校本課程開發(fā)的統(tǒng)整視域及其策略

張建春

摘要：實(shí)踐課程和活動(dòng)課程是新時(shí)期教學(xué)改革和開拓的新領(lǐng)域，筆者統(tǒng)整學(xué)校特色建設(shè)與校本課程構(gòu)建，打通學(xué)科內(nèi)部的知識(shí)聯(lián)系，進(jìn)行校本課程開發(fā)。形成如下建構(gòu)策略：一是圍繞一個(gè)中心原理將書本知識(shí)與實(shí)驗(yàn)操作、課堂教學(xué)與社會(huì)現(xiàn)象有機(jī)統(tǒng)整；二是統(tǒng)整地理、物理、數(shù)學(xué)和語文等學(xué)科知識(shí)；三是將學(xué)生的思維引力始終吸附在對(duì)“司空見慣現(xiàn)象”的剖析、批判、再認(rèn)知上，將探究興趣恒久保持于“知識(shí)內(nèi)容引起的”、“自然現(xiàn)象激發(fā)”的土壤中，生發(fā)內(nèi)生原始的學(xué)習(xí)動(dòng)力。本文以《神奇的對(duì)流現(xiàn)象》為例，說明我校校本課程開發(fā)的思路及其實(shí)踐效果。

關(guān)鍵詞：校本課程；特色建設(shè)；統(tǒng)整策略

中圖分類號(hào)：G633.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2016）05-040-3

一、基本原則

校本課程的開發(fā)原則是將環(huán)境教育與科學(xué)活動(dòng)結(jié)合成為特色發(fā)展的重要生長點(diǎn)、創(chuàng)新點(diǎn)和發(fā)展點(diǎn)。在自然中尋找科學(xué)的原型、在生活中探究科學(xué)的魅力，抽取自然現(xiàn)象中蘊(yùn)含的科學(xué)規(guī)律，提升自然現(xiàn)象的科學(xué)與課程價(jià)值。

對(duì)流現(xiàn)象司空見慣，對(duì)流是指流體內(nèi)部的分子運(yùn)動(dòng)，是物質(zhì)、能量傳遞的主要模式，是太陽傳遞物質(zhì)和能量的基礎(chǔ)。熱對(duì)流是地球上“幾種意義重大場(chǎng)面壯觀的現(xiàn)象的基礎(chǔ)”（《探索復(fù)雜性》四川教育出版社，2010年4月第3版P6）。比利時(shí)科學(xué)家G.尼科里斯和I.普利高津?qū)ⅰ盁釋?duì)流”作為物理學(xué)中自組織現(xiàn)象的范例進(jìn)行分析探索復(fù)雜性，進(jìn)而構(gòu)建耗散結(jié)構(gòu)理論，該理論與協(xié)同論、突變論并稱為現(xiàn)代科學(xué)方法論的“新三論”。打破自然科學(xué)各門類之間乃至自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)之間的壁壘，再次點(diǎn)燃科學(xué)革命之火。

“對(duì)流現(xiàn)象”在大氣圈、水圈，乃至巖石圈內(nèi)都廣泛存在。大氣環(huán)流和大洋環(huán)流決定著大范圍短中期天氣變化，地幔大規(guī)模的熱對(duì)流運(yùn)動(dòng)誘發(fā)大陸板塊運(yùn)動(dòng)從而引發(fā)火山、地震等地質(zhì)災(zāi)害。生活中對(duì)流現(xiàn)象也隨處可見，如祭祀時(shí)燒紙錢時(shí)形成的熱力環(huán)流、夏天海邊的同學(xué)會(huì)感受到白天吹向陸地的海風(fēng)、晚上吹向海洋的陸風(fēng)等。通過考察、建模、想象等過程使同學(xué)們感受到自然賜予的靈感和科學(xué)帶來的魅力。

二、活動(dòng)目標(biāo)

1.學(xué)生通過觀察、實(shí)驗(yàn)、建模，驗(yàn)證對(duì)流現(xiàn)象的普遍存在性以及其中蘊(yùn)含的科學(xué)價(jià)值、科學(xué)規(guī)律對(duì)自然和社會(huì)現(xiàn)象的解釋力。（過程與方法）

2.在探索對(duì)流現(xiàn)象及其背后蘊(yùn)藏的科學(xué)規(guī)律過程中，培養(yǎng)學(xué)生敏銳的觀察力，以及基于自然現(xiàn)象歸納科學(xué)規(guī)律、基于規(guī)律解釋、解決實(shí)際問題的實(shí)踐創(chuàng)新能力。（知識(shí)與技能）

3.通過本活動(dòng)使學(xué)生養(yǎng)成親近自然、關(guān)注現(xiàn)象、挖掘規(guī)律的思維習(xí)慣和行為偏好，形成愛自然、愛科學(xué)的情感態(tài)度，樹立自然乃科學(xué)之母的價(jià)值觀。（情感態(tài)度價(jià)值觀）

三、活動(dòng)過程

（一）大氣對(duì)流

知識(shí)背景：

大氣中的一團(tuán)空氣在熱力或動(dòng)力作用下的垂直上升運(yùn)動(dòng)。通過大氣對(duì)流可以使對(duì)流層大氣高低層之間的物質(zhì)與熱量發(fā)生交換，對(duì)流還使水汽凝結(jié)可能產(chǎn)生降水。大氣對(duì)流分為熱力對(duì)流和動(dòng)力對(duì)流。熱力作用下的大氣對(duì)流是指一團(tuán)空氣的密度小于環(huán)境空氣的密度，因而它所受的浮力大于重力形成的上升運(yùn)動(dòng)。雷陣雨即是熱力對(duì)流所致。動(dòng)力作用下大氣對(duì)流主要是指在氣流水平輻合或地形阻擋所形成的上升運(yùn)動(dòng)。鋒面雨和地形雨即是動(dòng)力對(duì)流所致。

觀看視頻：首先我們觀看一段“大氣熱對(duì)流”視頻。

頭腦風(fēng)暴：請(qǐng)同學(xué)們舉出“生活中的對(duì)流現(xiàn)象”。

生1：春節(jié)祭祖燒紙錢時(shí)會(huì)發(fā)生對(duì)流現(xiàn)象。

師評(píng)：祭祖是中國的傳統(tǒng)美德，但燒紙錢不利于環(huán)保，我們應(yīng)該選擇與環(huán)境友好、對(duì)先人更有意義的祭祖方式。

生2：冬天生爐子會(huì)使屋子暖和起來。

……

實(shí)驗(yàn)演示：接下來我們來做一個(gè)熱力對(duì)流實(shí)驗(yàn)。

在一個(gè)相對(duì)密閉的玻璃屋中一邊放一支蠟燭，一邊放一個(gè)冰塊，點(diǎn)燃蠟燭后將一根羽絨放在上面，觀察羽絨的運(yùn)動(dòng)軌跡。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：請(qǐng)同學(xué)們分析觀察結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)改進(jìn)：

生1：將蠟燭改為一支點(diǎn)燃的香煙，然后看煙跡，比羽絨軌跡更簡(jiǎn)單。

生2：熱源可以改為電爐或者一塊燃燒的煤炭，熱量更大，對(duì)流更顯著。

……

思維建模：（聯(lián)系高中地理必修一“熱力環(huán)流”）

1.假設(shè)A、B二地受熱均勻，則二地上空同一高度上的氣壓值會(huì)有什么情況？空間氣壓值相等的點(diǎn)組成的面構(gòu)成等壓面，等壓面分布規(guī)律如何？（如圖1）

生1：由于受熱均勻，空氣不會(huì)發(fā)生密度變化，因而也不會(huì)形成空氣運(yùn)動(dòng)，等壓面呈水平分布。

2.將上圖中的A、B分別表示為上述實(shí)驗(yàn)中的“蠟燭”和“冰塊”則A、B二地空氣運(yùn)動(dòng)方向如何？等壓面如何變化？（需要通過借助物理知識(shí)和數(shù)學(xué)工具）。

生2：“蠟燭”處受熱空氣上升，“冰塊”處冷空氣下沉，上升的地方氣壓下降，下沉的地方氣壓升高，因而可以發(fā)現(xiàn)在“蠟燭”處等壓面向下彎曲，在“冰塊”處等壓面向上彎曲。

案例剖析：

請(qǐng)同學(xué)們將下面題目與上述思維模型進(jìn)行類比聯(lián)系，同時(shí)解釋自然現(xiàn)象。

1.畫出市區(qū)與郊區(qū)之間的熱力環(huán)流。并解釋諺語“鄉(xiāng)下的風(fēng)，市上的雨”？

生3：由于城市道路、建筑密度大，綠地少，因而氣溫較高，形成低壓，空氣上升，加上城市塵埃較多，上升過程中水汽容易凝結(jié)，形成較豐富的降水；而鄉(xiāng)間或郊區(qū)地勢(shì)空曠，綠地較多，氣溫較低，空氣下沉，形成高壓，在近地面形成由郊區(qū)吹向城市的風(fēng)。因而有“市上的雨，鄉(xiāng)下的風(fēng)”說法。

2.畫出海陸間的熱力環(huán)流。

3.為什么白天海風(fēng)習(xí)習(xí)，晚上風(fēng)向又轉(zhuǎn)為陸上吹向海洋的風(fēng)了？

生4：白天陸地增溫快，氣溫高，形成低壓，而海洋氣溫低，形成高壓，根據(jù)在同一水平面上空氣由高壓向低壓運(yùn)動(dòng)的原理，可以看到白天的風(fēng)從海洋吹向陸地，稱為陸風(fēng)。晚上情況相反。

4.畫出山谷之間的風(fēng)向。并用熱力原理解釋成因。

生5：白天山頂受熱快，形成低壓，空氣上升，山谷受熱慢，形成高壓，空氣下沉，于是形成由山谷沿山坡吹向山頂?shù)墓蕊L(fēng)。晚上情況相反。

5.請(qǐng)讀一下晚唐詩人李商隱的《夜雨寄北》。

夜雨寄北

（唐）李商隱

君問歸期未有期，

巴山夜雨漲秋池。

何當(dāng)共剪西窗燭，

卻話巴山夜雨時(shí)。

從詩中看出這是什么季節(jié)？用熱力原理解釋“巴山夜雨”？

生6：從詩中“漲秋池”的信息得出是秋季。根據(jù)剛才第4題的原理可知晚上山谷降溫慢，氣溫較高，形成低壓，空氣上升，容易形成降水。因此有“巴山夜雨”現(xiàn)象。

（二）水體對(duì)流

實(shí)驗(yàn)深化：

1.對(duì)流既包括氣體，也包括液體，下面進(jìn)行液體對(duì)流的實(shí)驗(yàn)。將一鍋水放在電爐上燒沸，觀察現(xiàn)象。分析鍋中水體的熱力結(jié)構(gòu)。

生1：我看到水從底部向上翻，這是由于熱量從下面向上傳，下部得到的熱量多于上部，形成了下熱上冷的熱力結(jié)構(gòu)。

2.在自然界的水體中是否也存在這樣的熱力結(jié)構(gòu)呢？請(qǐng)觀察“海水溫度垂直變化規(guī)律”分析這樣的結(jié)構(gòu)能不能發(fā)生對(duì)流現(xiàn)象呢？

生2：從圖中看到的情況分析，這是上部熱下部冷的情況，不利于發(fā)生對(duì)流。

生3：但是我們?cè)诜治鲋凵綕O場(chǎng)的成因時(shí)，不是講到冬季海水表層溫度低，而下部海水溫度較高，于是形成下熱下冷的結(jié)構(gòu)，有利于對(duì)流形成，將海水中的營養(yǎng)鹽類帶上來，形成漁場(chǎng)。

師評(píng)：對(duì)，海水中也可以形成熱力對(duì)流。那么海水中有沒有能不能形成其他對(duì)流現(xiàn)象呢？

3.請(qǐng)看下圖作出分析。

生4：在近海地區(qū)的海水在離岸風(fēng)的吹拂下離開海岸，使該處海平面降低，下面的海水向上翻，形成上升流，而在較遠(yuǎn)的海區(qū)形成下降流，這樣就形成的對(duì)流環(huán)流。

4.閱讀下面的材料，請(qǐng)分析秘魯沿岸為什么海洋漁業(yè)資源如此豐富？

秘魯沿岸附近的海洋上充滿著生物。豐富的浮游植物、浮游動(dòng)物把這個(gè)地區(qū)的海洋變?yōu)榈厍蛏献钬S富的漁場(chǎng)之一。這里的安抽魚“哺育”著3000萬一5000萬只海鳥和數(shù)以億計(jì)的金槍魚等。

生5：秘魯沿岸由于離岸風(fēng)和地轉(zhuǎn)偏向力雙重作用下形成離岸流，下層海水上泛，將底部鹽類帶上來，使浮游生物增多，魚類的餌料增多，形成漁場(chǎng)。

5.野外考察：請(qǐng)同學(xué)們到長江邊觀察河岸的陡緩情況，并用動(dòng)力對(duì)流原理分析成因。（注意分組進(jìn)行，選出組長，在老師帶領(lǐng)下進(jìn)行，注意安全；最后由各小組將考察結(jié)果展示出來。）

第三小組生6：我們通過觀察，發(fā)現(xiàn)啟東段長江北岸較緩，推測(cè)南岸應(yīng)該較陡，在老師的指導(dǎo)啟發(fā)下運(yùn)用地轉(zhuǎn)偏向力原理分析：長江河水東流，地轉(zhuǎn)偏向力右偏，即偏向南岸，使南岸水量增多，上層水下沉，北岸水量減少，下層水上升補(bǔ)充，這樣就形成了循環(huán)對(duì)流現(xiàn)象。

（三）地幔對(duì)流

知識(shí)背景：

在地幔中心，物質(zhì)受熱變輕，緩慢上升形成上升流，到軟流層頂轉(zhuǎn)為平流，平流一定距離后與另一相向平流相遇而成下降流，繼而又在深處相背平流到上升流的底部，補(bǔ)充上升流，從而形成一個(gè)環(huán)形對(duì)流體，即地幔對(duì)流，速度非常慢，可持續(xù)幾千萬年到幾億年。平流馱著的巖石圈板塊作大規(guī)模的緩慢的水平運(yùn)動(dòng)，因此地幔對(duì)流被認(rèn)為是板塊運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。板塊之間或碰撞或張裂形成如今地球表面的海陸分布形勢(shì)。板塊構(gòu)造學(xué)說是解釋地殼運(yùn)動(dòng)、現(xiàn)代海陸、火山地震等形成和分布的理論，具有與相對(duì)論和量子論相媲美的魅力。

1.閱讀“全地幔對(duì)流示意圖”，請(qǐng)分析地幔對(duì)流的熱力結(jié)構(gòu)及成因。

生1：地幔上部有一個(gè)軟流層，由于地下放射性元素蛻變而產(chǎn)生熱量使巖石熔化而形成的，這樣就形成了下熱上冷的情況。后面的情況與大氣對(duì)流情況相似。

2.將地幔熱力結(jié)構(gòu)與大氣熱力結(jié)構(gòu)、海水熱力結(jié)構(gòu)作一比較，分析異同？

生2：將地幔、大氣、海水的熱力結(jié)構(gòu)畫出來，就可以看出地幔、大氣可以發(fā)生熱力對(duì)流，而海水上熱下冷更多的情況是形成動(dòng)力對(duì)流。

3.請(qǐng)自己動(dòng)手做一個(gè)地幔對(duì)流的實(shí)驗(yàn)，并演示板塊運(yùn)動(dòng)情況。

生3：軟流層使我想起我家煮的麥面粥，它們可能比較相似。拿它作一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)比較合適。

4.閱讀世界地圖，并請(qǐng)上網(wǎng)查看世界著名的地震情況，將遠(yuǎn)至公元79年8月24日維蘇威火山爆發(fā)，古城龐貝毀于一旦，2004年12月26日發(fā)生在蘇門答臘島附近海域8.9級(jí)特大地震，近至2011年3月11日14時(shí)46分（當(dāng)?shù)貢r(shí)間）發(fā)生于日本東北地方外海震級(jí)規(guī)模9.0級(jí)地震等十多個(gè)案例一一落實(shí)到圖上。

請(qǐng)分析世界上這些地震、火山與地幔對(duì)流運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。

一個(gè)個(gè)案例就像一個(gè)個(gè)引人入勝的故事，娓娓動(dòng)聽、歷歷在目，同學(xué)們驚訝于驚心動(dòng)魄的自然偉力，沉浸在想象再造之中，抬頭再看一個(gè)個(gè)事件發(fā)生的地點(diǎn)，真是神了，它們幾乎全都在板塊構(gòu)造的邊緣地帶，真有天網(wǎng)恢恢、疏而不漏、一網(wǎng)打盡、盡在掌中之感，板塊構(gòu)造的理論魅力在實(shí)踐中發(fā)射出無與倫比的光芒，真是佩服得五體投地。接著請(qǐng)同學(xué)們概括火山地震發(fā)生的機(jī)制原理和分布規(guī)律，似乎變得如此簡(jiǎn)單、如此容易，而且深信不疑；當(dāng)然對(duì)板塊運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)力——地幔對(duì)流提出質(zhì)疑，將無損于其光芒，而更加促使他們?nèi)プ非笳胬?、探索真理?/p>

四、總結(jié)反思

對(duì)流現(xiàn)象是自然界司空見慣的現(xiàn)象，發(fā)生于氣體、水體和地幔，觀察視角寬廣，思維變通性強(qiáng)，需要同學(xué)們由近及遠(yuǎn)、由淺入深、由現(xiàn)象見本質(zhì)、由實(shí)驗(yàn)到建模的思維推理過程。整個(gè)課程依循著“觀察現(xiàn)象——提出問題——實(shí)驗(yàn)探究——推導(dǎo)結(jié)論”的邏輯架構(gòu)進(jìn)行，觀察現(xiàn)象的路徑多元化：可以借助身邊現(xiàn)象、可以借鑒世界案例（如地震、火山）、可以通過野外考察等，使自然融入學(xué)生視野，使規(guī)律在探究中生成，使思維在爭(zhēng)論中深化，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性積極性非常高漲。

反思教學(xué)現(xiàn)實(shí)，教師“把注意力只放在像技能和知識(shí)這類事情上”，而忽視了“形成一些基本持久的習(xí)慣、態(tài)度和興趣的過程”（杜威《我們?cè)鯓铀季S》），忽視了“由知識(shí)內(nèi)容引起的”意識(shí)成長。我校在長期的環(huán)境教育實(shí)踐中，形成富有特色的綠色文化、綠色課堂，通過視域統(tǒng)整、知識(shí)統(tǒng)整的校本課程開發(fā)思路，使學(xué)生“開放、包容、好奇、質(zhì)疑、探究、嚴(yán)謹(jǐn)、敏感、自我監(jiān)控反思”的思維特質(zhì)得到積極的強(qiáng)化。

五、建構(gòu)策略

1.整堂課圍繞著一個(gè)中心原理——即“對(duì)流原理”，將三大圈層的對(duì)流現(xiàn)象有機(jī)整合，將書本知識(shí)與實(shí)驗(yàn)操作、課堂教學(xué)與社會(huì)現(xiàn)象有機(jī)統(tǒng)整，將現(xiàn)象的探詢轉(zhuǎn)化為一系列深層的“問”，供學(xué)生進(jìn)行“頭腦風(fēng)暴”，進(jìn)行思維碰撞，去思考、消化、內(nèi)化為解決問題的思想和操作技能。

2.本課程統(tǒng)整地理、物理、數(shù)學(xué)和語文等學(xué)科知識(shí)，通過“點(diǎn)”將思維發(fā)散出去，形成基于教材、高于教材、整合教材、聚焦多點(diǎn)知識(shí)的課程開發(fā)思路，從而提高教師的課程開發(fā)能力和思維整合水平。

3.將學(xué)生的思維寬度放大，思維引力始終吸附在對(duì)“司空見慣現(xiàn)象”的剖析、批判、再認(rèn)知上，將探究興趣恒久保持于“知識(shí)內(nèi)容引起的”、“自然現(xiàn)象激發(fā)的”土壤中，生發(fā)內(nèi)生原始的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

（本文系全國教育科學(xué)規(guī)劃教育部重點(diǎn)課題《全國綠色學(xué)校輻射效應(yīng)研究》（GHA093056）階段性成果）