高中物理學科跨界問題設計探究

彭悅冬 鄭燕

【摘要】物理學是自然科學快速發(fā)展的時代產物，在高中的物理教學與培養(yǎng)中，學生的學科素養(yǎng)占據核心地位.跨學科跨界設計在高中物理教學中具有舉足輕重的作用.如今，高中物理學科跨界問題設計已成為我國高中教育高效開展物理學科課堂的必備手段，以及促進我國傳統(tǒng)教學課堂的靈活多元化發(fā)展的有效途徑.高中物理學科跨界跨學科設計將為我國高中教育事業(yè)的改革創(chuàng)新開辟新道路.本文以高中物理教學為背景，首先簡要分析高中物理學科跨界教學的意義，再對高中物理學科跨界設計所面臨問題進行分析，最后提出高中物理學科跨界的合理設計方案，期望為高中物理課堂的進步提供理論支撐，保障我國教育事業(yè)的健康發(fā)展.

【關鍵詞】高中物理；跨學科銜接；教學設計

《普通高中物理課程標準（2022年修訂版）》中明確指出，高中物理教學應該著重培養(yǎng)學生的探索精神和綜合素養(yǎng)，并在教學過程中提升學生的思維能力，使學生能夠學以致用，全面建設學生的核心素養(yǎng).物理學科是學生普遍反映學習難度較大的學科，因為學好高中物理需要學生具有嚴密的邏輯思維，并能靈活地運用學習手段從多條途徑完成對物理知識框架的塑造和運用，對學生的空間想象能力、思維發(fā)散能力都是一種考驗.高中階段正是培養(yǎng)學生優(yōu)秀思維能力的黃金階段，針對高中物理學科進行跨界教學設計，可以促進學生結合多個學習課程自主梳理知識內容，激發(fā)學生的學習興趣，提高學習效率.為了使高中物理能夠實現(xiàn)與其他學科知識的串聯(lián)教學，促進學生對高中知識的統(tǒng)籌運用，教師應該不斷實踐總結反思創(chuàng)新教學方法，促進我國教學事業(yè)的整體發(fā)展.

1?高中物理學科跨界教學意義

1.1?有利于新課標教學目標的實現(xiàn)

新課標對學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提出了明確要求，督促教師以知識與技能、過程與方法、情感、態(tài)度與價值觀為主要教學目標展開教學設計創(chuàng)新，跨界設計教學注重教材內容的全面解析，注重學科之間的知識銜接，從結構層面開展學科聯(lián)合學習，能夠提煉出核心問題，讓學生在自主思考中提高物理素養(yǎng).學科跨界教學設計摒棄了傳統(tǒng)教案的編排流程和結構框架，將學生作為主體，以高中課程內容為參照，全方位踐行新課標中心理念.高中物理學科跨界教學設計方案能夠貫徹課程標準和教學原則，從教學思維、課堂內容和授課方法等方面進行改革創(chuàng)新，有利于新課標教學目標的實現(xiàn)，是培養(yǎng)新時代全面發(fā)展高質量人才的重要途徑.

1.2?有利于教師素養(yǎng)的提升

傳統(tǒng)的教學模式是現(xiàn)階段高中物理教學存在的普遍問題.獨立封閉的學科教學方式已經嚴重偏離了新時代下教育事業(yè)正向發(fā)展的進程軌道，不符合課程標準提出的新要求.另外，高中物理教師作為高中生物理學習的引導者，必須跳出傳統(tǒng)物理教學理念的框架，摒棄盲目依靠網絡教學課件和教輔資料的不良習慣，與其他學科教師積極交流探討，共同總結出符合立德樹人教育理念的新型教學設計，以突破過時教學模式的束縛，實現(xiàn)教學創(chuàng)新進步.同時，學科跨界設計能夠促進物理教師與其他學科教師的經驗交流，在共同備課中彌補自身知識缺陷，結合政治、歷史內容完善對學生的價值觀教育，結合數學、化學優(yōu)化對學生思維訓練方式，做到與學生共同進步.

1.3?有利于綜合型人才的培養(yǎng)

為適應新時代發(fā)展的人才需求，教育部在新課標中對廣大教師提出了新要求，督促教師的教學方案要堅持“立德樹人”的教育理念，以培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)為主要目標，促進學生思想品質和理論知識的全面發(fā)展.高中物理是教育課程體系的重要組成部分，學科跨界教學設計對于樹立學生科學的自然觀念、培養(yǎng)學生堅持真理、勇于探索的人生態(tài)度具有重要意義.多學科跨界教學，能夠以各科教程知識體系為教學基礎，通過制定科學合理的教學方案豐富學生的物理理論知識，進一步培養(yǎng)學生運用物理解決實際問題的能力，讓學生在實踐中鍛煉出專業(yè)技能與道德品質.結合生物、歷史、數學等學科開展學科跨界教學，能夠促進學生從生命觀念、思維模式、科學探究與社會責任等方面綜合成長，讓學生對物質發(fā)展規(guī)律建立正確認知，對自然現(xiàn)象進行本質思考，對實驗方法進行自主設計，同時正確運用物理知識處理社會問題，幫助學生成為高綜合素質的實踐型人才.

2?高中物理學科跨界問題分析

2.1?學科之間銜接不合理

學科跨界設計雖然已經進入了教學實踐，但在銜接的合理性上仍有待改進.比如在物理與數學之間，部分數學定理能夠結合結構圖幫助學生化解受力分析難題，但是數學矢量知識與物理力學的教學安排不在同一進程，這就導致數學知識與物理知識的銜接出現(xiàn)斷點，讓學生在缺乏對相關數學知識的熟練運用下再接受教師設計的跨學科解題方法，會加大學生的學習壓力.

例如?高中物理中的“光譜和物質波”內容屬于“光的波粒二象性”章節(jié)，是選修3-5的內容，而對應在化學學科中的內容是“原子軌道和能級”，劃分在選修三當中，不同步的選修結果會加大學生對知識點的理解難度.所以在物理與化學的知識銜接上，物理教師更應該注重與化學教師的溝通，共同制定相關內容的教學計劃.

2.2?對教師和學生的要求較高

高中階段的物理知識具有一定的深度與廣度，跨學科教學要求教師能夠提煉出各個學科中的核心知識點，從思維方式、理論知識上梳理出共同點，條理清晰地為學生進行課堂講解.這對教師的語言組織、信息剖析能力都具有挑戰(zhàn)性.跨學科教學設計不僅要求教師自身擁有良好的道德品質，能夠結合歷史事實、政治觀念塑造學生物理精神，促進學生形成正確價值觀，還要求教師全面掌握數學和化學知識，能夠結合物理內容為學生提煉出有用的數學與化學定理，方便學生快速理解思考.而對于學生來說，需要學生對所學內容建立正確認知，并且能夠靈活運用，才能將數學、生物、化學各科知識點穿插在物理解題當中，在較短時間內領悟教學內容、解決問題.如果學生對學科跨界知識不夠熟悉，在物理課堂上和解題過程中翻看查找其他學科教材內容，就會影響正常學習進程.

2.3?各學科之間缺乏關聯(lián)性

高中各個學科內容都是依據教學大綱進行編排布置的，不同課程對學生的培養(yǎng)方式、培養(yǎng)目標都不同，在現(xiàn)有的內容模式下，高中物理課程與其他學科之間的聯(lián)系不足，缺乏直接顯著的關聯(lián)性.學生針對不同學科的學習能力、學習興趣、學習程度也不盡相同，教師無法了解每個學生對其他學科知識的理解深度，從而無法全面考慮對相關內容的引申，這就加大了教師進行學科跨界設計教學的難度.另外，不同學科對應著不同教師，各個教師的教學特點、教學方法不一樣，在缺乏充分溝通的情況下，其他教師難以以物理課程為中心編排教學計劃.這就導致不同學科在一定程度上存在無法交叉融合的情況，加劇了各學科之間的關聯(lián)點建立的難度，讓物理教師無法順利分析各個課程之間的內部聯(lián)系，難以從碎片化的學科知識中統(tǒng)籌建立合理的物理教學方案.

3?高中物理學科跨界合理設計

3.1?以跨學科為視角，高效整合教學知識

高中各個學科之間存在一定的理論知識連通性，在開展學科跨界教學設計時，教師應該具有跨學科統(tǒng)籌知識運用的強烈意識，對相關教學內容進行提煉整合，引導學生自主運用跨學科知識完成物理課程的高效學習及物理題目的高效解答.在進行學科跨界教學設計的備課過程中，物理教師首先應該梳理出課程中涉及的核心內容，再從其他學科中的有關內容進行定理、技巧、方法上的提煉，整合出邏輯清晰的知識點，提高教學質量與效率.

例如?在“速度 時間 圖象”的學科跨界教學設計中，學生對位移-時間圖象、速度-時間圖象的理解是重點內容，平面坐標中設計的圖象要點只有坐標和斜率兩方面，同時，圖象中通常包含兩種已知量，這與數學中的“斜率”知識點具有直接聯(lián)系，教師便可以梳理出有關三角函數、二元一次方程、直線斜率公式的相關知識點，在教學設計過程中進行整合補充，教導學生應用數學知識認識物理圖象，快速從題目中提煉關鍵信息.

3.2?以跨學科為視角，加強教師之間交流

跨學科教學設計需要教師全面掌握學生其他學科的學習情況，以及其他學科教師對教材內容的規(guī)劃方案，這就要求物理教師需要與其他教師不斷地交流與合作，在備課階段共同商討，確定出相關知識的合理布局.只有站在跨學科的設計角度，加強教師之間的交流探討，才能補充學生的知識缺陷，促進學生快速理解教學內容，提高吸收與實際應用效率.

例如?在“動量守恒定律”的教學設計中，涉及反沖現(xiàn)象的本質剖析和實際運用，中國長征系列運載火箭就是利用高壓燃氣獲得反作用力發(fā)射飛行器，這與我國的國防技術發(fā)展歷程息息相關，教師可以與政治教師進行備課交流，結合政治內容中愛國精神的塑造途徑激發(fā)學生對物理知識的深入思考，讓學生從物理學習中意識到實際運用的重要性，意識到應用物理規(guī)律發(fā)展先進科學技術的重要性，以此達到培養(yǎng)學生物理素養(yǎng)的目的，激發(fā)出學生的學習熱情，讓學生建立積極學習為國奮斗的理想目標.

3.3?以跨學科為視角，合理選擇教學內容和方式

學科跨界教學設計需要教師掌握綜合性的課程知識，要求學生對高中課程理解運用到位.高中各個學科的知識結構較為復雜且具有一定難度，為了提高學生對學科跨界知識的應用能力，物理教師必須以跨學科為視角，通過合理的教學內容和方式促進學生對碎片化知識的系統(tǒng)學習.

例如?在“理想氣體狀態(tài)方程”的教學設計中，涉及壓強、力、溫度、熱力學第一定律多個知識點，教師可以選擇化學中有關氣體的臨界狀態(tài)、飽和蒸氣壓的內容幫助學生認識理想氣體，再結合化學中分壓定律和分體積定律選擇公式推導的教學方式幫助學生掌握運用理想氣體狀態(tài)方程.只有根據所學內容合理選擇其他學科中的關聯(lián)知識點才能幫助學生快速掌握教材要點，同時，根據教材內容的邏輯順序采用科學的教學方式能夠幫助學生從本質掌握定理公式，促進學生在解題中的高效應用.

4?結語

綜上所述，高中物理學科的知識內容相對復雜且具有深度，結合其他課程進行跨界跨學科教學設計是順應新時代發(fā)展規(guī)律的有效教學模式，是保障培養(yǎng)高綜合素養(yǎng)的新時代人才的必然途徑.跨界教學設計具有顯著的直觀特征，能夠多途徑串聯(lián)多課程定理知識，從各個方面鍛煉學生的物理思維能力，提高學生的學科素養(yǎng)，促進學生均衡發(fā)展.開發(fā)更多的跨學科教學設計方案仍需廣大教師共同努力，總結國內國外先進教學經驗，為國家的發(fā)展培養(yǎng)出高綜合素養(yǎng)人才，為教育事業(yè)的發(fā)展以及祖國的建設事業(yè)添磚加瓦.

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