跨界課堂教學分析與思考******
——以“跨學科思維下的理化問題分析”為例

□張玉榮

（江蘇省常熟市中學，江蘇常熟 215500）

一、跨界課堂和跨學科教學

跨界課堂，主要是體現(xiàn)在學科的跨界上，即打破學科之間的界限，讓各學科知識盡可能地相互交融、彼此支撐.其實任何一科的學習都不是孤立存在的，即使是語文和數(shù)學之間也不是彼此之間毫無關系，能夠讓學生發(fā)現(xiàn)知識之間的聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)事物之間的因果，會更好地加強學生對知識的靈活運用，開闊學生的思維，鍛煉學生的能力，提升學生的智慧，這才是跨界課堂的意義所在.跨界課堂的教學內容必須是學科融合的知識，如何將這些學科融合的知識有機地聯(lián)系起來展現(xiàn)給學生，引導學生分析、思考，養(yǎng)成學生的跨學科思維，培育學生跨學科素養(yǎng)，這就是我們“跨界課堂”教學舉措的核心和宗旨.

跨學科教學，又被稱作“學科交叉教學”“學科滲透教學”，它指的是教學過程中以某一學科為中心，打破學科界限，融合各學科知識，有目的、有計劃地進行教學設計和組織教學活動，編制綜合知識網絡和能力網絡.它是基于多元智能理論的一種新思路，是對教育目的的一種全新思考.它通過整合多學科知識開展多元智能教學活動，將各學科有機組織起來，構建跨學科知識網絡的一種教學形式，是“跨界課堂”的主要教學模式.

在“跨界課堂”的開發(fā)和設計中，我們將高中學段一些學科間有聯(lián)系的知識以問題的形式串起來，在跨學科教學中引導學生結合所學知識對問題進行分析、思考，逐步養(yǎng)成學生跨學科思維，取得了一定的效果.本文以《跨學科思維下的理化問題分析》一課中的教學片段為例作教學分析和思考.

二、跨界課堂教學實踐分析

【教學片段】

師：我們知道閃電是日常生活中常見的一種自然現(xiàn)象.播放一段閃電雷雨的視頻，讓學生觀看.

師：視頻中同學們看到哪些現(xiàn)象？從現(xiàn)象中想到哪些問題？請同學們列出.（學生思考討論）

師：展出部分學生寫的現(xiàn)象和問題，并作一些簡評.

過渡：剛才同學們的問題都列舉得很好，老師這里列舉其中部分問題進行分析：如：①雷雨時空氣中發(fā)生的化學反應；②閃電中的能量釋放和能量利用問題；③閃電時空氣中形成光柱的原因；④雷電時空氣中氣體的體積、壓強變化問題等.

（一）雷雨時空氣中發(fā)生的化學反應

問題1：寫出每次電閃雷鳴之時，空氣中可能會發(fā)生的化學反應方程式，并由此說明閃電對人類生活有何益處？

師：展示學生分析成果，作簡評和補充，回到視頻問題并引入下一問題.

教學設計意圖：借助問題讓學生復習放電條件下空氣主要發(fā)生的化學反應.教學中發(fā)現(xiàn)許多同學漏寫氧氣轉化為臭氧的方程式，筆者在教學評價時就引導學生（為什么雷雨后空氣變得更清新？）思考，“閃電對人類生活有何益處”為下一個問題的分析打前鋒.

（二）閃電中的能量釋放和能量利用問題

問題2：電閃雷鳴是日常生活中司空見慣的自然現(xiàn)象，地球上每年平均發(fā)生31萬余次閃電.

（1）設某次雷電中，兩塊云團間的電勢差約為109V，放電電量約為15C，計算該次雷電中釋放的能量為多少焦耳？相當于多少度電？

（2）在閃電過程中，空氣中的氮氣和氧氣可以直接化合，已知1mol氧氣和氮氣完全化合時吸收180.74kJ的能量，如果閃電時有1/1000的能量用于這一反應，那么，此次閃電所產生的NO的物質的量是多少？如果此次閃電的含氮生成物全部轉化成鹽的形式進入土壤，則相當于給土壤施了多少千克尿素肥料？

生：分組討論，分享部分小組的討論成果，教師作一些補充和評價.

問題延伸：①如果一個家庭每天用10度電，則一次閃電可供該家庭使用時間為多少？②設一畝農田一季水稻需尿素10kg，則一次閃電可提供多少畝農田種一季水稻？一年的閃電可供多少畝農田種一季水稻？

教學設計意圖：閃電中有能量釋放，同學們都了解，但都只是定性的，該問題的設計讓同學們有了定量的概念.該問題中第二小題的分析是理化知識的融合，跨學科思維的鍛煉，計算結果回答了問題1的埋筆；“問題的延伸”讓學生體驗到大自然的魅力（一次閃電釋放可供一個家庭用1年多的電能，同時一年閃電生成的含氮化合物可供15.5萬畝農田種上一季水稻），同時為下一個問題“能源的利用”的提出從思維上做了無痕對接.

過渡：既然閃電中有如此大的能量釋放，人類對其利用如何？由于技術手段的問題，目前還沒有能夠利用閃電能量的成果.但是，我們在其他方面很好地利用了能源造福人類，如核能的利用.

1.能源利用一：核能的利用

師：提供核電站的一組圖片，學生觀看的同時教師作簡要介紹，引導學生提出問題.

師：這里我們重點了解一下核能利用中的核裂變.

問題3：完成下列核反應方程式：

學生回答解題理由，教師評價并引入下一問題：我們知道核裂變會放出大量的熱，許多化學反應也會放出大量的熱.為什么我們把核能定為新能源？

問題4：核電站中采用核反應堆使核裂變，將釋放出的巨大能量轉換成電能.

（1）寫出核裂變反應和一般的化學反應的不同點（請答三點）.

（2）核電站在熱量傳遞的循環(huán)系統(tǒng)中應用鈉鉀合金作為傳遞介質，試根據鈉鉀合金的性質，說明這一應用的兩點理由.

學生敘述思維分析；教師評價補充，并引入下一問題：我們不僅對核反應釋放的巨大能量有了很好的利用，同樣在某些領域我們也很好地利用微小的能量，如：在醫(yī)療上.

教學設計意圖：該問題的設計一方面是介紹人類對核能的利用，拓展學生視野；另一方面是將中學的基本知識和實際生產應用進行有效連接，激發(fā)學生的學習熱情和求知欲.問題4的第一小題回答要求學生必須從物理、化學不同學科角度深入分析核裂變反應和化學反應各自的特點，對學生的思維分析能力培養(yǎng)具有挑戰(zhàn)性的意義.第二小題則是和化學教材內容零距離對接.

2.能源利用二：電能在醫(yī)療上的應用

師：提供心臟起搏器的圖片，要求學生回答心臟起搏器使用時的基本原理，教師作簡評和補充.

問題5：取Pt和Zn為電極材料埋入人體內作為心臟起搏器的能源，它跟人體的體液中含有一定濃度的溶解O2、H+和Zn2+進行作用.

（1）寫出該電池的電極方程式.

（2）該電池在0.8V、40μW條件下進行工作，則工作的電流為多少安培？

（3）如果在（2）提供條件下，將6.5g Zn埋入人體內，則可維持多少年才需要第二次手術進行更換？（取兩位有效數(shù)字）

生：分組討論，分享思維成果，教師評價和補充.回到視頻問題并引入下一問題.

教學設計意圖：針對能源利用一的問題是核能的利用引出微小的能源在醫(yī)療上的利用，讓同學們意識到人類不僅利用大的能量，也同樣很好地利用微小能量.特別是問題5的第三小題的分析解決，同學們不僅充分融合理化知識，鍛煉跨學科思維，而且眼前一亮：12年更換一次心臟起搏器，科技造福人類.

（三）閃電時空氣中形成光柱的原因

學生觀察“丁達爾現(xiàn)象”的圖片，教師引導提出問題，學生回答問題：膠體分散系中分散質微粒直徑是多少？光通過膠體發(fā)生了什么現(xiàn)象？教師評價.

問題6：光線通過膠體會有“丁達爾現(xiàn)象”，而濁液和溶液無此現(xiàn)象.

（1）膠體微粒直徑d與入射光的波長λ相比（）

A.d>>λB.d<<λ

C.d與λ數(shù)值無關D.d與λ數(shù)值相近

（2）光在通過膠體時發(fā)生的物理現(xiàn)象是（）

A.散射 B.折射 C.干涉 D.全反射

（3）下列哪組現(xiàn)象能說明光具有波粒二象性（）

A.光的色散和光的干涉

B.光的干涉和光的衍射

C.光的衍射和光電效應

D.光的反射和光電效應

（4）人眼可察覺到10-18J光能，綠波波長5000?，則能引起視覺的綠光光子數(shù)至少為多少個.一單色光在某介質中的波長為λ，其光子能量為E，則介質對此光的折射率為多大；設激光器的輸出功率為p，則它每秒發(fā)出的光子數(shù)為多少.

生：學生分組討論，分享思維成果，教師評價、補充.

教學總分析：①在這一教學片段中，筆者是以一段雷雨視頻入手，從雷雨的現(xiàn)象中引出要思考的問題，然后在問題的引領下逐一展開，這樣體現(xiàn)了教學的整體性，同時也培養(yǎng)了學生“透過現(xiàn)象看本質”的理性思維素養(yǎng).②視頻入手，每展開一個問題都配有圖片，讓學生有直觀感受，活躍課堂氣氛，觸發(fā)學生思維.③每一問題的展開都是和我們的生活、生產密切關聯(lián)，使學生有強烈的震撼感，激發(fā)學生學習熱情.④展開的每一個問題都是我們高中學段的理化基本知識的融合應用，對問題的分析過程就是跨學科思維的培養(yǎng)，緊緊圍繞“跨界課堂”的教學宗旨和核心.⑤教學過程始終是問題導向，學生的分組討論、思維分析、分享成果為主線，教師引導、評價、鼓勵為輔助的模式，充分體現(xiàn)以學生為中心，發(fā)展學生為主題，培養(yǎng)學生為目標的教學理念.

三、跨界課堂教學思考

（一）跨界課堂教學設計

由于跨學科教學沒有教材，每一節(jié)課的內容都必須是任課教師自己編寫；同時學生在平時教學中較少接觸跨學科教學.因此，我們的教學設計思路是：盡量從生活、生產中學生熟悉的信息入手，主要以“問題引導式”進行教學.這樣便于學生“入戲”；同時又能帶動學生思維.我們通過實踐和探究，總結了一套實用性強、便于操作、效果佳的課堂教學設計格式.具體如圖1所示.

圖1　

（二）跨界課堂教學的實施

在目前的教學大環(huán)境下，跨學科教學不是學校教學的主流，跨界課堂教學全面實施有一定難度.我校的江蘇省基礎教育前瞻性教學改革實驗項目“共生理念下中學生跨學科素養(yǎng)培育”通過審核后，項目實施的領導小組和項目核心組成員提出了許多項目實施的舉措，“跨界課堂”就是其中的一項.經過一學期時間的研討和準備，2017年開始嘗試性上課，規(guī)定每兩周在一個年級各班同時開設“跨界課堂教學”課1節(jié)，核心成員上課，項目領導和項目后備教師聽課、評課、總結.同時我們也借助學校教學開放日、學校評優(yōu)課、專家指導項目推進活動等形式不斷嘗試跨學科教學，加大跨界課堂教學實施力度.

（三）跨界課堂教學的目的

跨界課堂教學的目的就是培養(yǎng)學生的跨學科素養(yǎng).但是，學生的跨學科素養(yǎng)的培養(yǎng)也不是僅靠在校的幾節(jié)課，分析幾個跨學科問題，做幾個跨學科的試題就能達到.因此，我們在教學設計時就思考了這個問題，我們的目的不僅是培養(yǎng)學生的跨學科素養(yǎng)，更重要的是培養(yǎng)學生的學習興趣、鍛煉學生的跨學科思維、感知知識的巨大作用、樹立終身學習的理念、激發(fā)學生的創(chuàng)新思維、發(fā)展學生的個性、提升學生的智慧——培養(yǎng)學生成為全面發(fā)展的人，這才是我們跨界課堂教學的真正目的.

（四）跨界課堂教學中的一些問題和想法

1.課堂問題的選用

為了突出跨學科教學的特點，達到跨界課堂教學的目的，我們在選取問題時盡量要做到以下幾點：問題的實用性、前瞻性、問題中涉及的知識與高中知識的融合和層次對接、問題引導時學生思維的梯度連貫性、問題解決后讓學生有意猶未盡之感、選用學生熟悉或想知道的問題等.

2.教學中遇到的問題

①教師問題：目前沒有跨學科的教師，我們是以小組為單位（5~8人），學科間要相互配合，備課時間長.因此需要學校進一步協(xié)調，并提供教師再培訓的機會，不斷提高教師的跨學科素養(yǎng).

②時間問題：一是課時，二是教師時間.因為一節(jié)課有時需要幾位教師同時到堂，另外，學校目前沒有較多的課時安排，希望學校加強重視.

③學生問題：就本學期上課的情況來分析，只有七成左右的學生比較感興趣，上課積極思維，主動思考，達到一定的效果.迫于高考的壓力，部分學生對課程的實施積極性不高，希望學校加強宣傳力度.

④設備問題：跨學科教學中有許多問題需要用現(xiàn)代信息技術、數(shù)字傳感儀、數(shù)據采集器、未來教室設備等來處理.一方面目前學校在這方面設備有限，另一方面對這些設備的熟悉和使用需要對教師和學生進行培訓.

⑤教材問題：學校沒有現(xiàn)成的教材，我們的項目核心成員必須自行編寫教材.目前編寫的教材還處于零散階段，需不斷歸納、總結，逐漸形成系統(tǒng)化的校本教材.

⑥教學評價：目前沒有成熟的教學評價，我們正在積極探索、討論、研究中.

四、結語

跨界課堂教學盡管是嘗試階段，各方面都不成熟，但是學生跨學科素養(yǎng)的培養(yǎng)是教育部印發(fā)《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》（【2014】4號）中明確指出的核心素養(yǎng)體系中的重要組成部分.因此，只要我們不斷努力、不斷探索、不斷嘗試、不斷總結，跨界課堂教學的校本教材會不斷完善；隨著新一輪課程改革的展開，跨界課堂教學的環(huán)境會越來越成熟.筆者相信，只要我們堅持創(chuàng)新，跨學科教學會成為我們高中教學的新常態(tài).□◢