谷業(yè)龍

(保定市第一中學(xué) 河北 保定 071000)

為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，拓寬學(xué)生的視野，發(fā)展核心素養(yǎng)，使課堂教學(xué)更加高效，筆者在保定市第一中學(xué)聯(lián)合各科教師開展了物理與英語(yǔ)、物理與化學(xué)學(xué)科融合教學(xué)校本課程，隨著教學(xué)嘗試的深入，逐步完善并形成了學(xué)科融合教學(xué)與跨學(xué)科聯(lián)合教研的教學(xué)、教研模式.課程實(shí)施以來(lái)，學(xué)生的學(xué)習(xí)品質(zhì)有了較好的改善，取得了一定成效.

1 課程背景介紹

融合課程(fused curriculum)是把有著內(nèi)在聯(lián)系的不同學(xué)科合并為一門新學(xué)科.通常是把同一學(xué)科領(lǐng)域的某些學(xué)科加以合并.最早見于英國(guó)哲學(xué)家懷特海的倡議.1912年，懷特海曾主張將現(xiàn)代歷史與數(shù)學(xué)結(jié)合起來(lái)，稱為“統(tǒng)計(jì)社會(huì)分析”.到20世紀(jì)30年代以后，在歐美的大中小學(xué)課程中，融合課程已較普遍.

美國(guó)明尼蘇達(dá)州制訂的“初等學(xué)校數(shù)學(xué)和科學(xué)教學(xué)方案”便是一例.由植物學(xué)、動(dòng)物學(xué)、生理學(xué)和解剖學(xué)融合而成的“生物學(xué)”也成為美國(guó)中學(xué)普通教育的一個(gè)學(xué)科.在歐美的一些大專院校，有“數(shù)學(xué)社會(huì)學(xué)”“社會(huì)中的計(jì)算機(jī)”等新學(xué)科.在當(dāng)代大學(xué)的融合課程中，最引人注目的是由生物學(xué)和物理學(xué)合并而成的“生物物理學(xué)”.20世紀(jì)70年代中期開始出現(xiàn)“社會(huì)生物學(xué)”.相對(duì)而言，融合課程的綜合范圍比相關(guān)課程寬，但比廣域課程窄.

在新課程標(biāo)準(zhǔn)背景下，物理核心素養(yǎng)落實(shí)的根本就在課堂，物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究能力的培養(yǎng)過程本質(zhì)就是課堂知識(shí)的內(nèi)化過程，要在課堂中層層深入，通過多種途徑實(shí)現(xiàn).那么新的課程理念應(yīng)該如何落實(shí)，如何通過開展校本課程，豐富課程內(nèi)容，來(lái)達(dá)到核心素養(yǎng)的真正落實(shí)？我們開展了物理與多學(xué)科的融合課程與聯(lián)合教研，對(duì)此進(jìn)行初步探索與嘗試.

2 學(xué)科融合教學(xué)的開展

2.1 物理與英語(yǔ)的學(xué)科融合教學(xué)嘗試

在開課之初，我們首先購(gòu)買了美國(guó)高中物理教材《Physics-Principles and Problems》《Motion,Forces,and Energy》《Electricity and Magnetism》《牛津圖解中學(xué)物理》等書籍，結(jié)合物理和英語(yǔ)雙學(xué)科的教學(xué)進(jìn)度，編寫了第一階段的試驗(yàn)教材，同時(shí)在保定一中第三屆1+3創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)班進(jìn)行了試驗(yàn)教學(xué)，每周開設(shè)一次高中物理中英文雙語(yǔ)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生熱情滿滿，樂意參與.

在具體的實(shí)施過程中，教材編寫的第一原則為嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)，結(jié)合教學(xué)實(shí)際.例如，“有效數(shù)字”這個(gè)概念，英文教材表述為“Significant Digits”，而人教版教材《物理·必修1》翻譯為“Significant figure”.在英語(yǔ)中digit和figure都有數(shù)字的意思，于是教師們查閱文獻(xiàn)，咨詢專家，網(wǎng)絡(luò)搜索，綜合多種途徑的信息可知，在國(guó)外的日常應(yīng)用中，兩種表述都有出現(xiàn)，但是“Significant Digits”更為專業(yè)一些，同時(shí)查閱維基百科的表述也為“Significant Digits”，本著科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、增加詞匯量的需要，教師們決定采用英語(yǔ)原文的表述“Significant Digits”.

又比如牛頓第一定律，我們看到的中文表述“一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)”是由英語(yǔ)原文表述“Every body continues in its state of uniform motion or rest unless acted up on by an external force”翻譯而來(lái)，英文表述僅為19個(gè)單詞，而中文表述有39字之多，究其原因在翻譯的過程中，為了科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，必須加入諸多修飾詞.通過該章節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生既能感受英文表述的簡(jiǎn)潔之美，又給學(xué)生增加了一個(gè)理解物理概念的途徑.牛頓第一定律的表述中“uniform”一詞，學(xué)生學(xué)到過，譯為“制服，軍服”，而在本文中卻不是這個(gè)意思，在課堂上讓學(xué)生翻譯，學(xué)生能夠大致猜測(cè)出在牛頓第一定律中出現(xiàn)的實(shí)際譯文.鍛煉了學(xué)生在英語(yǔ)閱讀中的對(duì)未知詞匯的理解和猜測(cè)能力.同時(shí)學(xué)生對(duì)牛頓第一定律的理解進(jìn)一步加深.

課題組選定的英語(yǔ)教材，既有物理概念、物理學(xué)史，又有科學(xué)家傳記、科技前沿的介紹，既能豐富課堂教學(xué)，拓寬物理教學(xué)的寬度，又能創(chuàng)設(shè)英語(yǔ)語(yǔ)言環(huán)境，提升學(xué)生興趣，發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng).這種聯(lián)合教研、共同備課的教學(xué)模式不僅提高了課堂的教學(xué)質(zhì)量與學(xué)科教師的專業(yè)發(fā)展水平，最重要的是使學(xué)生感受到以往不同的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，從更為長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)看，學(xué)生將來(lái)在更高層次的研究和學(xué)習(xí)中，也要閱讀和撰寫英文的科技論文，通過現(xiàn)階段的學(xué)習(xí)，為學(xué)生的終身發(fā)展打下了一定的基礎(chǔ).

2.2 物理與化學(xué)的學(xué)科融合教學(xué)嘗試

物理與化學(xué)學(xué)科都是自然學(xué)科中的重要組成部分，二者之間也有許多的知識(shí)點(diǎn)交叉，比如物理課程中的電源電動(dòng)勢(shì)與化學(xué)課程中的原電池原理.

人教版教材《物理·選修3-1》中對(duì)電池的描述為：“在電池中，非靜電力是化學(xué)作用，它使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能……從能量轉(zhuǎn)化的角度看，電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置……在不同的電源中，非靜電力做功的本領(lǐng)也不相同……物理學(xué)中用電動(dòng)勢(shì)來(lái)表明電源的這種特性.”物理教材僅提到“電動(dòng)勢(shì)由電源中非靜電力的特性決定”，具體非靜電力是指什么？對(duì)電動(dòng)勢(shì)有何影響？均沒有具體的闡述.通過物理化學(xué)雙師課堂，帶領(lǐng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究“原電池中影響電源電動(dòng)勢(shì)的因素”，使學(xué)生通過具體操作，實(shí)際認(rèn)識(shí)到影響電動(dòng)勢(shì)的“非靜電力”實(shí)際就是化學(xué)反應(yīng)類型，不同的化學(xué)反應(yīng)類型，其電動(dòng)勢(shì)是不同的，從另一個(gè)角度也解釋了為什么1號(hào)電池、5號(hào)電池、7號(hào)電池的電動(dòng)勢(shì)均為1.5 V.

在帶領(lǐng)學(xué)生探究的過程中，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)，比如都是銅片和鋅片電極材料的原電池，電極材料插入電解液中的深度不同，電動(dòng)勢(shì)會(huì)有微小的差異，通過教師的引導(dǎo)和解釋，學(xué)生能夠知道，其實(shí)是由于電極材料插入電解液的深度改變了原電池的內(nèi)阻，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的微小差異.

2.3 雙師課堂和理化學(xué)科融合教學(xué)的啟示

通過雙師課堂、物理化學(xué)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)探究，擴(kuò)大了學(xué)科教學(xué)的信息量，拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，開拓了他們的視野.使學(xué)生能夠在新的情境中對(duì)綜合性的物理問題進(jìn)行分析和推理，獲得結(jié)論并作出解釋，鍛煉了科學(xué)思維，增加了學(xué)習(xí)物理、化學(xué)的興趣，同時(shí)也利于形成自主、探究、合作教學(xué)模式從而改變以學(xué)科技能為主線的教學(xué).

3 跨學(xué)科聯(lián)合教研的開展

以實(shí)際教學(xué)中遇到的“海里”定義為例，“海里”的概念最初由數(shù)學(xué)教師遇到：“1海里等于地球橢圓子午線上緯度1分(1度等于60分，圓周為360度)所對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)”，而教材中又提到，“最短的海里是在赤道，1海里=1 843米.最長(zhǎng)的海里是在南北兩極上，1海里=1 862米”.通過與地理教師一起教研得知，地球的實(shí)際形狀是一個(gè)兩極稍扁，赤道略鼓的不規(guī)則的橢球體，如圖1所示.據(jù)此來(lái)看，按照橢圓理論，直徑大的地方每標(biāo)準(zhǔn)角度的弧長(zhǎng)應(yīng)該比直徑小的地方標(biāo)準(zhǔn)弧長(zhǎng)小，但是所有的文獻(xiàn)都是在赤道上：1海里=1 843米；在兩極處：1海里=1 862米.這個(gè)結(jié)果令人疑惑.

圖1 地球的形狀

物理、數(shù)學(xué)、地理3科的教師通過進(jìn)一步查閱資料得知：“海里是子午線上一分緯度所對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度.緯度不是地球上某點(diǎn)與地心的連線和赤道面所成的角度，而是此點(diǎn)的鉛垂線和赤道面所成的角度.”至此，由高中物理中“萬(wàn)有引力與重力關(guān)系”的知識(shí)點(diǎn)此問題即可得以解決，如圖2所示.

圖2 萬(wàn)有引力與重力的關(guān)系

圖中鉛垂線方向即重力的作用線，由于地球有自轉(zhuǎn)，萬(wàn)有引力F萬(wàn)的一個(gè)分力提供物體繞地軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力F向=mrω2，萬(wàn)有引力另一個(gè)分力則為物體所受重力.萬(wàn)有引力是指向地心的，而重力的作用線除赤道和兩極以外都是不指向地心的，由萬(wàn)有引力與重力的方向之間的關(guān)系來(lái)解釋，問題便完美解決.

通過跨學(xué)科聯(lián)合教研，共同備課，既解決了在教學(xué)中困擾教師的問題，提高了課堂教學(xué)質(zhì)量與教師的專業(yè)發(fā)展水平，又能讓學(xué)生學(xué)到的知識(shí)在具體的情境中得以應(yīng)用，進(jìn)而讓學(xué)生對(duì)該知識(shí)得到更深刻的理解.更重要的是，跨學(xué)科聯(lián)合教研活動(dòng)的開展，改變以往過于注重分科的教學(xué)方式，使教師在教學(xué)中的關(guān)注點(diǎn)不僅包含微觀的縱向綜合(自身學(xué)科體系中的)，也重視宏觀的橫向綜合(跨學(xué)科領(lǐng)域的).

4 開展學(xué)科融合教學(xué)的收獲和體會(huì)

開展學(xué)科融合課程，通過中英雙語(yǔ)教學(xué)、雙師課堂、聯(lián)合教研等多種途徑的教學(xué)嘗試，不僅能夠使學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)更有興趣，教學(xué)形式較傳統(tǒng)的課堂更為新穎、活潑，也給學(xué)生理解物理概念、物理規(guī)律提供了更為新穎的途徑，同時(shí)對(duì)數(shù)學(xué)、英語(yǔ)、化學(xué)、地理等多學(xué)科的教學(xué)也提供了幫助，課堂教學(xué)更加高效，學(xué)生的學(xué)習(xí)品質(zhì)有了較好的改善，為使他們?cè)诟鲗W(xué)科全面發(fā)展提供一條較好的途徑.

即將施行的新高考，學(xué)生也面臨選科的困惑，通過學(xué)科融合教學(xué)也為學(xué)生選科提供了素材和積累了經(jīng)驗(yàn)，指導(dǎo)教師和學(xué)生都應(yīng)該清晰地認(rèn)識(shí)到，學(xué)科之間是相互交叉的，是有內(nèi)在聯(lián)系的，選科的同時(shí)要兼顧到學(xué)科知識(shí)的積累，為今后學(xué)習(xí)深造提供助力.

在新課程不斷深化的背景下，跨學(xué)科聯(lián)合教研、學(xué)科融合教學(xué)等新的教學(xué)嘗試研究直接促進(jìn)了教師的專業(yè)發(fā)展，直接影響著課堂教學(xué)的有效實(shí)施，對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)與綜合素質(zhì)的有效形成產(chǎn)生了積極的作用.

今后的聯(lián)合教研中應(yīng)多關(guān)注如何在保留學(xué)科自身特點(diǎn)的同時(shí)，又能夠?qū)で罂鐚W(xué)科教育教學(xué)過程中的最佳契合點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)學(xué)科間的相互融合、相互促進(jìn)，最終使得各學(xué)科教學(xué)發(fā)揮互通性與延續(xù)性，達(dá)到更佳的教學(xué)效果.