科藝融合 跨學(xué)科實驗教學(xué)新路

〔摘" "要〕" 本文以“吉他的聲音是怎樣產(chǎn)生的”為大任務(wù)情境，基于科藝融合視域，通過將情境、教具和師生三大維度有機融合，生成跨學(xué)科實驗教學(xué)，有助于引導(dǎo)學(xué)生在真實復(fù)雜的情境中探究，發(fā)展核心素養(yǎng)與跨學(xué)科問題解決能力。

〔關(guān)鍵詞〕" 小學(xué)科學(xué)；實驗教學(xué)；大任務(wù)；情境教學(xué)；跨學(xué)科

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）18" " 0073-03

隨著《義務(wù)教育科學(xué)課程標準（2022年版）》的頒布，立足科學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)、彰顯科學(xué)探究屬性已成為科學(xué)教育的核心。《中小學(xué)實驗教學(xué)基本目錄（2023年版）》明確指出，教師可根據(jù)實際情況，基于跨學(xué)科實驗的形式進行教學(xué)，深化教學(xué)方式改革，努力提升學(xué)生解決真實情境中的復(fù)雜問題、完成真實任務(wù)的能力。在新課標背景下，小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)需邁入素養(yǎng)培養(yǎng)導(dǎo)向，倡導(dǎo)運用多學(xué)科知識解決生活中的實際問題，在基于跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的實驗探究中充分發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

作為一種常見的弦樂器，吉他是學(xué)習(xí)聲音概念的自然載體，也是融合科學(xué)藝術(shù)的天然情境。在現(xiàn)有聲音主題的科學(xué)教學(xué)中，以吉他為情境的并不少見，卻鮮有融合得當?shù)恼n堂教學(xué)。大多數(shù)教學(xué)只是將吉他作為教學(xué)的導(dǎo)入部分，簡單呈現(xiàn)吉他音樂片段后就舍棄了藝術(shù)情境，既未打造真實的探究情境，也未實現(xiàn)有效的科藝融合。本文基于教科版科學(xué)四年級上冊《聲音是怎樣產(chǎn)生的》，通過把情境、教具、師生三大維度有機融合，將其改編為科藝融合的“吉他的聲音是怎樣產(chǎn)生的”，創(chuàng)造了一堂科藝融合、情境探究的科學(xué)課。

一、情境融合：素養(yǎng)導(dǎo)向的沉浸式學(xué)習(xí)

素養(yǎng)是一種由人后天習(xí)得的能力與品格，核心素養(yǎng)則是學(xué)生個體生存與持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵能力與價值觀。這意味著，課堂教學(xué)應(yīng)與社會情境建立起充分的連接，教學(xué)情境也應(yīng)由“教的灌溉”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)的給養(yǎng)”。分析學(xué)情發(fā)現(xiàn)，四年級學(xué)生不難理解“聲音是由振動產(chǎn)生的”這一科學(xué)知識，但是他們?nèi)狈υ谡鎸嵡榫诚聦φ駝拥睦斫馀c運用。因此，我緊緊圍繞“吉他的聲音是怎樣產(chǎn)生的”大情境，創(chuàng)設(shè)了三個小情境：“聆聽吉他發(fā)聲”“探究發(fā)聲原理”“拓展聲音思考”，情境間相互融合，共同構(gòu)建起以素養(yǎng)為基礎(chǔ)的沉浸式學(xué)習(xí)情境。

（一）聆聽吉他發(fā)聲：提出問題，埋下伏筆

融合藝術(shù)的科學(xué)課堂倡導(dǎo)學(xué)生發(fā)聲，聆聽吉他發(fā)聲也是本課探究的前提。在熱身活動中，我發(fā)現(xiàn)班上有兩位同年同月同日出生的學(xué)生今天過生日，本課頓時生成了一個天然的導(dǎo)入情境?！拔矣眉樽?，大家一起為他們唱首生日快樂歌吧！”學(xué)生馬上接受了我的提議，跟隨吉他的彈奏齊聲歌唱，為他們送上了祝福。

琴弦的聲音。在聆聽吉他發(fā)聲后，學(xué)生會直觀地發(fā)現(xiàn)吉他的聲音來自彈撥琴弦。在原理探究中，學(xué)生自然地會首先關(guān)注琴弦，探究琴弦的發(fā)聲原理。

琴面的聲音。歌唱講究節(jié)奏韻律，學(xué)生演唱生日歌需要穩(wěn)定的節(jié)拍。在彈奏前，我先用手敲擊琴面，發(fā)出有規(guī)律的聲音表示節(jié)奏，帶領(lǐng)學(xué)生歌唱。

熱身活動后，學(xué)生紛紛被吉他聲吸引，我順勢拋出問題：“吉他的聲音是怎樣發(fā)出的？”學(xué)生立即提出是由琴弦發(fā)出的。自此，探究正式拉開帷幕。

（二）探究發(fā)聲原理：認知沖突，解決問題

基于吉他這一藝術(shù)情境，本課設(shè)置了高度聚焦的科學(xué)探究情境，即所有的探究活動均圍繞吉他展開，進階地探究吉他上琴弦、琴面與空氣的發(fā)聲現(xiàn)象，并設(shè)置了三種相應(yīng)的認知沖突，引導(dǎo)學(xué)生在思維碰撞中一步步解決“吉他的聲音是怎樣產(chǎn)生的”問題。

沖突一：彈撥琴弦就能發(fā)出聲音嗎？彈撥是一種力的形式，能夠引發(fā)琴弦振動、產(chǎn)生聲音，但其并非琴弦發(fā)聲的根本原因，這也是學(xué)生容易產(chǎn)生的認知誤區(qū)?；诖耍翼槃菀龑?dǎo)學(xué)生通過圖文記錄的形式，更為細致地觀察、記錄琴弦在發(fā)聲與不發(fā)聲時的形態(tài)，對比思考琴弦發(fā)聲時重復(fù)、來回、往返的振動現(xiàn)象。

沖突二：琴面發(fā)聲時在振動嗎？在得出“琴弦的聲音是由振動產(chǎn)生的”后，學(xué)生已初步建立了物體振動與發(fā)聲的聯(lián)系。然而，琴面的發(fā)聲是不容易觀察到的。在引導(dǎo)學(xué)生敲擊琴面發(fā)聲后，我拋出問題：“琴面在不在振動呢？”引發(fā)學(xué)生對琴面振動的探究熱情。

沖突三：空氣也會振動發(fā)聲嗎？吉他空氣腔內(nèi)的空氣振動是參與發(fā)聲的重要部分。對四年級學(xué)生而言，他們理解看不見的空氣振動十分困難，這是本節(jié)課最大的難點。根據(jù)學(xué)情特點，我引導(dǎo)學(xué)生利用手來感受吉他發(fā)聲時，音孔上方空氣振動所帶來的“風(fēng)”，通過轉(zhuǎn)化思維解決理解空氣振動發(fā)聲的難題。

（三）拓展聲音思考：得出結(jié)論，強化觀念

基于琴弦、琴面、空氣的發(fā)聲現(xiàn)象，學(xué)生通過歸納得出結(jié)論：“聲音是由物體的振動產(chǎn)生的。”緊接著，我搭建了他們用藝術(shù)強化檢驗科學(xué)概念的舞臺——齊唱流行歌曲《孤勇者》。感受聲帶振動的活動不僅強化了學(xué)生對于發(fā)聲原理的理解，而且進一步體現(xiàn)了本課的科藝融合屬性。與此同時，在該情境中我還用電吉他為學(xué)生伴奏，使課堂的氣氛達到高潮，也為拓展部分埋下了伏筆。歌唱時，學(xué)生觸摸頸部，都感受到了聲帶的振動現(xiàn)象，并且對我彈奏的電吉他很感興趣。“電吉他的聲音是怎樣產(chǎn)生的呢？”我的提問再次引發(fā)了學(xué)生的好奇心。他們有的認為還是由振動產(chǎn)生的，有的猜想是用電發(fā)聲的，還有的說是電吉他音響發(fā)出的……在一個個有趣的猜想中，這場融合藝術(shù)的科學(xué)探究走向了尾聲。

二、教具融合：指向思維的進階探究

情境是明線，教具為暗線，二者相互融合，共同助力探究。結(jié)構(gòu)有序的教具是實現(xiàn)科學(xué)實驗的載體，是彰顯科學(xué)思維的階梯，能夠引導(dǎo)學(xué)生在進階式的探究中，建構(gòu)起完善的科學(xué)概念。在科藝融合視角下，吉他不但融合了情境，還融合了本課的全部探究教具，形成了探究導(dǎo)向的一體化進階設(shè)計。學(xué)生通過經(jīng)歷完整的吉他發(fā)聲原理探究，從看得見的琴弦振動，到看不清的琴面振動，再到看不見的空氣振動，最終分析得出“聲音是由物體振動產(chǎn)生的”結(jié)論。探究任務(wù)由易到難、由具體到抽象，體現(xiàn)了學(xué)習(xí)進階的高階思維。值得注意的是，在情境融合的作用下，教學(xué)中教具之間的連續(xù)性與思維性也得到了顯著提升。

（一）琴弦：理解看得見的振動

琴弦是一種便于四年級學(xué)生彈撥、有效觀察振動現(xiàn)象的教具。然而，吉他上的數(shù)根琴弦容易分散學(xué)生的注意力，影響了小組探究得到的結(jié)論水平。我自制了大號的模擬琴弦——將一根粗橡皮筋由卡扣拉長固定在一塊木板上。模擬琴弦操作簡便，能夠清晰地呈現(xiàn)琴弦發(fā)聲時來回、重復(fù)、往返的運動現(xiàn)象。為進一步強化學(xué)生對于振動的認知，我還引導(dǎo)學(xué)生用手部活動來描述琴弦運動，具象地凸顯物體振動時來回、重復(fù)、往返的狀態(tài)。學(xué)生在觀察模擬琴弦的振動后，再比較多根琴弦發(fā)聲時的狀態(tài)，歸納得出結(jié)論：“琴弦的聲音是由琴弦振動產(chǎn)生的。”

（二）琴面：顯現(xiàn)看不清的振動

琴面由木板組成，敲擊時會發(fā)出清脆的聲音，其振動現(xiàn)象難以用肉眼看清。相較于教材出示的鼓面，用琴面探究具有諸多優(yōu)勢。教學(xué)邏輯：本課情境緊密圍繞吉他，在探究琴弦發(fā)聲后，研究琴面發(fā)聲更加合理。課堂效果：敲擊鼓面的聲音強度較高，各小組實驗時容易被嘈雜的實驗聲相互干擾，敲擊琴面的聲音則較為安靜。現(xiàn)象呈現(xiàn)：學(xué)生在嘗試敲擊琴面時，用另一只手觸摸能感覺到輕微的振動，建立起“琴面在振動，只是不易觀察到”的認識，為可視化實驗做好了鋪墊。為了進一步發(fā)展概念，我為小組提供了一些小顆粒，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計實驗方案“將小顆粒放在琴面上，敲擊琴面觀察小顆粒是否跳動”，從而顯現(xiàn)看不清的琴面振動，得出結(jié)論：“琴面的聲音是由琴面振動產(chǎn)生的?！?/p>

（三）空氣：發(fā)現(xiàn)看不見的振動

空氣無處不在，看不見、摸不著。四年級學(xué)生的前概念中已經(jīng)建立了較為完善的空氣認知。然而，其中并未涉及空氣能夠發(fā)聲，學(xué)生在探究吉他發(fā)聲的過程中也很難聯(lián)想至此。在吉他的琴體內(nèi)部，融合著一種促進空氣發(fā)聲的地方——空氣腔?？諝馇粌?nèi)的空氣稱為空氣柱，琴弦振動時的聲音小，需要激發(fā)空氣腔內(nèi)的空氣柱協(xié)助振動，增強振動的能量，發(fā)出響亮、優(yōu)美的吉他聲?；诳刂谱兞康淖兪剿枷?，我定制了一把無背板的吉他，該吉他的其余部分和正常吉他完全一致。

當空氣腔存在結(jié)構(gòu)缺失時，其內(nèi)部的空氣柱無法產(chǎn)生足夠的振動，使吉他發(fā)出的聲音顯著降低。無背板的吉他發(fā)聲后，學(xué)生會疑惑吉他的聲音為什么變輕了，有部分學(xué)生則會看到吉他的結(jié)構(gòu)異常。在請學(xué)生上臺指認異常位置之后，我順勢出示結(jié)構(gòu)名稱“空氣腔”，引發(fā)學(xué)生對空氣振動發(fā)聲的思考。通過仔細觀察空氣腔的結(jié)構(gòu)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了音孔這一感受空氣的關(guān)鍵位置。學(xué)生猜想：將手放置于音孔上方，彈撥琴弦發(fā)聲時手部能夠感受到空氣振動的“風(fēng)感”。通過實驗驗證猜想后，我還為學(xué)生提供了一個點燃的蠟燭，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計可視化實驗：“將蠟燭放在音孔前方，吉他發(fā)聲時火焰晃動代表空氣振動，無背板吉他發(fā)聲時火焰不動則代表空氣沒有振動?！睂W(xué)生經(jīng)歷一系列具象的感、視覺現(xiàn)象，從中發(fā)現(xiàn)了抽象的空氣振動現(xiàn)象，分析得出結(jié)論：“空氣的聲音是由空氣振動產(chǎn)生的?！?/p>

三、師生融合：教學(xué)民主的協(xié)同創(chuàng)生

科學(xué)教師是做好科學(xué)教育加法的“做題人”，也是落實立德樹人根本任務(wù)的“施工人”，更新迭代一批具有跨學(xué)科綜合素養(yǎng)的科學(xué)教師勢在必行。深度的學(xué)科融合不僅在于關(guān)聯(lián)緊密的教學(xué)結(jié)構(gòu)，還取決于教師個體是否具備相應(yīng)的跨學(xué)科能力。個性化的教師角色是本課實現(xiàn)科藝融合的耦合劑，作為一名具有音樂特長的科學(xué)教師，精彩的示范演奏吸引了學(xué)生的注意力，增強了課堂的師生融合度。在教師賦能引領(lǐng)、學(xué)生自主探究的師生融合中，本課實現(xiàn)了教學(xué)平衡的探究默契。

（一）教師引領(lǐng)：賦能高效的協(xié)同探究

在《聲音是怎樣產(chǎn)生的》一課中，吉他是促進情境與教具的融合載體，而教師的吉他演奏則是將二者合一，充分耦合至師生的教學(xué)互動。在此背景下，師生演奏吉他的目的在于服務(wù)科學(xué)探究，引發(fā)學(xué)生對聲音概念的深度思考。當我拿起吉他演奏時，學(xué)生的眼睛里充滿了對學(xué)習(xí)的期待，迫不及待地想要探索吉他聲音的奧秘。此時，我只需為學(xué)生的思維推波助瀾，引導(dǎo)他們在情境、教具的融合設(shè)計中持續(xù)探索，探究得出吉他發(fā)聲的原理。

（二）學(xué)生主體：創(chuàng)建民主的教學(xué)氛圍

在科藝融合的情境下，藝術(shù)元素的介入一方面帶來了更多的思維機遇，另一方面也對學(xué)生的主體地位提出了挑戰(zhàn)。如何處理好藝術(shù)元素導(dǎo)致的信息過量，創(chuàng)建以學(xué)生為主體的民主探究氛圍，是師生融合的核心。對此，我做了以下三項細節(jié)處理。

簡練語言。教師應(yīng)避免無效語言，要緊密圍繞學(xué)生觀點做出評價，并做好每個研討環(huán)節(jié)的總結(jié)性引導(dǎo)。

精準提問。在有限課堂時間內(nèi)，教師需要承擔(dān)好“舵手”一職，既要帶領(lǐng)“船員”欣賞沿途生成的美景，積極地提出自身的見解，也要確保教學(xué)航向既定的終點。教師應(yīng)注意提問的指向性，不能無故發(fā)散學(xué)生的思維，打亂教學(xué)結(jié)構(gòu)。

全員參與。科學(xué)探究倡導(dǎo)小組合作，教師可以邀請全組學(xué)生一同上臺匯報，通過組員間的相互補充，呈現(xiàn)完善的探究發(fā)現(xiàn)。教師也要鼓勵學(xué)生發(fā)表不同的觀點，基于證據(jù)評價他人的想法，共同研討現(xiàn)象。

【基金項目：江蘇省“十四五”教育科學(xué)規(guī)劃一般課題“大任務(wù)視域下小學(xué)科學(xué)單元整體教學(xué)的實踐研究”成果（項目編號：D/2021/02/222）】

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