于子涵
黑龙省牡丹江市第一市级中学
培养高中生解决物理跨学科问题能力，一方面属于中国教育变革的要求，同时也是促进中国社会进步的要求。
在结合课程标准的前提下，作者对大量文献进行了研究，并结合了物理学本身的特点，并提出了实施策略，以培养高中生解决跨情境物理问题的能力。作者将培养高中生解决跨情境物理问题能力的实施策略具体划分为三个层面：1.研究课本知识内容，分析研究跨学科问题切入点；2.挖掘跨学科迁移的规则；3.实施培训学生解决跨学科问题的能力教学的三部分。
1.剖析各学科教材内容，寻找跨学科问题的切入点
为整合和补充跨学科知识，总结与物理学相关的跨学科知识是十分有必要的，形成跨学科知识列表，并将其与其他学科融合。在课前准备阶段，对教学内容及其是否与其他学科相关展开进一步研究。分析和学科有关联的跨学科问题；怎样更合理的解决此类跨学科问题。是否要通过联系多个科目的内容与方式以及原理进行辅助授课，跨学科中融入的知识是不是曾经都已经掌握，现阶段正学习或将在下一阶段学习。针对跨学科知识点进行梳理，探索适当的教学切入点，提前在教学设计中明确掌控跨学科的内容，不断配合老师在实际授课期间展开跨学科渗透。老师关乎跨学科内容的掌控制约着其教学的实际工作的开展。这时发现跨学科授课的切入点是特别关键的。一旦发现对其展开整理，展开研究归纳，划分出分别为文科与理科的内容，同时总结出属于物理自身具有内容。依次由三个层面开展渗透。
（1）物理概念与规律与文科内容的融合
物理科目内有关的定义与定律的内容必须要依靠人文学科来进行阐释学习。如要具备一定的文学功底。此处涉及到写作技巧不是指妙笔生花的文学素养，而是指准确理解词句的水平，与概括与阐述文字的水平。物理教师对本科目涉及的定义与定律进行阐释期间，为准备跟同学们互通，让其通过语言清晰简洁的阐释。关于物理科目内众多定义，同学们必须要做到精准区分语言和字符并掌握语言和字符传达的信息。举例来说，进行物理授课时，要清晰的掌握物质和物体，时刻和时间，速率以及速度等相似的词语。一类物质具有的一项特性基于特定条件中的特性，基于多个条件中均不改变的固有性质。如惯性问题，其被定为是全部物体的固有属性，金属具有的电导率以及延展性属于各自物体的特性。
物理内容精准阐释必须通过文本张力。阐释物理知识过程期间，大家能够通过更多的语言，诗歌，歌曲，各种口语，歇后语多种，为促进同学们更容易掌握抽象的物理概念。举例说明，提起力产生的条件，通过孤掌难鸣一词体现了力属于两个物体之间作用。顾名思义，一个巴掌是不可以打响的，要通过两个物体间的碰撞与摩擦等互相作用才会有力的出现。研究分子热运动受制约的原因过程中，通过花气袭人知骤暖，一句话阐述分子热运动产生的速度和温度存在关联。探讨重力期间，能够通过水往下流,人争上游。水往低处属于自然界存在的客观定律，属于生活常见情况，在此能够阐释为水之所以走向是由高到底，由于受到重力因素，探讨和摩擦相关联的内容期间，通过泥鳅、黄鳝做朋友，滑头对滑头，阐释制约摩擦的要素，深入阐述两个动物身体是光滑的，两者间摩擦很小，研究分子间存在的作用力期间，通过破镜不能重圆，一句话进行阐述，遇到分子间距离大情况下，其存在引力较小，相当于是零，如此阐释出破镜不能重圆的原因。
（2）物理原理、定理公式以及跨学科知识融合
物理中出现的原理、定理以及公式多数是利用的理科内容，如数学定理，公式，化学反应，生物过程等。数理不分家，在物理学科教学期间，数学的身份属于教学工具。举例说明，物理书内最初见到的物理量，位移，加速度等名词，以及力的合成与分解就涉及到了数学中的矢量运算；三角函数大多被应用于物理公式，同时与物理过程中互相关联的物理量紧密关联。交流电以及电磁振荡属于通过三角函数的周期性变化的物理现象。同时存在数学极限运用，比值定义法以及图像渗透法。
例如，将结合数学中的求导以解决单摆问题中的困难。在高中物理教学中，单摆是重要和困难的一点。由于单摆是一种理想的模型，因此在高中教学中，应用许多近似值获得单摆的简谐运动中的回复力。在讲述的过程中，老师会刻意避开振幅。但在进行练习时，我经常会遇到一个问题：“如果振幅变为原始值的两倍，返回最低点的速度将变为多少？”，练习册中给出的分析经常使用近似处理，例如在高等数学中，似乎不可避免地需要使用Taylor展开近似，例如在，等。学生会抵制这种近似，并认为它是无奈之举。那么有什么办法可以消除这种抵制呢？在数学推导的知识点上，学生逐渐发现位移相对于时间的一阶导数是速度，就把数学公式转换为实际意义的物理现象。可不可以从这里入手呢？在先前的内容中，学生已经掌握了简谐运动中位移随时间的变化规律，。然后，可以通过位移对时间求导，得到速度随时间的变化规律为。很容易得出结论，当振幅变为原始值的两倍，并且摆长保持不变时，最低点速度也变为原始值的两倍。
众所周知，物理，化学和生物学这三个学科均以科学实验为基础教学。高中阶段，理化生三门课程其课程标准存在极大的类似。同学们整体去学习本科目知识以及技能前提下，其依靠特殊的实践学习分析研究，养成很好的动手与思考能力，以及观察力，促进同学们建立科学的学习态度以及价值观，通过自身学到的知识用以处理平时生活与生产期间面临的真实问题。同时高中阶段的课本内，物理与化学内容多数呈现出互相融合与并存。和化学的依赖性重点表现于物理光学，力学以及晶体，能量，原子跃迁等多个层面。
（3）特定的物理概念形象化
物理科目内，一般关于一种物理现象都存在对应的特定概念性词语，特别是同学们之前未曾遇到过相对较为抽象的物理语言，这在一定程度上增加了学生的记忆难度。这时，可以激发学生关联更多科目内容同时巩固加深其对有关内容的记忆。举例说明当，研究电场线定义期间，同学自身就电场定义存在陌生感，未曾见过电场线名词。其属性能够利用画饼充饥进行阐述，其能够多方面阐述电场线。它实际上并不存在，也不是物质。研究到正电荷电场线外部结构形状期间，由正电荷发展至无穷远，通过光芒四射情况做类比。研究负电荷的电场线过程时，利用万箭穿心具体阐释由无穷远至负电荷。研究牛顿第二定律F=ma定理公式过程中，同学们通常会发现F与a间关联困难，通过形影不离表示，仅当物体受到力作用时，物体才会具有相同方向的加速度。
2.发掘跨学科迁移规则
迁移是指学生在学习物理知识、技能的过程中，某一种学习对另一种学习会在情境、思维习惯、处理方法等方面产生影响。这里我们要探讨的是怎样把其他科目中得到的知识内容运用到物理学的情境过程，把物理学中学到的知识拓展进其他科目的学习过程这两个层面的影响。探究同学们的知识库以及现有经验之后，有必要考虑如何运用迁移理论指导学生在促进新知识体系的建设中发挥良好作用。
例如，研究分子动力学理论具体知识情况下，同学们掌握了高中化学有关知识。必修1化学课本内第一章具体涉及到物质的划分种类问题，同学们进行探究物质成分层面具备基础。某个科目的学习能够激发其他科目学习，具有类似的积极性，这促进了它的发展，称为正迁移。再举一个例子，分析原子核的结合能过程中，根据化学反应存在的质量守恒定律，大家对核反应中“质量损失”没有过多的认知。某个学科学习关于其他学科学习具有类似的负面影响，而起干扰抑制作用的称为负迁移。为避免此负迁移，大家能够把不太容易清晰的问题放一起，对其进行区分，同时改正认知的错误。质量亏损需要说明，物体中的一小部分静态质量被转换为可用于对外做功的能量。
为合理激发同学们的正迁移同时尽量降低负迁移，物理老师必须要了解同学们的学习状况，同时要对其基于课上授课期间极易引出的问题做好准备，以确保学生在课堂教学中的学习，主体渗透的效果。每个学科间的教师要经常做到交流与探讨。同时向别的教师请教基于物理课上授课期间怎样配合其他科目知识的渗透意见，获得建议。
3.实施培养学生解决跨学科问题能力教学
（1）利用跨学科知识，设计教学情境
情境的设计源于建构主义学习论。该理论指出，学习过程不单纯把外界知识直接灌输到大脑中，属于某个情境下在学习者本身基础上提升自身经验的过程。完成意义建构的任务。某种状况下，同学的学习出现旋转式提高，同学要基于本身的认知根基利用同化与适应进行建构新型体验方式。
教学期间，采用跨学科知识的特殊性。对应的设计出和物理知识相关联的教学情境，一方面激发同学的学习兴趣，同时激发同学们的想象与创造力，使物理授课形式多样化，同时能够关联其他问题。基于科目内容的审查与巩固增强知识的转移和建构。以下是在三个部分中创建情境的示例：新课引入，新课教学和习题渗透。
新课引入情境。新课程引进的过程就是课程的初始阶段。虽然就几分钟时间，但关于本课的授课成效具有极为关键的影响。通过其他科目的跨学科内容以及结合本科目新设定的课程能够很好的吸引同学们，促进学生的思考能力以及对学习的自主性积极性，同时给同学们准备充足的想象的机会。采用各个科目间内容转移，促进同学们研究新知识同时尽可能展开出师生思维过程中的想法。举例，学习牛顿运动定律内容期间，采用某些小故事或者视频，或是和牛顿关联的模型进一步阐述这一物理学家，进而开始学习新的内容;在介绍“力的分解”这一新类时，您可以在多媒体显示动态图片或短视频的帮助下使用“迎刃而解”这一成语，通过隔墙有耳一词进一步引出波的衍射；通过近朱者赤近墨者黑一句阐述分子动理论等。
关于电场一章节的授课学习期间，笔者阐述电场基础上整合了有关物理与历史内容。阐述“场”进展过程期间，着重阐述了法拉第怎样制定“场”的概念。这使学生感到物理学和历史之间有着密切的联系，使学生能够在历史基础上自然掌握物理学进展过程。19世纪前期，电磁学快速发展，不断构成两类重要派别。安培等指明了“超距作用”看法。法拉第（Faraday）1837指明“场”的定义，提到电和磁的周围都有场。 1838年，他提出了力线的概念，并生动地描述了电场，解释了电磁的相关现象，这是物理学理论方面的重大突破。爱因斯坦给出了高度评价：“法拉第的某些思想及其伟大和大胆是无法估量的。出现了此类新领域定义，法拉第及其研究者顺利发掘全部电磁现象。形成了一项定性的定义。基于物理授课期间，文理相结合的授课把物理和历史互相融合，典型出现多个科目知识的结合。高中物理教学期间，同学们一方面能够获取物理知识，同时能够学到勇于质疑以及研究的科学精神，能够有利于增强同学们的科学与人文素质。
新课知识教学片段情境。在教学过程中，教师指导学生通过创建一定的知识片段情境找到解决问题的最佳方法，使用关联，比较，分析，总结等方式去探求到规律与真理，有助于同学们创建新知识同时让同学们养成优质的思维方式。依据物理学的特殊性，其上课过程中难免会出现别的科目的内容。设计问题的内容更为多样化，如，化学反应，数学计算，生物学体系，老师均能将其适用于物理授课过程。建立与跨学科基本内容，实际练习，科学故事以及生活经历相关的各种情境，以便学生可以理解物理原理，并在吸引思想方面发挥作用。同时，根据学生的认知水平，情境的设置还应充分考虑学术状况。例如，当谈论“圆周运动期间，研究结束线速度便迅速了解角速度的定义。跟线速度对比，角速度并不被大家熟知。很好的通过地理知识对应地球自转部分，把其作为模型。同学们思考地球自转的画面，有助于快捷熟知角速度的定义；另一个例子是在研究“磁现象磁场”时，在完成电流的磁效应之后，下一步就是学习地球的磁场。提高同学们自主学习的兴趣，同时掌握了地磁场知识后，指导同学们结合掌握的地理知识与现象，同时综合地理知识内太阳活动有关内容进行课堂扩展，吸引同学们的注意力。例如，解释地球的公转速度在近日点上快，而在远日点上则慢可与我们生活中的节气进行对应，也就是说，夏半年长，冬半年短。
习题渗透情境。源于课本上内容具有系统性与课时的约束，所以做不到把全部知识，含括生活生产紧密关联的内容都放进课本中。老师可以尝试设计对应的物理问题，有助于拓展同学学习物理的知识范围，同时把理论和实践结合起来，使各种知识想融合。处理设计的练习期间，同学们不由自主的会增加自身知识范围，同时把理论付诸于实践的过程。题型的设计或是诗词名句加入有关阐述运动物理改变的词句。老师能够通过物理模拟或简化科技的特殊问题。其或是来自生活与运输，或可以有关军事与科技的特殊问题，例如太阳能电池，磁流体发电机，磁悬浮列车，超导性等。
（2）相似概念类比
类比是指两个事物与对象的类似雷同与相似，同时基于知识相似性进行转移。孔子说过：不愤不启,不徘不发。举一隅不以三隅反,则不复也。其含义具体指类比。学生获得的知识、经验、认知结构、学习策略。物理学科的覆盖范围决定转换的效果。某部分物理中的定义与生物化学等科目中部分定义有极强的相似点。根据定义间类似性，进行学习掌握物理知识过程中，能够和其他科目内类似的定义实施类比，有利于同学们打破思维的限制。叶圣陶提到过，教学是为了不教学。我们常说的 授人以鱼不如授人以渔也是如此。
例如在机械运动一章的“简谐振动”部分，学生还不了解简谐振动的概念，因此很难理解振动周期的概念。此时，可以与其他学科中的类似概念联系起来，举例细胞和振动周期定义实施类比。细胞周期具体就是连续分裂的细胞。由一个分裂结束至下个分裂结束属于一个细胞周期。所谓的振动周期就是简谐振动结束全部振动需要的时长。老师通过细胞周期定义对比振动周期，之后把振动周期转化成连续的简谐运动对象，学生将很容易理解，并且很容易解决难点。
（3）完善学生知识结构
在物理教学中，学生的已知和未知知识是在原始基础上构建的。在总结物理内容时，可以对其他相关学科知识进行补充和改进，为提升同学们的知识体系。基于大量使用多个方法，整体的科学论交织以及不同科目有效综合，把定量与定性的方法，制定与完成目标的方法均综合一起。
物理学以及具有关联科目间的知识具有多个重叠地方。对于重复与有交叉的内容，能够构建知识框架，以有针对性的方式集成各个学科的知识，以促进不同学科之间的知识和知识的交叉、联系。
通过光的直线传播知识点解释地球昼夜交替现象。课本中关于地球的运动章节内提到昼夜更替，同时通过图3-4显示，阐述白天与晚上是如何形成。书中提到，地球本身不会发光不透明，因此同一时间，太阳仅可以照到地球二分之一，面向太阳的部分属于白天，相反背离部分是晚上。这时一些学生对此不能完全理解。老师这时就指引同学们让其想一下中学中所学的光学内容，光基于同种均匀介质内是呈现出直线传播现象,于是出现了影子、日食以及月食等现象，均是由于光直线传播现象构成。因为地球本身不透明，光沿直线传播的同时会被地球遮挡，因此光能够照耀的位置则是白天，相反是晚上。同时因地球大气层对光具有漫反射作用，造成图3-4内晨昏线以左内，显示出晚上的地区并不完全黑暗,同学们则会认为清晨与黄昏即便太阳消失,也可以观察到东西的原因。如此通过光学内容让同学们极为容易的掌握此知识。
同时分析探究原子与原子核的结构过程中，进一步分析核的结构模型以及同位素等知识，采用把与化学内容有效结合在一起的方法。从化学角度出发，同学们首先对知识充分掌握。掌握化学知识后，以此作为根基，进一步讲述物理知识。综合化学内讲述的原子结构内容对其进行掌握能够促进同学们建立理化互通的思维。
培养学生解决跨学科情境物理问题能力的教学模式是社会发展、时代变迁的需求，是一个国家教育产业发展到一定时期的必然趋势，面对学生愈发多元的发展需要，新课程改革的重要性日益显现。而无论哪一种教育策略的实施，提升学生素质以及综合解决问题的能力是其根本。物理和各学科有着密切的联系，特别是高中物理教学内容在与诸多学科中都不乏存有千丝万缕的交叉。也因此，身为物理老师更应积极、合理的运用跨学科教学，将之灵活的渗透于其教学实践当中。