)學(xué)科之間的良好融合，可以提高學(xué)生物理知識學(xué)習(xí)的有效性.學(xué)生學(xué)習(xí)自由落體的物理學(xué)科知識過程中，借助通用技術(shù)學(xué)科知識，就可以更容易為學(xué)生呈現(xiàn)出來相關(guān)知識點.詳細(xì)地講，高中物理教師在跨學(xué)科教學(xué)過程中，借助通用技術(shù)的內(nèi)容，要求學(xué)生選擇出一張金屬片、一張紙，從相同的高度上往下放，從實際生活當(dāng)中獲取的經(jīng)驗來看，學(xué)生們認(rèn)為金屬片先落地.而如果把紙片揉成一個紙團，那么依然延續(xù)之前的實驗條件，會發(fā)現(xiàn)金屬片和紙團基本上以相同的時間落地.在高中物理跨學(xué)科教學(xué)實踐過程中，把物理知識和通用技術(shù)知識相融合，可以讓學(xué)生獲取更多的知識，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，促使學(xué)生深度學(xué)習(xí).

5 物理與政治融合，樹立科學(xué)探究精神

要想推動學(xué)科融合的有效落實，就要準(zhǔn)確把握各學(xué)科的基礎(chǔ)內(nèi)涵，物理學(xué)科作為一門自然科學(xué)，無論是在知識結(jié)構(gòu)還是解題方法上都體現(xiàn)出嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實的特點，對學(xué)生的邏輯思維提出了較高要求，在為學(xué)生傳授知識的過程中，還要結(jié)合素質(zhì)教育視角挖掘物理學(xué)科的隱性教育資源.物理學(xué)科包含的物理知識、物理方法、物理技能都是無數(shù)專家學(xué)者廢寢忘食研究論證的結(jié)果，在這一過程中充分體現(xiàn)出物理研究者孜孜不倦的求真精神，揭示了物理學(xué)者對真理的追求，這些資源有益于幫助學(xué)生樹立偉大的理想信念，教師結(jié)合課程思政視角挖掘物理學(xué)科的隱性教育資源，融入政治學(xué)科可豐富物理課堂內(nèi)涵［5］.

例如 在物理學(xué)科漫長的發(fā)展歷程中，法拉第數(shù)十年研究磁生電的奧秘，第谷、開普勒耗盡畢生精力總結(jié)出行星運動規(guī)律，物理學(xué)家研究真理的故事是落實立德樹人的重要資源，亦是物理與政治融合的有效銜接點.物理教師在教學(xué)活動中提前整理相關(guān)的教育資源，為學(xué)生介紹物理科學(xué)史發(fā)生的名人故事，幫助學(xué)生了解科學(xué)發(fā)展的曲折歷程，可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識.在學(xué)科融合視角下，教師應(yīng)設(shè)計問題推動學(xué)生思維發(fā)展：“請問人類對世界的認(rèn)識是生而知之嗎？人類對世界的認(rèn)識從何而來？”物理教師整合政治學(xué)科的資料闡述物理知識，幫助學(xué)生以發(fā)展的視角分析物理學(xué)科，在深入探究的情境中不斷超越自身向前發(fā)展.最后，教師為學(xué)生介紹《中華人民共和國科學(xué)技術(shù)進(jìn)步法》，幫助學(xué)生了解到黨對青年學(xué)生的諄諄教誨，鼓勵學(xué)生在科學(xué)道路上樹立起追求真理、勇于創(chuàng)新、深入探究的科學(xué)價值觀，在深度學(xué)習(xí)視角下為推動中華民族偉大復(fù)興不懈努力.

6 結(jié)語

總而言之，高中物理教師在跨學(xué)科教學(xué)過程中，要始終秉持開放的教學(xué)理念，主動積極進(jìn)行教學(xué)策略的探索，對教材內(nèi)容展開深入分析，結(jié)合學(xué)生的實際發(fā)展情況，靈活多變地運用多種方法，把物理學(xué)科和數(shù)學(xué)學(xué)科、化學(xué)學(xué)科、地理學(xué)科、通用技術(shù)學(xué)科、政治學(xué)科進(jìn)行融合，加深學(xué)生對物理學(xué)科知識和其他學(xué)科知識間的認(rèn)識.在跨學(xué)科教學(xué)的支持下，把物理知識滲透到學(xué)生的實際生活當(dāng)中，強化學(xué)生靈活運用所學(xué)知識點的能力，通過學(xué)科融合的方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，促使學(xué)生深度學(xué)習(xí)，加快高中物理教學(xué)改革進(jìn)程.

【本文系南通市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2022年度課題《為科學(xué)素養(yǎng)而教：基于跨學(xué)科概念的高中物理教學(xué)優(yōu)化研究》（課題立項編號：GH2022079）研究成果】

參考文獻(xiàn)：

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［3］繆亞軍.高中物理跨學(xué)科教學(xué)的內(nèi)容與方法探討［J］.數(shù)理化解題研究，2019（33）：49-50.

［4］肖敏.共生理念下的跨學(xué)科教學(xué)探討［J］.物理之友，2019，35（07）：9-11.

［5］張玉濱，王紅旺，王敏.論高中物理教學(xué)跨學(xué)科知識教學(xué)的應(yīng)對策略［J］.教育教學(xué)論壇，2018（21）：248-249.