李亞子 蔣大成
(江蘇省蘇州高新區(qū)實驗初級中學，江蘇 蘇州 215000)
《義務教育物理課程標準(2022年版)》首次將“跨學科實踐”規(guī)定為課程內(nèi)容，包括“物理學與日常生活”“物理學與工程實踐”和“物理學與社會發(fā)展”三部分。蘇科版初中物理教材中的探究型、設計型、調(diào)查型等綜合實踐內(nèi)容與上述課程內(nèi)容相同或相近，但因安排在一章的結尾處，未能引起一些教師的足夠重視。“跨學科實踐”淡化知識結構，重視實踐創(chuàng)新，以培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)為目標。這些綜合實踐活動的安排，多數(shù)是一章知識的高度綜合，卻又不是簡單的知識整合，而是基于任務驅動的實踐活動，對發(fā)展學生科學思維和科學探究能力等具有重要作用。筆者以“比較材料隔聲性能”教學為例，探討基于單元視角的跨學科實踐的教學模式。
《聲現(xiàn)象》是蘇科版八年級物理上冊教材的第一章，是學生認識物理世界的起始章節(jié)，對學生的學習興趣和物理觀念的培養(yǎng)至關重要。本章涉及聲音是什么、樂音的特性、噪聲及其控制、人耳聽不到的聲音等知識，在每一節(jié)中均創(chuàng)設了貼近生活的問題情境，意在引導學生從生活體驗出發(fā)，解釋物理現(xiàn)象，理解物理規(guī)律。但在實際教學中筆者注意到，有些學生在學完本章后，對物理概念的理解仍停留在淺層次的了解中。如在“噪聲”的教學中，有些教師常常感覺沒什么好教的，把幾種阻隔噪聲的方法告訴學生，再通過練習加以鞏固，這樣的教學難以培養(yǎng)學生的物理學習興趣，更談不上核心素養(yǎng)的提升。本章最后的綜合實踐活動“比較材料隔聲性能”，正是本章知識的綜合應用，是“物理學與日常生活”跨學科實踐的初步嘗試。學生在觀察噪聲來源時，能體會噪聲污染的危害及隔聲的必要性，通過挑選合適聲源，運用實驗了解不同物體發(fā)聲方式，通過設計阻隔聲音傳播的方案，掌握防治噪聲的方法，結合探究結論學會選擇隔聲材料。在教學中不再過分關注知識本身，而是關注日常生活現(xiàn)象，通過任務驅動，使學生學會選擇合適材料的方法，比較材料隔聲性能，能夠運用所學的知識論證自己所提出的建議的合理性。
“比較材料的隔聲性能”的教學目標之一是使學生了解“比較”的基本流程和規(guī)范。教材中建議利用鞋盒和鬧鐘作為主要活動器材，用來比較棉花、棉布、報紙、錫箔紙、塑料袋、報紙的隔聲性能(圖1)。在實驗設計環(huán)節(jié)提供了如下方案：從聲源處逐漸遠離，直至剛好聽不到聲音，記錄此時人與聲源距離。該方案基于學生生活經(jīng)驗，選擇了生活中常見物品作為隔聲材料，切合初二學生的思維水平。但是這種探究模式難以體現(xiàn)活動的綜合性和實踐性，與章節(jié)內(nèi)容銜接方面存在不足，此時的學生自主探究能力較為薄弱，思維容易受到教材的束縛。其實學生可以利用已有知識儲備，在任務驅動下積極參與活動，通過小組協(xié)作設計活動方案，在實驗探究中不斷優(yōu)化方案。此類課型的設計要把學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)放在首位，可不拘泥于教材，體現(xiàn)活動的探究性和開放性。
圖1
3.1 拍攝噪聲相關照片，從社會走向物理
為加深學生對噪聲知識的理解，了解比較不同材料隔音性能的意義，課前布置學生拍攝生活中與噪聲相關的照片。如圖2所示，學生在拍攝廣場舞時切身感受到了噪聲的危害，通過在顯示屏前觀察聲音強度的變化，對不同響度的聲音有了深切的感官體驗，了解了噪聲的減弱方法。學生的親身體驗過程是從社會走向物理的過程，也是物理觀念的形成過程，在體驗中感悟實踐活動的意義。
圖2
3.2 課前布置任務，小組合作探究
“比較材料隔聲性能”的活動應跳出空間的局限，讓學生深度參與，擁有更多自主權。可以提前一周將任務布置給學生，家靠得比較近的同學以小組為單位合作探究，分工協(xié)作，并以視頻的方式記錄探究過程，在課堂上展示匯報，其他同學點評。考慮到這是學生的第一次自主實踐活動，為了規(guī)范操作要求和活動流程，教師可以事先提供一張活動記錄表，要求學生記錄活動過程(表1)。從收集的視頻來看，大部分同學的方案設計借鑒了教材提供的思路，用不同材料包裹聲源，聽聲音響度大小，或比較逐漸遠離聲源至聽不見聲音時的距離。小組選擇的聲源種類多樣，有手機、鬧鐘、音響、音樂盒等，隔音材料也多選用生活中常見的物品，有衣服、報紙、海綿、毛巾等。在課堂交流展示環(huán)節(jié)，各小組一邊播放視頻一邊講解，同時提出在實驗中發(fā)現(xiàn)的問題，如在研究包裹材料的因素時響度接近，人耳難以區(qū)分，另外材料的厚度和松緊程度也很難做到一致。
表1
3.3 師生互動，優(yōu)化方案
針對各小組實驗方案中存在的問題，在展示交流中，重點討論實驗方案的優(yōu)化。課前準備一個泡沫盒，并將其分成兩個區(qū)域(圖3)，左側放置聲源，右側填充不同隔音材料，這里不限于固體材料，對于液體也可進行探究，如用塑料袋裝好水放進泡沫盒內(nèi)，填滿右側空間即可控制材料的厚度相同。簡單介紹之后，筆者問學生：“如何去聽聲源發(fā)出的聲音？”這是活動探究的核心，也是有別于教材實驗設計的關鍵所在。泡沫盒右側開有一個小孔，學生大都能想到貼住小孔去聽，但易受到周圍環(huán)境的干擾。為解決此問題，我們自制了一種特殊的“聽診器”(圖4)，將羽毛球桶塞進小孔內(nèi)去聽，僅可聽到通過泡沫盒內(nèi)右側材料傳來的聲音，且聲音較清晰，便于比較。
圖3
圖4
3.4 親身體驗，完善方案
圖5
通過教師引導和學生思考，探究思路逐漸清晰，如通過羽毛球桶聽不同材料傳播過來聲音的響度大小，聲音越大說明隔音性能越弱，反之亦然。由于教室里有多組實驗同時進行，聲源的選擇是有講究的，教師為每個小組提供一個音樂盒芯片和計時器(圖5)，由學生自主選用，計時器的聲音較小且振動有規(guī)律，小組之間不易形成干擾，更合適作為聲源。為減小聲源通過空氣和底部泡沫盒傳播對實驗的影響，在其底部和上端各放置一塊海綿，讓聲音主要通過隔音材料傳播。在選擇隔音材料時，教師提供了海綿、泡沫、紙板、塑料袋、水，學生首先根據(jù)生活經(jīng)驗對材料的隔音性能排序，再進行實驗探究。其中水的隔音效果是學生最感興趣的，大都認為它的隔音性能最差，但通過實驗探究發(fā)現(xiàn)，其隔音效果最好，隔音效果由高到低的排序為：水、海綿、紙板、泡沫、塑料袋。
圖6
通過此次探究活動，學生對跨學科實踐活動有了初步的認識，也初步習得了基本的科學探究方法。比較材料隔聲性能與章節(jié)內(nèi)容聯(lián)系緊密，不妨將其糅合在新課教學中，以活動為載體，在實踐中建構知識體系。如在響度這部分內(nèi)容教學時，教材重點介紹了響度與振幅有關，我們可將問題開放化，提問學生：有哪些方法可減小人耳聽到的聲音響度？學生會想到遠離聲源或使用隔音材料，自然引出不同材料的隔音性能，也將噪聲防治融入其中。這樣更能從單元視角審視知識之間的關聯(lián)，重新整合教學資源，探索新的綜合實踐活動模式。另外，在聽通過不同材料傳播過來的聲音大小時，有些聲音的響度接近，人耳難以區(qū)分，可以借助分貝儀去“聽”(圖6)，根據(jù)直觀的數(shù)字顯示，隔聲效果一目了然。
在跨學科實踐活動中要突出學生主體地位，充分結合教材特色，嘗試從單元視角架構跨學科實踐活動，將理論與實踐相結合，從單元層面把握整體結構，結合具體章節(jié)內(nèi)容展開實踐活動，可有效培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。
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