基于跨学科研究的初中物理教学探究

[摘 要]物理学科与其他学科有着密切的联系，文章以初中物理“物态变化”章节为例，探讨了跨学科研究的意义和策略。结合语文知识的古诗谚语展示了物态变化知识的美观；结合现实中烧水壶的设计原理展示了物态变化知识的实用性；结合农学历法的知识阐述了物态变化对古代农业发展的指导意义；结合地理地形地势知识，形象地展示了物态变化的原理。

[关键词]跨学科；初中物理；物态变化；教学探究

初中物理是培养学生科学素养的重要学科之一，而跨学科研究则是融合多学科知识的教学方法，有助于提高学生的学习兴趣和学科综合能力。针对初中物理中的“物态变化”章节，文章探讨跨学科研究在该章节中的意义和策略，以期拓宽学生的视野，提升学生的学习效果。

一、初中物理跨学科研究的意义

传统的物理教学往往以理论知识为主，忽略了物理与其他学科的紧密联系和相互影响。而跨学科教学则能够将不同学科的知识进行整合，使学生能够从多种角度去认识物理，提高学生的学科综合能力和创新思维。以初中物理教材中“物态变化”章节为例，通过跨学科教学可以进一步拓展学生的知识视野。通过与化学的结合，可以帮助学生了解物质在不同物态间的转换过程。物态变化涉及物质的分子运动以及分子间的相互作用，而这些概念正是物理和化学共同关注的内容。通过跨学科教学，学生可以更深入地理解溶解、冰的融化、水的沸腾等现象，同时了解物质在不同物态间转换的原理。如，讨论水的蒸发过程，可以引入加热、加糖、盐等条件，使学生能够通过实验或案例，观察到物质的状态变化，加深对物态变化原因的理解。

通过与生物的结合，可以帮助学生了解物态变化对生命活动的重要性。生物体在高速运动过后会产生大量热量，从而加剧水分的代谢，对水分需求增加。通过跨学科教学，学生可以进一步理解物质对生命活动的影响，培养学生对于物质变化的观察力和思考力。

跨学科教学可以激发学生的创造力和实践能力。例如，结合生物学角度可以讨论动物在各种环境条件下物态变化的适应策略，地理学角度可以讨论不同地区的物态条件对物质状态的影响。通过实验设计、数据分析等实践活动，可以培养学生实际运用物理知识的能力，提高解决实际问题的能力。

二、物理跨学科研究

（一）结合古诗谚语，激发学生的“物态变化”学习兴趣

在初中物理跨学科教学中，结合古诗谚语是激发学生学习兴趣的有效策略之一，通过引用古诗谚语，可以使抽象的物理物态变化概念形象化，并通过情感共鸣激发学生的学习热情。如，教师在教学时就可以引入“北国风光，千里冰封，万里雪飘”这一句古诗，让学生在唯美的意境中感受物态变化之美，激发学生的学习兴趣。这一描写既蕴含了物理知识，也带给人们独特的美感。从物理知识的角度来看，“北国风光，千里冰封，万里雪飘”反映了冰的凝固和水的凝结过程。在极寒的北方，温度骤降，水分子的热运动减缓，逐渐形成冰晶结构。冰的形成是物质从液态向固态转变的典型示例，涵盖了物理学中固液相态转化的知识。空中的雪属于气体凝华现象，雪变成冰经历了融化和凝固两个过程（见图1）。

这句诗所描绘的景象在审美上引发了人们的共鸣和赞赏。冰天雪地、漫天大雪的画面给人一种宁静、洁白和纯净的感觉。北方地区的严寒冰雪与其他季节和地域的差异显著，激发了人们对气候变化和地理环境的好奇，让人们意识到自然界的多样性。

此外，在课堂上，教师还可以借助多媒体，向学生展示这句诗营造的画面，组织学生开展小组讨论，让学生自由发言，分享自己对物态变化的理解和体验。教师可以给予学生积极的反馈和鼓励，促使学生更加主动地参与到学习过程中。在这个过程中，引用古诗谚语作为启发和引导，可以拓宽学生的思维，培养学生的创造力和想象力。在教学结束后，教师可以通过让学生自主制作展板、设计小作品等形式，展示他们对“物态变化”这一主题的理解和运用。在这个过程中，可以要求学生使用古诗谚语来说明他们的作品，以展示他们对古诗谚语在物理教学中的理解和应用。

（二）结合烧水壶的设计原理，提升学生“物态变化”的应用能力

物理教学不仅要关注学生的物理成绩，更要关注学生对知识的运用，应用能力是物理教学的核心能力之一。生活中有许多物态变化的现象，通过对物态变化现象的分析能够提升学生的应用能力。文章通过引入烧水壶的设计原理，如，水加热的物理过程、加热片的材料、被覆层的作用等，可以帮助学生理解水的沸腾过程和液态到气态的物态变化，同时提升学生对于物态变化的应用能力和工程设计思维。

教师可以通过实验的方式让学生亲自探索烧水壶的设计和运作原理。让学生设计实验，观察不同材质、不同形状或不同尺寸的烧水壶对烧水速度的影响。这样，可以让学生在实践中学习物理知识，并通过实验结果的分析和比较，深入理解烧水壶的工作原理。在教学中，结合适当的图示和示意图（图2），用简单明了的语言解释烧水壶的工作原理。如，可通过讲解烧水壶内部加热器的工作原理，以及烧水壶内部产生的湍流现象，来说明水的加热和水分子的运动带来的温度上升和水的沸腾。

在教学中，要帮助学生将烧水壶的设计和运作原理与相关的物理知识联系起来。如，提醒学生烧水壶加热器中传热的方式可能是通过热传导或辐射传热，并引导学生理解热传导或辐射传热的基本原理。引导学生运用物理知识解决与烧水壶相关的问题。可以设计一些思维启发式的问题，如何提高烧水壶的效率或如何减少能量损耗等。通过解决问题的过程，学生能够将物理理论应用到实际情境中，并培养运用物理知识解决问题的能力。鼓励学生进行实际的应用练习，让学生自己设计一个更高效的烧水壶，或者设计一个实验来验证烧水壶的工作原理。这样可以培养学生的创新能力和实践动手能力，并加深对物理知识的理解和应用。通过以上教学策略，结合烧水壶的设计和运作原理，可以提升学生对物理知识的运用能力。这样的教学方式不仅能够增强学生对物理知识的兴趣，还能帮助学生将所学知识应用到实际生活中，并培养学生的科学思维和解决问题的能力。

（三）结合农作物生长周期，帮助学生掌握“物态变化”的学习规律

春暖花开，秋风落叶，万物的生长都是有规律的，而其中的规律就是通过水分、温度的变化而影响万物的涨势。因此，水和温度不仅是物理学需要研究的问题，也属于生物学的研究领域。在初中物理与生物学科的结合中，可以通过掌握农作物的生长周期，来帮助学生更好地理解和掌握“物态变化”的学习规律。在这部分知识教学中，教师可以依托于农作物，引导学生探究农作物的生长过程。引导学生通过观察和实践，了解农作物生长的不同阶段和物态变化的规律。学生可以选择一种常见的农作物，如小麦、玉米等，观察其从种子发芽、生长到结果的全过程。通过观察，学生可以发现植物在不同时期有不同的形态，对水和温度的需求也是不同的，如种子的萌发、茎叶的生长、花的开放和果实的形成等。这样的实践活动可以生动地展示不同物态变化与植物的生长过程之间的关系。

教师还可以引导学生分析物态变化与环境因素的关联，引导学生通过研究环境因素对农作物生长和物态变化的影响，以探究物态变化的规律。学生可以分析光照、温度、水分等因素对农作物生长的影响，并结合物理知识解释其背后的机制。例如，光照与叶片的光合作用和温度与蒸腾作用的关系等。通过这样的分析，学生可以理解物态变化与环境因素之间的相互影响和相互制约。在了解了这一知识后，比较不同农作物的生长周期。让学生了解并比较不同农作物的生长周期和物态变化的差异。可以选择生长周期较长的农作物（如水稻）和生长周期较短的农作物（如豆类），让学生通过观察和研究，掌握不同农作物的特点和规律。通过比较，学生可以更全面地理解物态变化与生物生长的关系。

在学习过程中，教师要引导学生将所学的物理知识与农作物的生长和物态变化联系起来。例如，可以探究植物对水分的吸收过程，探究生活用水可否用于灌溉、冬季时灌溉需要注意的问题等知识，帮助学生理解物态变化的规律和机制。教师可以通过实际的示例和实验，帮助学生将所学的物理知识应用到理解植物生长和物态变化的现象中。通过上述结合策略，初中物理与生物学科可以相互促进，帮助学生更深入地理解和掌握“物态变化”的学习规律。这种跨学科的教学可以激发学生的兴趣，加深对物态变化和生物生长的理解，并培养学生的科学思维和综合运用知识的能力。

（四）结合地理地形地势知识，帮助学生认识“物态变化”的原理

除了人为实验之外，“物态变化”规律无时无刻不在大自然中彰显，其中地形地势对水分、温度的影响是最为明显的。因此，在教学中物理教师可以借助地理学科的相关知识，讲授“物态变化”的相关原理。教师可以引导学生通过分析地理地形与气候的关系，理解物态变化的原理。通过引入地理地形地势的相关知识，如，气候带、地球自转等，帮助学生理解物态变化的原理，如，高温区域由于水分蒸发较快导致沙漠化的产生，进而加剧了动植物的死亡；高山上由于气候变冷，水分较少，大多植物涨势较慢等。同时，通过地形、地势的实地考察，让学生亲身感受不同地域的物态变化。

教师可以结合水循环的概念，引导学生认识水在不同物态间的转变过程。通过学习水的蒸发、凝结、降水和流动等过程，学生可以理解水的物态变化在水循环中的重要作用，并与地理地形和气候变化相结合进行探究。教师可以将地理地势和水资源的概念与物态变化联系起来，帮助学生认识水资源的重要性和局限性。通过理解地势对水资源存储和分配的影响，学生可以深入思考和分析不同地区的水资源状况和物态变化的现象。在学习了水的三种物态变化之后，还可以思考如何对水进行净化，如何对盐水进行淡化等问题，拓展学生的学习思路。进而引导学生思考人类活动对地理环境和物态变化的影响，并提倡环境保护的重要性。通过探究工业污染、森林砍伐等活动产生的物态变化，并理解其对地理地势和自然生态的影响，学生能够认识到环境保护的重要性，关注人类与地球的可持续发展。

与此同时，教师可以选取一些地理现象，如地震、火山喷发、洪水等，利用物态变化的原理进行解释。例如，学生可以探究地震中岩浆的物态变化和地震带来的热量变化，从而理解物态变化与地理现象之间的关系。众所周知，地球内部的温度非常高，那么海底的温度如何呢？可以引导学生思考和探究一种测量海洋深处温度的方法，拓展学生的学习思路。初中物理与地理学科的结合可以加深学生对物态变化原理的认识和理解。这种跨学科的教学方式能够培养学生的综合思维能力和科学探究能力，使学生不仅在物理学科上获取知识，还能将其应用到地理学科和实际生活中，提高对物态变化和地理环境的关注和理解。

三、结语

初中物理跨学科研究在“物态变化”章节中具有重要意义，可以拓展学生对这部分知识的理解宽度和深度，还可以提升学生对这部分知识点的学习兴趣，帮助学生更全面地认识物理，加强物理知识的应用能力，又为物理教学提供新的思路和方法。因此，推行跨学科研究在初中物理教学中是值得提倡和推广的。

参考文献：

[1]张胜阳.劳动教育跨学科融合研究——以初中物理教学为例[J].数理天地（初中版），2023（18）：27-29.

[2]牛旌丽，陈静静，叶开婷.基于项目的初中物理跨学科实践教学[J].安徽教育科研，2023（21）：71-72+78.

[3]欧旭升，刘作志.初中物理跨学科实践作业的实施[J].中学物理，2023，41（14）：7-10.

[4]吉俊.基于高阶思维能力的初中物理跨学科学习的实践分析[J].数理化解题研究，2023（17）：95-97.

[5]周剑.基于生活化主题情境的初中物理跨学科实践研究——以“家用燃气灶故障维修”为例[J].湖南中学物理，2023，38（06）：11-14.

（责任编辑：吕研）