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以多学科融合为翼,助力初中物理课堂腾飞

作者

苟海立

吉林省长春市德惠市第十七中学  130300

引言:

当代教育转型背景下,学科边界的消融与重构成为深化课程改革的核心命题。《义务教育物理课程标准(2022 年版)》将“跨学科实践”列为一级主题,要求以真实问题为纽带,实现学科交叉渗透与能力整合。多学科融合教学通过重构学习场域,将抽象概念转化为可操作的实践任务,不仅契合科学探究的本质属性,更呼应了核心素养培育的深层诉求,因此,探究多学科融合的教学实践方法,成为当前初中物理课堂创新的核心议题。

一、物理与工程技术的融合

跨学科融合教学需以学科核心素养为导向,整合物理、工程学、材料科学等领域的知识体系,通过真实情境下的项目式学习促进学生综合能力发展。其设计依据源于新课标对“科学探究”“科学态度与责任”的要求,强调以实际问题为载体,培养学生问题解决与创新实践能力。在人教版八年级上册第二章《声现象》教学中,教师需引导学生理解声音传播规律、隔音材料特性及工程设计原则,形成从理论到实践的知识迁移路径。

以跨学科实践“制作隔音房间模型”为例,教师首先以乐器扰民的生活案例创设情境,驱动学生分析隔音需求,与此同时引入材料科学知识,引导学生对比棉絮、泡沫塑料、瓦楞纸等常见材料的隔声性能。学生需利用手机分贝仪测试不同材料的隔音效果,结合隔声量计算等物理公式与实验数据,筛选出性价比最优的材料组合。在此过程中,教师可融入工程思维,要求学生考虑模型的空间布局与环保性,引导其学习双层隔音结构,对废旧材料再利用,并借助数学工具计算材料厚度与隔音效果的关系。例如,某小组发现瓦楞纸虽隔音效果一般,但通过叠加多层结构可提升性能,同时保持模型轻便性。借此,不仅可以深化学生对“声音传播介质”的理解,还可以培养其具备系统化设计与资源优化意识。以上,通过物理原理应用、工程问题解决及数据分析,可以帮助学生实现知识统整与创新能力的提升。

二、物理与生活科学的交融

跨学科教学需立足生活场景,将物理概念与化学、环境科学、营养学等知识有机融合,通过观察、实验与反思构建深度认知框架。在《物态变化》教学中,教师需紧扣“科学思维”与“科学探究”目标,引导学生从烹饪现象中提炼物理规律,并运用跨学科视角优化生活实践。例如,水的沸点与气压关系、液化放热原理等知识点可延伸至厨房安全问题与能源效率分析,形成“现象—原理—应用”的完整逻辑链。

以“探索厨房中的物态变化问题”的跨学科实践为例,教师组织学生观察煮饺子过程中的汽化与液化现象,结合热力学知识分析“大火改小火”的科学依据:水沸腾后温度恒定,大火仅加速汽化导致能源浪费,而小火可维持温度并减少水分蒸发。学生进一步探究油锅起火时的灭火策略,提出“覆盖锅盖隔绝氧气”的改进方案,并联系化学燃烧条件理论验证其可行性。此外,教师可引入环境科学视角,引导学生对比不同热源(燃气灶、电磁炉)的能效差异,结合数学统计方法计算燃料消耗量。例如,某小组通过实验发现电磁炉加热效率更高,但燃气灶更适合爆炒等高温需求场景,从而总结出“按需选择热源”的节能建议。此案例通过多学科交叉分析,不仅深化了学生对物态变化规律的理解,还培养了其综合问题解决能力与可持续发展意识。教师通过设计“观察记录表—改进方案设计—实践验证”的探究流程,将物理知识转化为生活智慧,体现了跨学科教学对核心素养的渗透作用。

三、物理与历史文化的联结

跨学科教学还可以挖掘学科历史脉络,融合数学、历史、技术等学科,通过传统工具的创新实践培养学生文化传承与科学建模能力。在《简单机械》教学中,教师可围绕杆秤设计,引导学生理解杠杆平衡条件的数学表达(动力 × 动力臂 Σ=Σ 阻力 × 阻力臂),同时结合杆秤的发明与商业发展关系的历史背景增强文化认同感,实现“科学思维”与“科学态度”两大核心素养培养的双重目标。

以“制作简易杆秤”为例,教师首先通过“秤砣虽小压千斤”的俗语引入杠杆原理,并展示古代杆秤实物图片,引导学生分析其结构与刻度标定原理。学生需运用数学建模思想,通过实验确定提纽位置与秤砣质量的关系。例如,使用木筷与钩码模拟秤杆,通过多次平衡实验绘制刻度线,发现“刻度间距与质量呈非线性关系”,从而理解杠杆比例计算的实际应用。在此过程中,教师可融入历史视角,对比杆秤与现代电子秤的优劣,探讨传统计量工具在当代的价值,围绕环保性与文化符号意义进行深度思考。称量比赛与误差分析环节,学生需结合统计学方法优化设计,比如通过增加刻度密度提升精度等。这一跨学科实验通过将物理原理与数学计算、历史文化进行融合,可以强化学生对杠杆规律的理解,培养其工程思维与文化传承意识,体现了跨学科教学对核心素养的立体化培育。

结束语:

综上所述,以物理学科为基点,多学科融合教学通过工程实践、生活场景与历史文化等多维视角的介入,构建了知识整合与能力迁移的动态学习生态。这一模式遵循新课标的指导,突破了传统课堂的单一学科限制,将科学原理转化为解决复杂问题的认知工具,强化了学生对物理概念的本质理解。以上,多学科融合的教学范式不仅彰显了物理学科的综合育人价值,更为基础教育阶段学科融通提供了可复制的实施路径。

参考文献:

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[2] 隋国伟. STEM 教育模式下的初中物理与其他学科融合实践与效果评价[J]. 数理天地 ( 初中版 ), 2024, (08): 76-78.

[3]余萍. 基于学科融合的初中物理作业的研究与设计 [J]. 数理天地(初中版 ), 2024, (04): 68-70.

[4] 任国宝 . 基于学科融合的初中物理教学实践探究 [J]. 求知导刊 ,2024, (04): 29-31.

课题项目:本文系长春市教育科学“十四五”规划2024 年度一般课题( 新课标背景下初中课堂教学中多学科融合教学的实践研究 ) 研究成果,证书编号 :JKBLX20240517