周倩

摘? ?要：以核心素養(yǎng)和建構(gòu)主義理論為指導(dǎo)，通過(guò)備教材、析學(xué)情、設(shè)目標(biāo)、研過(guò)程四個(gè)部分設(shè)計(jì)符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展水平的教學(xué)方案，有機(jī)整合相關(guān)學(xué)科的教育內(nèi)容，進(jìn)行項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)，以期達(dá)到學(xué)生在科學(xué)探究中獲取并應(yīng)用知識(shí)、訓(xùn)練并發(fā)散思維、培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的目的。以“行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律”新課教學(xué)為例，證明“跨學(xué)科－項(xiàng)目式”教學(xué)設(shè)計(jì)不僅促使教師專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)的發(fā)展也落實(shí)學(xué)生全面素養(yǎng)的提高。

關(guān)鍵字：核心素養(yǎng)；跨學(xué)科教學(xué)；項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；教學(xué)設(shè)計(jì)

1? “跨學(xué)科-項(xiàng)目式”教學(xué)背景

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》指出，普通高中的培養(yǎng)目標(biāo)是進(jìn)一步提升學(xué)生綜合素質(zhì)，著力發(fā)展核心素養(yǎng)，使學(xué)生具有科學(xué)文化素養(yǎng)和終身學(xué)習(xí)能力，具有自主發(fā)展能力和溝通能力[ 1 ]。在現(xiàn)有的課程體系下，教師在單科教學(xué)中有目的地關(guān)聯(lián)其他學(xué)科開(kāi)展跨學(xué)科教學(xué)，促進(jìn)學(xué)科交叉與融合，可以拓展學(xué)生的科學(xué)思維，發(fā)展學(xué)生的綜合素質(zhì)。課標(biāo)還提出要進(jìn)一步精選學(xué)科內(nèi)容，重視以學(xué)科大概念為核心，使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，以主題為引領(lǐng)，使課程內(nèi)容情境化，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)[ 1 ]。無(wú)論從課標(biāo)的明確要求還是學(xué)生的發(fā)展規(guī)劃來(lái)看，均表現(xiàn)出教育教學(xué)對(duì)跨學(xué)科研究、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的客觀需求。

2? “跨學(xué)科-項(xiàng)目式”教學(xué)概述

跨學(xué)科教學(xué)以物理學(xué)科為主導(dǎo)，在科學(xué)探究中結(jié)合其他學(xué)科概念規(guī)律和方法進(jìn)行物理問(wèn)題解決；項(xiàng)目式學(xué)習(xí)源于杜威的“做中學(xué)”教育思想，以建構(gòu)主義理論為指導(dǎo)，創(chuàng)設(shè)有利于學(xué)生知識(shí)建構(gòu)的學(xué)習(xí)情境，利用開(kāi)放性探究活動(dòng)開(kāi)展教學(xué)。與常規(guī)教學(xué)相比，“跨學(xué)科-項(xiàng)目式”教學(xué)是一種探究性學(xué)習(xí)模式，該模式下課堂的生成性強(qiáng)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性和學(xué)習(xí)積極性，旨在提升科學(xué)思維和科學(xué)探究素養(yǎng)。在“跨學(xué)科-項(xiàng)目式”學(xué)習(xí)的教學(xué)模式下，教學(xué)設(shè)計(jì)可著重于備教材、析學(xué)情、設(shè)目標(biāo)、研過(guò)程四個(gè)部分。

2.1? 剖析教材內(nèi)容，探尋跨學(xué)科切入點(diǎn)

各學(xué)科之間并非彼此獨(dú)立，在備課過(guò)程中需要全面剖析教材，根據(jù)教材內(nèi)容聯(lián)系相關(guān)學(xué)科的知識(shí)、方法或原理來(lái)輔助教學(xué)，進(jìn)而探索出合適的切入點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。比如物理魯科版必修二中的天體運(yùn)動(dòng)知識(shí)，從教學(xué)進(jìn)度來(lái)看，該部分內(nèi)容在地理學(xué)科中是比物理學(xué)科先學(xué)習(xí)的，而其中用到的“橢圓”軌道相關(guān)知識(shí)在數(shù)學(xué)學(xué)科中卻還沒(méi)有學(xué)習(xí)，故新課引入可優(yōu)選地理學(xué)科相關(guān)情境進(jìn)行。

2.2? 分析學(xué)生學(xué)情，創(chuàng)設(shè)項(xiàng)目式教學(xué)情境

教學(xué)設(shè)計(jì)中以學(xué)生為主體，由學(xué)生的發(fā)展需要確定教學(xué)方式：高中生正處于身心發(fā)展的動(dòng)態(tài)階段，創(chuàng)設(shè)項(xiàng)目式教學(xué)情境可有效利用其旺盛的精力和強(qiáng)烈的好奇心營(yíng)造課堂學(xué)習(xí)探究的氛圍。這就要求備課時(shí)教師需要充分了解學(xué)生，結(jié)合學(xué)生跨學(xué)科知識(shí)基礎(chǔ)和生活經(jīng)驗(yàn)，比較關(guān)聯(lián)科目的學(xué)習(xí)情況，應(yīng)用項(xiàng)目探究引導(dǎo)學(xué)生在原有認(rèn)知的基礎(chǔ)上建構(gòu)新概念。

2.3? 遵循課標(biāo)要求，確定綜合型教學(xué)目標(biāo)

高中物理課程從學(xué)科核心素養(yǎng)出發(fā)，提煉物理學(xué)科育人價(jià)值。對(duì)于教材的主體內(nèi)容來(lái)說(shuō)，學(xué)生能學(xué)習(xí)到物理觀念顯性知識(shí)。課標(biāo)要求學(xué)生在建構(gòu)物理觀念的同時(shí)，以知識(shí)為載體體驗(yàn)科學(xué)探究過(guò)程，應(yīng)用跨學(xué)科的研究方法比如數(shù)學(xué)的估算、作圖、信息的收集和處理等解決問(wèn)題，科學(xué)思維應(yīng)得到有效訓(xùn)練。一份良好的教學(xué)設(shè)計(jì)必然是科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等隱性知識(shí)滲透在物理觀念的獲取過(guò)程中的，因此教學(xué)設(shè)計(jì)需遵循課標(biāo)要求，確定相互促進(jìn)、有機(jī)統(tǒng)一的教學(xué)目標(biāo)。

2.4? 圍繞核心概念，設(shè)計(jì)生成性教學(xué)過(guò)程

教學(xué)過(guò)程由新課引入、新課教學(xué)以及總結(jié)三個(gè)環(huán)節(jié)組成?！翱鐚W(xué)科-項(xiàng)目式”教學(xué)模式在新課引入時(shí)，以緊密聯(lián)系生活、社會(huì)、科技發(fā)展的情境出發(fā)，針對(duì)所跨學(xué)科內(nèi)容特點(diǎn)，生成與物理學(xué)科內(nèi)容相關(guān)的項(xiàng)目。新課教學(xué)則通過(guò)教師的引導(dǎo)，學(xué)生在項(xiàng)目探究中在原有認(rèn)知基礎(chǔ)上通過(guò)“同化”“順應(yīng)”構(gòu)建出新的知識(shí)，不僅獲得物理概念及規(guī)律，也對(duì)關(guān)聯(lián)學(xué)科知識(shí)、方法做了復(fù)習(xí)鞏固和應(yīng)用，促進(jìn)學(xué)科的交叉與融合。最后由學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目的小結(jié)，進(jìn)而對(duì)這堂課的知識(shí)、方法和感受進(jìn)行交流分享。

3? “跨學(xué)科-項(xiàng)目式”教學(xué)案例

應(yīng)用“跨學(xué)科-項(xiàng)目式”教學(xué)模式，對(duì)物理魯科版必修二4.1“天地力的綜合：萬(wàn)有引力定律”第一課時(shí)“行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律”進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。

3.1? 教學(xué)內(nèi)容分析

教材第四章“萬(wàn)有引力定律與航天”重在介紹天文學(xué)的發(fā)展歷程、萬(wàn)有引力定律建立的過(guò)程。本節(jié)課內(nèi)容是該章第一單元的開(kāi)篇，在單元教學(xué)中起到開(kāi)門(mén)磚的作用。學(xué)生對(duì)天體的運(yùn)動(dòng)充滿好奇但又覺(jué)得難以理解。因此，跨學(xué)科教學(xué)模式可利用初中學(xué)過(guò)的地理知識(shí)，用唯美的冬奧會(huì)倒計(jì)時(shí)視頻作為切入點(diǎn)，將二十四節(jié)氣視作課堂的研究項(xiàng)目貫穿始終，結(jié)合機(jī)械能守恒知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生得出行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。

3.2? 學(xué)情分析

對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)本節(jié)內(nèi)容是抽象、生疏，甚至無(wú)法去感知的。但是初中學(xué)習(xí)過(guò)的地理知識(shí)讓學(xué)生對(duì)天體的運(yùn)動(dòng)軌道有基本的了解。在學(xué)習(xí)本節(jié)前學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了機(jī)械能有關(guān)知識(shí)以及圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)知識(shí)。學(xué)生對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)還不明白，因此利用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、科學(xué)探究的方式，在前概念的基礎(chǔ)上，逐步拓展學(xué)習(xí)開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律，同時(shí)進(jìn)一步提高其他學(xué)科的學(xué)習(xí)能力例如提升學(xué)生數(shù)學(xué)圖表學(xué)習(xí)、估算能力。

3.3? 教學(xué)目標(biāo)

（1）物理觀念

了解古代天文學(xué)的發(fā)展歷程及取得的成就，知道開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)三大定律內(nèi)容，會(huì)用行星定律解釋項(xiàng)目中出現(xiàn)的有關(guān)現(xiàn)象，會(huì)用周期定律計(jì)算行星運(yùn)行軌道半徑或周期。

（2）科學(xué)思維

能利用教材上的表4-1的偏心率數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)化行星運(yùn)動(dòng)軌跡，能分析表4-1，找出數(shù)據(jù)中的規(guī)律，能用估算的方法計(jì)算軌道及周期問(wèn)題。結(jié)合二十四節(jié)氣項(xiàng)目分析、推理得出行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。能使用簡(jiǎn)單和直接的證據(jù)表達(dá)自己的觀點(diǎn)，具有質(zhì)疑和創(chuàng)新的意識(shí)。

（3）科學(xué)探究

能在項(xiàng)目式課堂探究中思考二十四節(jié)氣等現(xiàn)象，提出物理問(wèn)題。能根據(jù)已有知識(shí)，合理猜想。能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，得到初步的結(jié)論。

（4）科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

認(rèn)識(shí)到物理學(xué)是基于人類(lèi)有意識(shí)的探究而形成的對(duì)自然現(xiàn)象的描述與解釋。通過(guò)對(duì)“冬至近夏至遠(yuǎn)”等和生活經(jīng)驗(yàn)有沖突的問(wèn)題進(jìn)行探究，保持對(duì)物理的學(xué)習(xí)興趣，能與他人交流合作。

3.4? 教學(xué)過(guò)程

結(jié)合“跨學(xué)科-項(xiàng)目式”教學(xué)理論，教學(xué)流程如圖1所示：

（1）視頻引入

在課堂引入部分，通過(guò)播放冬奧會(huì)倒計(jì)時(shí)視頻（節(jié)氣），將二十四節(jié)氣的變化與天體運(yùn)動(dòng)知識(shí)建立聯(lián)系，把近期熱點(diǎn)話題轉(zhuǎn)化為可探究的問(wèn)題，訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維。導(dǎo)入部分應(yīng)用真實(shí)且富有挑戰(zhàn)性的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，可有效利用學(xué)生旺盛的精力和強(qiáng)烈的好奇心營(yíng)造課堂學(xué)習(xí)探究的氛圍。

（2）探究一：開(kāi)普勒第一定律

問(wèn)題1：解釋二十四節(jié)氣產(chǎn)生的原因，并畫(huà)圖說(shuō)明。從二十四節(jié)氣的產(chǎn)生原因看，地球圍繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)，還是太陽(yáng)圍繞地球轉(zhuǎn)？

小組內(nèi)部討論節(jié)氣變化原因并選出認(rèn)為正確的圖像，全班選擇兩組上臺(tái)展示并說(shuō)明。通過(guò)學(xué)生的表述，教師可以了解學(xué)生在地理學(xué)科對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)程度，逐步把學(xué)生從錯(cuò)誤的主觀認(rèn)識(shí)引導(dǎo)到正確的客觀事實(shí)上，進(jìn)而得出軌道定律。

（3）探究二：開(kāi)普勒第二定律

問(wèn)題2：從二十四節(jié)氣的形成圖看，近日點(diǎn)的季節(jié)是冬季，遠(yuǎn)日點(diǎn)的季節(jié)是夏季，這說(shuō)明了什么問(wèn)題？

大部分學(xué)生對(duì)此還是感到迷惑，教師引導(dǎo)學(xué)生自主探究真相，獨(dú)立動(dòng)手操作：在紙上，用1 cm代表100×109 m，按比例畫(huà)出地球繞太陽(yáng)的橢圓軌道主軸，并標(biāo)注兩個(gè)焦點(diǎn)和地球的近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)。根據(jù)主軸圖對(duì)問(wèn)題2進(jìn)行思考，學(xué)生會(huì)得出橢圓軌道近似為圓軌道，因此太陽(yáng)是否直射才是影響季節(jié)主要因素。

針對(duì)訓(xùn)練1：查閱書(shū)本表4-1，在什么情況下可以將行星運(yùn)動(dòng)看成是“繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)”。試計(jì)算海王星距太陽(yáng)的距離是地球距太陽(yáng)距離的多少倍？針對(duì)訓(xùn)練將物理知識(shí)與數(shù)學(xué)估算有效結(jié)合，體現(xiàn)了學(xué)科交叉性，很好地訓(xùn)練了學(xué)生讀取信息和處理數(shù)據(jù)的能力，提升了估算能力。

問(wèn)題3：科學(xué)猜想：行星運(yùn)動(dòng)軌跡是橢圓，行星在近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)的繞行速度相同嗎？猜想的依據(jù)是什么？

教師要引導(dǎo)學(xué)生有根據(jù)地猜想，小組內(nèi)部討論后由組員代表進(jìn)行本組觀點(diǎn)闡釋。學(xué)生能使用簡(jiǎn)單和直接的證據(jù)表達(dá)自己的觀點(diǎn)，具有質(zhì)疑和創(chuàng)新的意識(shí)。通過(guò)能量守恒等知識(shí)得出面積定律。

（4）查閱圖表：開(kāi)普勒第三定律

問(wèn)題4：查閱書(shū)本表4-1，對(duì)哪些數(shù)據(jù)感興趣？能得出什么規(guī)律？談?wù)効捶ā?/p>

學(xué)生在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)，直觀地得到離中心天體越遠(yuǎn)，周期越大的規(guī)律。經(jīng)過(guò)教師引導(dǎo)，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步整理計(jì)算，得出初步的結(jié)論——周期定律。

針對(duì)訓(xùn)練2：2006年9月，國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)將冥王星從太陽(yáng)系的九大行星中剔除。冥王星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期約248年，它的軌道半徑是多少？

針對(duì)訓(xùn)練3：2021年10月16日0時(shí)23分，搭載神舟十三號(hào)載人飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火升空。順利將翟志剛、王亞平、葉光富3名航天員送入太空。它每90分鐘繞行地球一周，能計(jì)算它的軌道半徑嗎？

利用針對(duì)訓(xùn)練鞏固提升學(xué)生的數(shù)學(xué)圖表學(xué)習(xí)、快速估算能力，并且得出周期定律僅適用于同一中心天體。

（5）總結(jié)提升

每個(gè)小組結(jié)合以上探究結(jié)果得出開(kāi)普勒三大定律（畫(huà)出草圖并表述）。教師充分肯定學(xué)生的表現(xiàn)并對(duì)小組布置一定的任務(wù)：繼續(xù)查閱資料和走訪，了解二十四節(jié)氣在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用及民間相關(guān)習(xí)俗；查找并欣賞有關(guān)節(jié)氣的詩(shī)歌。地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，需要力維持嗎？如果需要，是什么力？完成書(shū)本作業(yè)第5題。

4? 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合教學(xué)案例反思，從教師素質(zhì)發(fā)展的角度看，在“跨學(xué)科-項(xiàng)目式”教學(xué)中，教師必須自身對(duì)所教知識(shí)是有充分認(rèn)識(shí)的，不僅要把握這部分內(nèi)容在物理學(xué)科和關(guān)聯(lián)學(xué)科中的作用和地位，注重學(xué)科之間的溝通和聯(lián)系，還要生成一個(gè)情境式探究項(xiàng)目。這增大了備課廣度和難度，有助于教師自我素質(zhì)的提升。從學(xué)科素養(yǎng)培育的角度看，“跨學(xué)科-項(xiàng)目式”教學(xué)強(qiáng)調(diào)課堂的生成性：學(xué)生在跨學(xué)科情境中，構(gòu)建系統(tǒng)性知識(shí)，實(shí)現(xiàn)能力的遷移與運(yùn)用；在項(xiàng)目中經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，科學(xué)思維得到訓(xùn)練，科學(xué)態(tài)度與責(zé)任得到培養(yǎng)，促使全面素養(yǎng)的提高。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：人民教育出版社，2020.