跨學(xué)科視角下“聲現(xiàn)象”教學(xué)的創(chuàng)新實踐

隨著教育改革深入，跨學(xué)科教學(xué)成為教育發(fā)展的重要方向?！读x務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中明確要求，物理教學(xué)需與其他學(xué)科關(guān)聯(lián)，以培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識解決實際問題的能力。物理學(xué)作為基礎(chǔ)學(xué)科，與多領(lǐng)域緊密相連。在初中物理教學(xué)中開展跨學(xué)科教學(xué)，有助于學(xué)生深化物理知識理解，培育跨學(xué)科思維與綜合素養(yǎng)，為其未來發(fā)展奠基。其中，“聲現(xiàn)象”是初中物理的關(guān)鍵內(nèi)容，涉及生物、音樂、勞動等多學(xué)科知識，與生活息息相關(guān)。“竹哨”制作項自用于跨學(xué)科教學(xué)優(yōu)勢顯著，竹子常見，易激發(fā)學(xué)生興趣與探究欲，其制作過程融合竹子結(jié)構(gòu)、聲音原理等多方面知識技能，為跨學(xué)科教學(xué)提供豐富素材，助力學(xué)生在實踐中深化對“聲現(xiàn)象”物理原理的理解，提升綜合素養(yǎng)。

國外跨學(xué)科教學(xué)研究起步早，成果豐富，不少國家將其理念融入課程標(biāo)準(zhǔn)與教學(xué)實踐，如美國STEM教育通過項目式學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科能力，積累了諸多教學(xué)經(jīng)驗。國內(nèi)跨學(xué)科教學(xué)研究雖起步晚，但發(fā)展迅速。然而，初中物理跨學(xué)科教學(xué)仍存在一些問題，如學(xué)科融合僅停留在表面，未達(dá)成知識的有機整合；實踐活動缺乏系統(tǒng)性與創(chuàng)新性，對學(xué)生實踐與創(chuàng)新思維培養(yǎng)不足；評價體系不完善，難以全面準(zhǔn)確評價學(xué)生表現(xiàn)。當(dāng)前，以項目式學(xué)習(xí)開展初中物理跨學(xué)科教學(xué)的實踐研究，尤其是針對具體教學(xué)內(nèi)容的深度融合研究較少。因此，“竹哨”制作項目的跨學(xué)科教學(xué)實踐研究具有重要的理論與實踐意義。

跨學(xué)科教學(xué)的理論基礎(chǔ)

跨學(xué)科教學(xué)的內(nèi)涵與特點。跨學(xué)科教學(xué)旨在打破學(xué)科界限，有機整合不同學(xué)科知識、方法與技能，以解決實際問題為導(dǎo)向，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用多學(xué)科知識的能力。其具有綜合性，融合多領(lǐng)域知識，拓寬學(xué)生視野；強調(diào)實踐性，通過實踐活動提升學(xué)生實踐與解決問題的能力；具備開放性，教學(xué)各方面開放，鼓勵學(xué)生自主創(chuàng)新；富有創(chuàng)新性，突破傳統(tǒng)教學(xué)束縛，培養(yǎng)師生創(chuàng)新意識與能力。

跨學(xué)科教學(xué)背后有堅實的教育理論支撐。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論主張，學(xué)習(xí)是學(xué)生主動建構(gòu)知識的過程。在特定情境下，學(xué)生借助教師與伙伴的幫助，利用學(xué)習(xí)資料，通過意義建構(gòu)獲取知識?？鐚W(xué)科教學(xué)創(chuàng)設(shè)的豐富問題情境，促使學(xué)生在解決實際問題時，主動整合多學(xué)科知識，構(gòu)建個人知識體系，與建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論相契合。多元智能理論由美國教育心理學(xué)家加德納提出，他認(rèn)為人的智能具有多元性，包含語言、邏輯、數(shù)學(xué)等多種智能?？鐚W(xué)科教學(xué)能滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，為他們提供多樣化的學(xué)習(xí)與展示平臺，助力他們發(fā)揮優(yōu)勢智能，推動多元智能發(fā)展。STEM教育理論強調(diào)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的融合，注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、實踐及解決問題的能力。初中物理跨學(xué)科教學(xué)與此理念相符，例如在相關(guān)教學(xué)活動中，學(xué)生運用科學(xué)知識、技術(shù)手段，結(jié)合工程思維與數(shù)學(xué)方法解決實際問題，從而培養(yǎng)自身的STEM素養(yǎng)。

初中物理“聲現(xiàn)象”跨學(xué)科教學(xué)案例分析

教學(xué)案例選取—以“竹哨”制作項目為例?！爸裆凇敝谱黜椖颗c初中物理“聲現(xiàn)象”教學(xué)內(nèi)容緊密相連。在“聲現(xiàn)象”章節(jié)，學(xué)生要學(xué)習(xí)聲音的產(chǎn)生、傳播及特性等知識?！爸裆凇弊鳛楹唵伟l(fā)聲樂器，其制作與發(fā)聲原理涵蓋聲音由物體振動產(chǎn)生、空氣柱振動發(fā)聲，以及音調(diào)與振動頻率的關(guān)系等物理知識。同時，制作過程涉及生物學(xué)科竹子的結(jié)構(gòu)與特性、音樂學(xué)科音調(diào)音階知識，還有勞動學(xué)科手工制作技能。此項自既貼合初中學(xué)生認(rèn)知特點與興趣，又能有效整合多學(xué)科知識，達(dá)成跨學(xué)科教學(xué)目標(biāo)。

教學(xué)目標(biāo)設(shè)定。一是物理知識目標(biāo)，學(xué)生要理解聲音產(chǎn)生原理，明晰竹哨發(fā)聲源于空氣柱振動；掌握音調(diào)與振動頻率的關(guān)系，能闡釋改變竹哨長度、孔徑等改變音調(diào)的原因。二是跨學(xué)科素養(yǎng)目標(biāo)，學(xué)生要運用生物知識了解竹子結(jié)構(gòu)特性，挑選合適的竹子制哨；用音樂知識辨別音調(diào)高低，感受竹哨聲音的音樂特性；通過勞動實踐，提升手工制作與問題解決能力。三是創(chuàng)新實踐目標(biāo)，學(xué)生要在制作中提出創(chuàng)新設(shè)計思路與改進(jìn)方法，培養(yǎng)創(chuàng)新思維與實踐能力；借助小組合作，增強團(tuán)隊協(xié)作與溝通能力。四是情感態(tài)度目標(biāo)，要激發(fā)學(xué)生對物理及跨學(xué)科學(xué)習(xí)的興趣，培育勇于探索、敢于創(chuàng)新的科學(xué)精神，強化環(huán)保與文化傳承意識。

教學(xué)過程設(shè)計。第一是主題提煉與情境創(chuàng)設(shè)。初冬時節(jié)，教師帶領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)校內(nèi)竹園，引導(dǎo)其觀察冬季竹子的生長狀態(tài)，體會其堅韌品質(zhì)。同時，講述竹子在我國傳統(tǒng)文化中的重要地位，如竹文化與詩詞、繪畫等藝術(shù)形式的緊密聯(lián)系。隨后，教師拿出竹哨吹奏簡單旋律，引發(fā)學(xué)生好奇與興趣并提問：“同學(xué)們，想知道這小竹哨如何發(fā)出美妙聲音嗎？想自己動手做一個嗎？”順勢引出“美妙的哨聲一竹哨制作”項目主題。第二是知識融合與實踐活動。教師引導(dǎo)學(xué)生從生物角度了解竹子結(jié)構(gòu)。學(xué)生通過觀察、查閱資料，認(rèn)識到竹子由竹節(jié)、竹腔、竹壁等構(gòu)成，不同部位結(jié)構(gòu)特點對竹哨制作影響很大，如竹壁厚度影響發(fā)聲音質(zhì)。學(xué)生分組討論，依據(jù)竹子結(jié)構(gòu)特點選擇合適部位制哨。第三是物理知識講解與實踐。在教室里，教師結(jié)合竹哨發(fā)聲講解聲音產(chǎn)生的物理原理，通過實驗演示讓學(xué)生直觀看到物體振動發(fā)聲，引導(dǎo)他們分析出竹哨發(fā)聲是吹氣時竹腔內(nèi)空氣柱振動所致。接著，學(xué)生分組制作竹哨，教師提供鋸子、鉆孔器等工具，學(xué)生按設(shè)計方案切割竹子、鉆孔制作吹口和音孔。制作中，學(xué)生不斷調(diào)整竹哨長度、孔徑等參數(shù)，觀察聲音變化，探究音調(diào)與振動頻率的關(guān)系，教師巡回指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生思考物理原理在實踐中的應(yīng)用。第四是音樂知識引導(dǎo)。邀請音樂教師進(jìn)課堂，講解音調(diào)、音階知識。音樂教師示范演奏竹哨，讓學(xué)生感受音調(diào)變化，引導(dǎo)學(xué)生用音樂知識辨別聲音高低，嘗試吹奏簡單旋律。在音樂教師的指導(dǎo)下，學(xué)生進(jìn)一步調(diào)整音孔位置和大小，使竹哨發(fā)出更準(zhǔn)確音調(diào)，演奏出簡單樂曲。第五是實踐與優(yōu)化改進(jìn)。整個制作過程注重培養(yǎng)學(xué)生的勞動技能與實踐能力。學(xué)生使用工具切割、鉆孔、打磨，提高動手能力。同時，教師鼓勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，如發(fā)音不清晰、音調(diào)不準(zhǔn)等，學(xué)生通過小組討論、查閱資料尋找解決辦法，優(yōu)化改進(jìn)竹哨。如有的小組用砂紙打磨內(nèi)壁改善聲音質(zhì)量，有的小組調(diào)整音孔大小間距使音調(diào)更準(zhǔn)確。第六是成果展示與多元評價。各小組展示制作的竹哨并演奏，如演奏《小星星》《兩只老虎》等曲目，展現(xiàn)制作成果與音樂表現(xiàn)力。展示時，小組代表介紹設(shè)計思路、制作過程及對物理原理和多學(xué)科知識的運用。教師采用多元化評價方式全面評價學(xué)生學(xué)習(xí)成果，從知識掌握、實踐操作、團(tuán)隊協(xié)作、創(chuàng)新思維等方面作出評價，給出綜合意見。學(xué)生自評反思參與度、收獲與不足。學(xué)生互評針對竹哨制作工藝水平、演奏效果、創(chuàng)新點等提出建議。多元評價，能夠全面客觀反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，促進(jìn)其學(xué)習(xí)成長。

跨學(xué)科教學(xué)的實施效果與問題分析

實施效果。在知識掌握方面，經(jīng)前測與后測對比，學(xué)生對“聲現(xiàn)象”物理知識的掌握水平顯著提升。后測平均分較前測優(yōu)秀率提升 20% 。在聲音產(chǎn)生原理、音調(diào)影響因素等知識點測試中，正確率明顯上升，顯示“竹哨”制作項目助力學(xué)生深入理解和掌握物理知識。在項目學(xué)習(xí)中，學(xué)生能運用生物知識挑選合適竹子，用音樂知識辨別、調(diào)整竹哨音調(diào)，勞動技能也得以鍛煉。從作品分析可見，學(xué)生制作竹哨時，選材、設(shè)計與工藝均體現(xiàn)多學(xué)科知識融合。有的學(xué)生依據(jù)竹子生長特性，選用竹節(jié)均勻、竹壁適中的竹子，音孔設(shè)計還兼顧音調(diào)與頻率關(guān)系，融合物理與生物知識。在學(xué)習(xí)興趣上，學(xué)校通過問卷調(diào)查和訪談表明，超90%學(xué)生喜愛跨學(xué)科教學(xué)，認(rèn)為其讓物理學(xué)習(xí)更有趣生動。學(xué)生稱在“竹哨”項目中，不僅學(xué)到了物理知識，還感受到了不同學(xué)科的魅力，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣與探索欲，不少學(xué)生期望未來有更多此類跨學(xué)科項目。

問題分析。第一是學(xué)科融合生硬。教學(xué)中，部分學(xué)生對學(xué)科知識融合理解不深，融合過程存在生搬硬套的情況。比如分析竹哨發(fā)聲原理，雖知聲音由物體振動產(chǎn)生，但未能將竹子結(jié)構(gòu)等生物知識與空氣柱振動等物理知識有機結(jié)合，綜合分析不全面。這源于教師對學(xué)科知識融合引導(dǎo)不足，未幫學(xué)生構(gòu)建清晰知識聯(lián)系框架。第二是實踐指導(dǎo)不足。“竹哨”制作實踐時，部分學(xué)生使用工具遇到困難，如鋸子操作不熟練、鉆孔位置不準(zhǔn)。這反映出教師實踐指導(dǎo)欠缺，對學(xué)生可能面臨的實踐問題預(yù)估不足，實踐前未充分講解示范工具使用方法技巧，致學(xué)生實踐效率低，甚至存在安全隱患。第三是評價體系不完善。雖采用多元評價，但評價指標(biāo)細(xì)化與量化不夠。如評價學(xué)生創(chuàng)新思維，缺乏具體可操作標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果主觀性強。同時，對學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)的過程性評價不全面，未充分關(guān)注知識融合、實踐操作等方面的具體表現(xiàn)與進(jìn)步。

跨學(xué)科教學(xué)的優(yōu)化策略

深化學(xué)科融合。第一是挖掘?qū)W科聯(lián)系。教師需深入鉆研物理“聲現(xiàn)象”與生物、音樂、勞動等學(xué)科知識的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，精巧設(shè)計教學(xué)內(nèi)容與活動，引領(lǐng)學(xué)生察覺并領(lǐng)會這些聯(lián)系。比如，講解竹哨發(fā)聲原理時，拓展至生物進(jìn)化中動物發(fā)聲器官結(jié)構(gòu)與發(fā)聲原理的相似處，使學(xué)生從更宏觀層面理解聲音產(chǎn)生與傳播的共性。第二是以項目為載體。圍繞“竹哨”制作項目，將各學(xué)科知識有機嵌入項目各環(huán)節(jié)。項目設(shè)計階段，引導(dǎo)學(xué)生從多學(xué)科視角思考，如物理的發(fā)聲原理與音調(diào)控制、生物的竹子選材、音樂的音調(diào)設(shè)計等。實施過程中，鼓勵學(xué)生運用多學(xué)科知識解決問題，達(dá)成知識深度融合與應(yīng)用。第三是加強實踐指導(dǎo)。教師應(yīng)強化自身實踐技能學(xué)習(xí)，熟練掌握鋸子、鉆孔器等工具的使用方法與技巧，以便在教學(xué)中為學(xué)生提供準(zhǔn)確規(guī)范的示范。在實踐活動前，教師要詳盡講解工具使用方法、安全注意事項及操作步驟技巧，可借助視頻演示、現(xiàn)場示范等，讓學(xué)生直觀了解操作過程。實踐中，加強巡回指導(dǎo)，及時發(fā)現(xiàn)并幫助學(xué)生解決問題，助力其順利完成任務(wù)。第四是完善評價體系。全面細(xì)致評價學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)，制訂具體可操作的評價指標(biāo)。如創(chuàng)新思維評價，從創(chuàng)新想法提出、方法應(yīng)用、成果展示等量化；團(tuán)隊協(xié)作評價，從分工合理性、溝通有效性、合作默契度等方面著手。第五是關(guān)注過程性評價。注重學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程表現(xiàn)，涵蓋知識融合、實踐操作改進(jìn)、團(tuán)隊協(xié)作互動等過程。記錄學(xué)生點滴進(jìn)步，及時反饋鼓勵，結(jié)合結(jié)果性評價，全面客觀反映學(xué)生學(xué)習(xí)成果與發(fā)展?fàn)顩r。

結(jié)論與展望

本研究依托初中物理“聲現(xiàn)象”的“竹哨”制作項目，探索跨學(xué)科教學(xué)實踐。結(jié)果顯示，跨學(xué)科教學(xué)優(yōu)勢明顯，能夠打破學(xué)科壁壘，整合多學(xué)科知識，提升學(xué)生綜合素養(yǎng)。在“竹哨”項目中，學(xué)生融合物理、生物、音樂及勞動等多學(xué)科知識，成效顯著。前后測表明學(xué)生知識掌握提升，作品體現(xiàn)工藝與創(chuàng)意，調(diào)查發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃厚，跨學(xué)科素養(yǎng)得到培養(yǎng)。但實踐中也存在問題，如：學(xué)科融合相對生硬，教師對學(xué)科內(nèi)在聯(lián)系挖掘不足，知識整合浮于表面；實踐指導(dǎo)欠佳，影響學(xué)生實踐及知識深化；評價體系不夠完善，難以精準(zhǔn)反饋學(xué)生跨學(xué)科素養(yǎng)的提升情況。

為此，深化學(xué)科融合要以物理為核心，設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)學(xué)科關(guān)聯(lián)；加強實踐指導(dǎo)需教師提升能力，學(xué)校提供資源，鼓勵學(xué)生探究合作；完善評價體系應(yīng)構(gòu)建多元評價，結(jié)合過程與個體差異評價，強化反饋激勵。

未來，初中物理跨學(xué)科教學(xué)研究前景廣闊?？赏卣箍鐚W(xué)科領(lǐng)域，如與地理、信息技術(shù)等學(xué)科深度融合，拓寬學(xué)生知識邊界，解決復(fù)雜問題。借助教育信息化，探索線上線下融合模式，利用虛擬實驗室、在線平臺等，打破時空限制，提升學(xué)習(xí)靈活性與效率。同時，學(xué)校要重視教師發(fā)展與成果推廣，加強教師跨學(xué)科培訓(xùn)，推廣優(yōu)秀案例與模式，推動初中物理教學(xué)變革，培養(yǎng)適應(yīng)時代需求的創(chuàng)新型人才。