民族音樂視角下初中物理跨學(xué)科教學(xué)探索

“跨學(xué)科實踐”是《義務(wù)教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱“課標”）提出的義務(wù)教育物理課程內(nèi)容五個一級主題之一。該主題涉及物理學(xué)與日常生活、工程實踐和社會發(fā)展三個二級主題。筆者基于云南風(fēng)土人情，以民族音樂《琵琶行》為線索，創(chuàng)設(shè)情境開展跨學(xué)科教學(xué)，帶領(lǐng)學(xué)生唱民歌、譜民歌、奏民歌、制作民族樂器，促進物理與語文、音樂、信息科技等學(xué)科的融合。學(xué)生在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中應(yīng)用多學(xué)科知識解釋生活現(xiàn)象，有利于樹立正確價值觀、健全品格、提升能力，傳承中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化。一、開展《琵琶行》跨學(xué)科教學(xué)可一舉多得云南是中國民族種類最多的省份，世居少數(shù)民族有25個，其民歌蘊含著濃厚的民族風(fēng)情，具有鮮明的民族特色。云南少數(shù)民族被贊譽為“會說話就會唱歌、會走路就會跳舞”。然而，云南民歌在當(dāng)今中學(xué)生中傳唱度并不高。筆者嘗試在云南民族音樂視角下開展《琵琶行》跨學(xué)科教學(xué)，為傳承云南民族文化出份力。筆者圍繞課標要求的“物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四方面素養(yǎng)目標，聚焦云南具有代表性的民歌和民族樂器來設(shè)計關(guān)鍵問題，讓學(xué)生在解決問題的過程中了解“運動和相互作用”主題下的“機械運動和力”和“聲和光”對日常生活、社會發(fā)展的影響，并開展民族樂器制作和改進活動，初步體驗物理與工程技術(shù)的跨學(xué)科實踐（見表1）。立足物理學(xué)科，筆者引導(dǎo)學(xué)生在項目活動中回歸生活、融入社會，不僅能使其學(xué)習(xí)工程技術(shù)、信息技術(shù)，而且能提高文學(xué)和藝術(shù)素養(yǎng)。二、多維度融合實踐促進學(xué)生能力與素養(yǎng)提升（一）物理與日常生活融合，情境再現(xiàn)，現(xiàn)場演繹《琵琶行》愛因斯坦說，興趣是最好的老師。處于青春期的學(xué)生喜歡自彈自唱，筆者基于此創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)他們以物理視角認識“運動和相互作用”，使其了解身邊的運動形式，理解聲、光、力、運動的含義，初步形成“運動和相互作用”相關(guān)觀念。情境一：合作演繹物理視角下的《琵琶行》。全班學(xué)生聲情并茂地齊誦《琵琶行》，其中兩人上臺飾演“夜送客”。使用教學(xué)一體機配音：潯陽江頭夜送客，楓葉荻花秋瑟瑟。主人下馬客在船，舉酒欲飲無管弦。醉不成歡慘將別，別時茫茫江浸月。忽聞水上琵琶聲……此時琵琶聲響起。甲學(xué)生用吉他彈唱《琵琶行》，和著節(jié)拍從教室最后一排走向講臺，并講解從教室后排走到臺上過程中的物理知識：以其他學(xué)生為參照物，甲是運動的；以吉他為參照物，甲是靜止的。甲撥動琴弦，吉他發(fā)聲，這說明聲音是因物體振動而產(chǎn)生的。吉他聲由空氣傳到耳朵里，大家就聽到了聲音。其他學(xué)生看到甲走上臺，說明有反射光進入他們的眼睛。甲用力撥動吉他弦，手感到疼痛，說明力的作用是相互的。一個小小的場景涉及初中物理的運動學(xué)、力學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)等相關(guān)知識，說明物理來源于生活。情境二：乙同學(xué)飾演琵琶女，“猶抱琵琶半遮面”，“轉(zhuǎn)軸撥弦三兩聲”。筆者不斷挖掘初中物理課程資源，引領(lǐng)學(xué)生“另眼看物理”。選取的素材通俗且富有趣味性和民族性，為抽象的物理平添了別樣的味道。乙同學(xué)抱著琵琶從大屏后面走出，作“猶抱琵琶半遮面”狀。半遮面的原因是琵琶是不透明物體，而光在同種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的，所以其他人看不到乙同學(xué)的臉?！稗D(zhuǎn)軸撥弦三兩聲”，琵琶弦由于振動發(fā)出聲音。撥動了三兩下，發(fā)出三兩聲，這說明振動停止發(fā)聲也停止。情境三：琵琶彈奏“大弦嘈嘈如急雨，小弦切切如私語。嘈嘈切切錯雜彈，大珠小珠落玉盤”，小組合作交流討論其物理含義。筆者用大屏展示彈奏細節(jié)，讓學(xué)生分組交流討論各場景中的物理現(xiàn)象。在臺上領(lǐng)學(xué)，一起分析其中的物理原理，以實際行動傳承中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，回味古詩詞的旋律，感受發(fā)聲體的大小、粗細、松緊的改變對音調(diào)的影響。（二）物理與工程技術(shù)跨學(xué)科融合，異器同奏，解析物理視角下的《琵琶行》筆者將《琵琶行》中的經(jīng)典名句譜成云南民歌，并讓學(xué)生用不同樂器演奏。五名學(xué)生用自制的笛子、鼓、三弦、排簫、二胡在臺上演奏自譜版《琵琶行》，與此同時其他學(xué)生在臺下用豎笛合奏（掃碼看視頻）。臺上的學(xué)生逐一展示、試奏、解釋自制樂器的發(fā)聲原理及蘊含的物理知識。臺下的學(xué)生觀看表演并從物理視角感受民族樂器、民族音樂的魅力。1.展示自制樂器笛子丙同學(xué)現(xiàn)場吹奏自制笛子，發(fā)現(xiàn)響度變化并不明顯——盡管用很大的力吹笛子，響度依然很小。筆者讓學(xué)生將市面上的笛子與學(xué)生自制笛子進行對比。他們發(fā)現(xiàn)市面上的笛子有笛膜，還有一個孔，決定對自制笛子進行改進。笛子的發(fā)聲原理：笛子是靠吹奏者呼出的氣流與吹孔的邊棱碰撞而發(fā)出聲音的，具體來說就是演奏者通過風(fēng)門將氣流呼出，呼出的氣流撞擊吹孔前沿壁，被邊棱分成向內(nèi)、向外二股氣流。氣流50%進入笛內(nèi)，另外50%在笛外，這樣笛子就會發(fā)出“基音”。演奏者呼出氣流的粗細、快慢，以及氣流與笛子吹孔的角度，直接影響笛腔內(nèi)空氣柱長短粗細的變化，造成竹笛音調(diào)發(fā)生變化。2.展示自制樂器燈罩鼓丁同學(xué)手持自制燈罩（模擬鼓）進行解說并演奏。學(xué)生發(fā)現(xiàn)敲擊鼓面和鼓邊發(fā)出聲音的音調(diào)不同。筆者示范敲擊非洲鼓與學(xué)生自制鼓。學(xué)生發(fā)現(xiàn)非洲鼓發(fā)出咚噠咚噠、咚咚噠的聲音，鼓面音調(diào)低，鼓邊音調(diào)高，這與鼓振動頻率有關(guān)。鼓的發(fā)音原理是擊打張緊的皮膜使之發(fā)生逐漸衰減的振動，振動頻率與皮膜的張緊度有關(guān)，還與皮膜面積有關(guān)，其頻率在40～300Hz。3.展示自制樂器三弦戊同學(xué)手持自制三弦。同時，筆者展示市面上的三弦，并讓學(xué)生思考如何改進自制的三弦。學(xué)生對比后發(fā)現(xiàn)，自制三弦松緊不可調(diào)、三根弦粗細相同、沒有音筒而是用一個簡單的水桶蓋代替。要改進自制三弦，可以在材質(zhì)、弦的粗細松緊方面下功夫。三弦的發(fā)聲原理是演奏者撥動琴弦，使得琴弦振動通過琴碼傳遞到蟒皮，造成聲波在兩面蟒皮和琴鼓間來回振動。4.展示自制樂器排簫己同學(xué)現(xiàn)場吹奏排簫，并講解其發(fā)聲原理：排簫靠氣流與吹孔邊緣摩擦，造成空氣振動而發(fā)出聲音，聲音高低取決于空氣柱長短。在演奏排簫的時候，氣流會從吹口上方飄過，從而撞擊到簫管的內(nèi)壁，繼而發(fā)生振動，便產(chǎn)生聲音。5.展示自制樂器二胡庚同學(xué)簡介自制的二胡，“它主要由塑料瓶子、衣架、塑料管子和筷子及尼龍繩自制而成”。顧名思義二胡就是因為它有兩根弦而得名。學(xué)生發(fā)現(xiàn)，自制的二胡演奏起來聲音很小，音調(diào)變化也不大。學(xué)生對比市面上的二胡后，發(fā)現(xiàn)原因在于弦的材質(zhì)及二胡的音筒比較粗糙。如果增加薄膜來代替蟒皮，將二胡的弦換成粗細不同的鐵絲，演奏效果會更好。由于二胡依賴手推動弓毛摩擦琴弦，傳達琴弦的振動，再由蟒皮推動紙盤音節(jié)發(fā)出聲音，故蟒皮的厚薄、松緊起重要作用。筆者讓學(xué)生制作并展示樂器，體會實踐是檢驗真理的唯一標準，培養(yǎng)其信息提取與處理的能力。在所獲取的有用信息之間，建立符合學(xué)科邏輯的關(guān)聯(lián)，讓學(xué)生感受自制樂器帶來的成就感，增強從物理和民族音樂學(xué)的視角認識周圍事物的意識，初步嘗試物理與工程技術(shù)跨學(xué)科融合。（三）物理與社會發(fā)展融合，走近民族樂器視角下的《琵琶行》筆者帶領(lǐng)學(xué)生用云南的民族樂器葫蘆絲、巴烏演繹自譜版《琵琶行》中的名句。筆者先播放老藝術(shù)家演奏的視頻，讓全班學(xué)生合著節(jié)拍一起演唱：千呼萬喚始出來，猶抱琵琶半遮面……嘈嘈切切錯雜彈，大珠小珠落玉盤……接著，筆者現(xiàn)場利用葫蘆絲、巴烏分別吹奏一段小曲，并讓學(xué)生上臺體驗。筆者示范演奏，讓學(xué)生體會到云南民族樂器簡單易學(xué)，并將葫蘆絲、巴烏拆開讓學(xué)生觀察，引導(dǎo)他們發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。筆者分別用葫蘆絲和巴烏演奏同一曲子，讓學(xué)生從物理視角解釋其發(fā)聲原理。學(xué)生查閱資料并現(xiàn)場對比后發(fā)現(xiàn)，巴烏和葫蘆絲的主管相同，不同之處在于葫蘆絲比巴烏多了一個大葫蘆和兩根副管。用葫蘆絲演奏，給人一種飄逸的感覺，而巴烏之音則較為渾厚。大的、低音的葫蘆絲和巴烏相比，兩者音色比較接近，尤其是在低音區(qū)域。由于巴烏沒有高音附管和低音附管，因此不能用于演奏和聲。巴烏主要流行于彝族、哈尼族、傣族、佤族、布朗族、苗族等民族之中，哈尼族稱各比，彝族稱比魯或烏勒，侗族稱拜等。巴烏常用于獨奏，也可以為歌曲或說唱伴奏。傳統(tǒng)優(yōu)美的音色源自制作上的世代傳承、發(fā)展創(chuàng)新、探索研究，現(xiàn)今已摸索出用竹片作為標尺做出不同調(diào)子的葫蘆絲。按照這樣的標尺制作出的葫蘆絲音色和調(diào)子，音色具有輕、飄、柔的特點。中學(xué)是學(xué)生價值觀念養(yǎng)成的關(guān)鍵時期。教師引領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)民族樂器葫蘆絲、巴烏的制作與演奏方法，對他們認同、珍視和傳承民族文化有積極意義。筆者讓學(xué)生結(jié)合初中物理中“聲音的世界”的相關(guān)知識，演奏民族音樂，對民族樂器葫蘆絲與巴烏進行比較，進而感受、分析兩種樂器的發(fā)聲原理。課標指出：遵循初中學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律，貼近學(xué)生生活，關(guān)注學(xué)生成長點，以具體事實、鮮活案例、生活經(jīng)驗和基本概念等引導(dǎo)學(xué)生，有利于學(xué)生理性思考。這樣，學(xué)生對物體發(fā)聲原理知其然，也知其所以然。（四）物理與信息科技跨學(xué)科融合，復(fù)活古畫中的《琵琶行》筆者帶領(lǐng)學(xué)生利用多媒體技術(shù)復(fù)活《琵琶行》中的古畫面，讓學(xué)生走進古畫意境，理解《琵琶行》。筆者借助動漫視頻，展示古畫復(fù)活的細節(jié)，每句詩文對應(yīng)一幅古畫，讓學(xué)生身臨其境去感受。學(xué)生觀看動漫視頻，探究古畫中的物理學(xué)知識，嘗試用思維導(dǎo)圖繪制初中物理知識網(wǎng)絡(luò)。筆者播放有文本意境的動漫，引導(dǎo)學(xué)生揭示其中的物理奧秘。學(xué)生分組交流合作，并利用大屏?xí)鴮?、勾畫并現(xiàn)場總結(jié)、匯報。學(xué)生學(xué)習(xí)了聲、光、力等知識，以及古代詩歌和民族音樂，不僅鞏固了初中物理知識，而且對云南民族音樂、民族樂器有了更多了解。學(xué)生意識到應(yīng)該繼承和發(fā)揚民族音樂，不應(yīng)該將它們遺留在歷史的長河里。筆者點評：演奏好云南的民族樂器二胡、三弦難度較大，但是制作和改進二胡和三弦并理解其發(fā)聲原理大家做到了。本人學(xué)習(xí)吹奏葫蘆絲、巴烏也是從零基礎(chǔ)開始的，僅僅用一個假期就從“音樂小白”成為吹奏小曲的樂手，相信同學(xué)們也一定能學(xué)會吹奏，并深入了解云南民族樂器。從“古詩中來”到“古畫中去”，再到“動漫世界中去”，如此引導(dǎo)就是為了實現(xiàn)古代文化與現(xiàn)代藝術(shù)交融，讓同學(xué)們感受中國傳統(tǒng)文化的博大精深。作業(yè)（任選一項）：①從初中物理中選擇一個主題，改編成云南民歌，并錄制視頻上傳平臺。②嘗試制作一件云南民族樂器，并記錄制作過程。③部分同學(xué)口述各樂器發(fā)聲原理。課程升級：布置不同類型作業(yè)。后續(xù)，筆者利用個人視頻號、公眾號、抖音號等自媒體，展示學(xué)生作品并轉(zhuǎn)發(fā)到學(xué)生家長群。筆者開展跨學(xué)科教學(xué)的宗旨就是：堅持核心素養(yǎng)導(dǎo)向，通過正向評價引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)發(fā)展，關(guān)注學(xué)生個體差異，幫助學(xué)生建立信心，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和“內(nèi)驅(qū)力”，充分發(fā)揮評價的育人功能。三、寓教于樂，以文化人，事半功倍在上述案例中，教師采用多種方式教學(xué)，合理運用信息技術(shù)，注重時代性，加強與生產(chǎn)生活、社會發(fā)展及科技進步的聯(lián)系，凸顯我國科技成就，引導(dǎo)學(xué)生增強文化自信，樹立科技強國的遠大理想。教學(xué)中，教師注重科學(xué)探究，堅持問題導(dǎo)向，創(chuàng)設(shè)真實問題