基于提升青少年運(yùn)動(dòng)員科學(xué)素養(yǎng)的多學(xué)科融合教學(xué)初探

張偉龍，聶偉杰，劉曉恒，吳晶，李啟

（廣州體育職業(yè)技術(shù)學(xué)院附屬體育運(yùn)動(dòng)學(xué)校，廣東廣州 510650）

一、背景與目標(biāo)

體校既是我國(guó)競(jìng)技體育人才主要輸送基地，又是國(guó)家九年義務(wù)教育部門(mén)。在國(guó)家越來(lái)越重視運(yùn)動(dòng)員文化教育的背景下，體校學(xué)生的文化學(xué)習(xí)與科學(xué)素養(yǎng)的提升顯得愈加重要。我校學(xué)生具有學(xué)生與運(yùn)動(dòng)員雙重身份，除基本校內(nèi)課時(shí)時(shí)間，其他時(shí)間幾乎都被緊張的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和比賽占據(jù)。一方面，學(xué)生學(xué)習(xí)精力被訓(xùn)練大量擠占；另一方面，部分學(xué)生由于學(xué)習(xí)受挫才選擇進(jìn)入體校進(jìn)行訓(xùn)練學(xué)習(xí)，因而運(yùn)動(dòng)員學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)間、精力遠(yuǎn)少于普通中學(xué)學(xué)生，學(xué)習(xí)缺乏主動(dòng)性。為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提升教學(xué)質(zhì)量，在課程標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下，本課題組嘗試運(yùn)用多學(xué)科融合教學(xué)方法，以實(shí)現(xiàn)提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，鍛煉學(xué)生的思維能力、動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度，提高運(yùn)動(dòng)員學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目標(biāo)。

二、多學(xué)科融合教學(xué)實(shí)踐

多學(xué)科融合不是多個(gè)學(xué)科間知識(shí)、方法簡(jiǎn)單堆積、重疊，而是在大科學(xué)思想指導(dǎo)下，立足于學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)和共性，將不同學(xué)科間的知識(shí)方法經(jīng)過(guò)精選、加工，深度融合?；瘜W(xué)與物理學(xué)科融合教學(xué)案例，以原電池內(nèi)容為載體，融合了化學(xué)與物理知識(shí)，通過(guò)電池的原理及現(xiàn)象展開(kāi)學(xué)科知識(shí)融合，以期為學(xué)生強(qiáng)化化學(xué)課堂中的物理電學(xué)知識(shí)。地理與物理學(xué)科融合案例，以氣壓、沸點(diǎn)與高原的相互關(guān)系，先給初二的學(xué)生相關(guān)知識(shí)學(xué)習(xí)打個(gè)楔子。多學(xué)科融合教學(xué)以學(xué)生為主體，推動(dòng)課堂形式改革，增強(qiáng)課堂活力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提升教學(xué)質(zhì)量，課堂教學(xué)事半功倍。當(dāng)前，教師應(yīng)努力突破傳統(tǒng)教學(xué)觀念和教學(xué)模式的定式，更新教學(xué)觀念，讓學(xué)科教學(xué)與其他學(xué)科有機(jī)融合，真正培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生全面發(fā)展。

（一）化學(xué)與物理學(xué)科融合教學(xué)課例

1.引言

生活在現(xiàn)代社會(huì)，學(xué)生對(duì)“電”有著豐富而又強(qiáng)烈的感性認(rèn)識(shí)。當(dāng)了解了火力發(fā)電的過(guò)程和弊端后，他們會(huì)對(duì)化學(xué)能是否可以直接轉(zhuǎn)化為電能產(chǎn)生極大的探究興趣。正是基于這一點(diǎn)，教師設(shè)計(jì)了分組實(shí)驗(yàn)，探究化學(xué)能是否可以轉(zhuǎn)化為電能。在這節(jié)課以前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)、電解質(zhì)的概念及電解質(zhì)的電離，這為學(xué)生學(xué)習(xí)原電池的工作原理提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我校學(xué)生大部分基礎(chǔ)較差，在分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)，教師要注意充分結(jié)合已有的物理知識(shí)逐步推進(jìn)，從化學(xué)和物理的角度準(zhǔn)確地判斷原電池的正負(fù)極和電流方向，教授電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)。

2.教學(xué)過(guò)程實(shí)錄

課堂導(dǎo)入：給出我國(guó)目前電能的來(lái)源餅形圖，給出火力發(fā)電過(guò)程和原理的視頻。

學(xué)生活動(dòng)：觀看視頻并分析火力發(fā)電的弊端。并提出問(wèn)題：化學(xué)能是否可以直接轉(zhuǎn)化為電能？

探究實(shí)驗(yàn)：探究化學(xué)能是否可以轉(zhuǎn)化為電能。

通過(guò)電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，可以得出結(jié)論：化學(xué)能可以直接轉(zhuǎn)化為電能，引出原電池的概念。

原電池：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

問(wèn)題1：電流是怎么產(chǎn)生的？

利用學(xué)過(guò)的氧化還原反應(yīng)的知識(shí)，分析本實(shí)驗(yàn)（如圖1）發(fā)生的反應(yīng)：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2。

圖1 電流產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)

利用已經(jīng)學(xué)過(guò)的氧化還原反應(yīng)的知識(shí)，對(duì)本反應(yīng)元素化合價(jià)發(fā)生改變的元素進(jìn)行標(biāo)注。

提示：物理上學(xué)過(guò)了“電荷（包括正電荷、負(fù)電荷）的定向移動(dòng)形成電流”。

啟發(fā)學(xué)生思考：我們這個(gè)反應(yīng)中出現(xiàn)了電子的得失，是否可以推測(cè)是電子的定向移動(dòng)形成了電流。

結(jié)論1：電子沿著導(dǎo)線(xiàn)由鋅流向了銅，從而形成了電流。

問(wèn)題2：原電池作為一個(gè)電源，會(huì)有正負(fù)極，那么鋅銅原電池的正負(fù)極如何判斷呢？

提示：物理中規(guī)定，正電荷的移動(dòng)方向?yàn)殡娏鞯姆较?，而電源的正極是電流流出的一極。

也可以根據(jù)電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的方向判斷正負(fù)極。

結(jié)論2：原電池的正極是銅片，負(fù)極是鋅片。

問(wèn)題3：原電池中內(nèi)外電路中的微粒如何移動(dòng)？

總結(jié)：電子不入水，離子不上岸邊。電解質(zhì)中離子轉(zhuǎn)移的方向?yàn)椋贺?fù)負(fù)，正正。

問(wèn)題4：既然原電池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的，那么正負(fù)極發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)分別是什么呢？

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2

以上發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的得失電子過(guò)程，用兩個(gè)半反應(yīng)表示出來(lái)就是原電池的電極反應(yīng)式。

負(fù)極：Zn-2e=Zn2+氧化反應(yīng) 正極：2H++2e=H2還原反應(yīng)

問(wèn)題5：根據(jù)實(shí)驗(yàn)中鋅銅原電池的構(gòu)成，你認(rèn)為要構(gòu)成一個(gè)原電池需要哪些條件？

結(jié)論3：原電池的構(gòu)成條件：

兩極：金屬活潑性不同的兩種金屬或活潑金屬和導(dǎo)電的非金屬。

一液：電解質(zhì)溶液。

一回路：用導(dǎo)線(xiàn)連接，形成內(nèi)外回路。

一反應(yīng)：能夠自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。

課堂反饋：練習(xí)1、練習(xí)2、練習(xí)3。

板書(shū)：

（1）原電池概念

（2）工作原理：

①電流的產(chǎn)生原理

②原電池正負(fù)極的判斷

③電路中微粒的移動(dòng)方向

④電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)

（3）原電池的構(gòu)成條件：兩極、一液、一回路、一反應(yīng)。

3.總評(píng)

本節(jié)課的主要目標(biāo)是讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，知道原電池工作的原理、構(gòu)成條件，并能夠?qū)懗龊?jiǎn)單的電極反應(yīng)式。氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)、電解質(zhì)的電離、電流的形成、電流方向及電源正負(fù)極的判斷是學(xué)生已經(jīng)儲(chǔ)備的知識(shí)。在課堂教學(xué)過(guò)程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)物理知識(shí)和化學(xué)知識(shí)的融合對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析，從而達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。這一課堂教學(xué)過(guò)程充分體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的思想，雖然這樣會(huì)使得課堂推進(jìn)很慢，因?yàn)椴糠謱W(xué)生對(duì)本節(jié)課所涉及的物理知識(shí)已經(jīng)遺忘（這在意料之中，畢竟體校存在的實(shí)際情況就是學(xué)生的學(xué)習(xí)和老師的教學(xué)時(shí)間都遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于普通學(xué)校），但是這樣的課堂可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生思考問(wèn)題的積極主動(dòng)性，并且將學(xué)習(xí)邏輯轉(zhuǎn)換為教學(xué)模式，也達(dá)到了很好的課堂效果。課后對(duì)本節(jié)課進(jìn)行反思，今后的教學(xué)中還有很多問(wèn)題需要去思考和解決，如課后習(xí)題的設(shè)計(jì)如何體現(xiàn)教-學(xué)-評(píng)一體化，針對(duì)不同的學(xué)生如何落實(shí)作業(yè)的分層設(shè)計(jì)和輔導(dǎo)等。

（二）地理與物理學(xué)科融合教學(xué)課例

1.引言

學(xué)生在進(jìn)行中國(guó)地理總論的學(xué)習(xí)后，對(duì)中國(guó)地理的地形、氣候、土壤、水文、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等都有了基本的認(rèn)識(shí)，但是“青藏高原”這節(jié)課涉及的知識(shí)點(diǎn)有跨學(xué)科的情況，對(duì)初二學(xué)生來(lái)講有一定的難度。結(jié)合初二學(xué)生的學(xué)科學(xué)習(xí)情況，教師在“青藏高原”的課程教學(xué)中增加了物理的大氣壓隨海拔增高而降低的相關(guān)知識(shí)及其應(yīng)用等內(nèi)容，以促進(jìn)學(xué)生學(xué)科知識(shí)融合，使其更好地理解相關(guān)知識(shí)。

2.教學(xué)過(guò)程實(shí)錄

課堂導(dǎo)入：給出網(wǎng)紅丁真對(duì)家鄉(xiāng)的宣傳視頻，讓學(xué)生了解青藏地區(qū)的景觀，讓學(xué)生了解青藏地區(qū)的位置范圍。

引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合地圖，說(shuō)說(shuō)青藏地區(qū)的位置范圍、地形特征、氣候特點(diǎn)、植被情況。

學(xué)生活動(dòng)：

（1）通過(guò)介紹丁真的家鄉(xiāng)，給學(xué)生介紹青藏地區(qū)的準(zhǔn)確范圍及所包含的省份；

（2）通過(guò)讓學(xué)生觀察數(shù)據(jù)，了解青藏地區(qū)的人口狀況；

（3）通過(guò)讀圖指引，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)讀圖了解青藏地區(qū)的氣候類(lèi)型和氣候特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)服飾和當(dāng)?shù)氐闹脖涣私馇嗖氐貐^(qū)氣候高寒的特點(diǎn)。

（4）結(jié)合同學(xué)的生活常識(shí)，提出問(wèn)題：為何青藏地區(qū)人民煮飯時(shí)會(huì)出現(xiàn)煮不熟的情況？

這些問(wèn)題有效激發(fā)了學(xué)生對(duì)于氣壓知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣。

引入大氣壓隨海拔增高而降低及氣壓與液體沸點(diǎn)關(guān)系的相關(guān)知識(shí)及其應(yīng)用等內(nèi)容（如圖2），促使學(xué)生通過(guò)物理知識(shí)解決地理問(wèn)題。

圖2 海拔高度與大氣壓含氧量的關(guān)系

活動(dòng)1：

通過(guò)對(duì)青藏高原氣候及氣壓知識(shí)的了解，請(qǐng)同學(xué)們?yōu)闇?zhǔn)備去青藏高原地區(qū)旅游的人們準(zhǔn)備所需裝備。

教師通過(guò)讀圖指引，引導(dǎo)學(xué)生了解青藏地區(qū)河流的狀況，利用講授法逐一講述青藏地區(qū)資源特點(diǎn)。

活動(dòng)2：

通過(guò)丁真家鄉(xiāng)的介紹視頻，了解青藏地區(qū)有哪些農(nóng)業(yè)類(lèi)型，有哪些主要牲畜，河谷農(nóng)業(yè)種植業(yè)的主要分布地區(qū)及主要農(nóng)作物品種，分析青藏地區(qū)發(fā)展種植業(yè)的限制性因素，并從氣候地形、水源土壤方面，分析西北地區(qū)與青藏地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展共同的優(yōu)勢(shì)條件是什么。

提示：通過(guò)觀察相關(guān)的氣候和植被條件，可以了解青藏地區(qū)發(fā)展河谷農(nóng)業(yè)的有利和不利條件。

結(jié)論：

（1）青藏地區(qū)河谷農(nóng)業(yè)的有利條件：溫差大，晴天多，光照強(qiáng)，大氣潔凈。

（2）青藏地區(qū)河谷農(nóng)業(yè)的不利條件：降水少，溫度低。

板書(shū)（如圖3）：

圖3 青藏地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展相關(guān)情況

3.總評(píng)

本節(jié)課的課堂目標(biāo)完成度高。學(xué)生通過(guò)利用地圖和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確了解了青藏地區(qū)的位置、范圍及氣候特征，知道了地理環(huán)境各要素之間的相互關(guān)系，學(xué)會(huì)了根據(jù)青藏地區(qū)高寒的環(huán)境特點(diǎn)，因地制宜地發(fā)展青藏地區(qū)的經(jīng)濟(jì)，達(dá)到人地協(xié)調(diào)的目的。同時(shí)，教師根據(jù)初二學(xué)生的各學(xué)科學(xué)習(xí)特點(diǎn)，適當(dāng)融合了物理的大氣壓隨海拔增高而降低的相關(guān)知識(shí)及其應(yīng)用等內(nèi)容，促進(jìn)了多學(xué)科融合發(fā)展。但本節(jié)課仍有需要提升的地方，主要是學(xué)生的互動(dòng)時(shí)間、過(guò)程需要增加[2]。

本教學(xué)研究?jī)蓚€(gè)課例均凸顯了現(xiàn)階段體校多學(xué)科融合教學(xué)的共性，主要體現(xiàn)在多學(xué)科融合課堂中的互動(dòng)環(huán)節(jié)和知識(shí)應(yīng)用環(huán)節(jié)，能夠促進(jìn)學(xué)生學(xué)科知識(shí)的融會(huì)貫通。如在地理與物理的融合課中，教師設(shè)置互動(dòng)環(huán)節(jié)，安排學(xué)生共同探討在高原地區(qū)米飯無(wú)法煮熟的原因，通過(guò)設(shè)置合理情境，促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科理論知識(shí)的理解和應(yīng)用。

學(xué)科融合教學(xué)過(guò)程要求學(xué)生不斷掌握不同學(xué)科的新概念，極大激發(fā)了學(xué)生對(duì)新知識(shí)的熱情，尤其是青少年運(yùn)動(dòng)員學(xué)生在本課例中表現(xiàn)明顯。對(duì)于教師而言，跨學(xué)科教學(xué)要求課堂內(nèi)容上整合程度更高，要求課程視角下教與學(xué)要精心設(shè)計(jì)和組織，在服務(wù)于學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的前提下，設(shè)計(jì)出科學(xué)清晰的學(xué)習(xí)任務(wù)和有效的課堂教學(xué)[3]。在多學(xué)科融合教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中，各學(xué)科教師要密切配合，發(fā)掘、思考、設(shè)計(jì)好綜合實(shí)踐活動(dòng)和研學(xué)方式，著力提升青少年運(yùn)動(dòng)員學(xué)生學(xué)習(xí)成效和科學(xué)素養(yǎng)，為青少年運(yùn)動(dòng)員升學(xué)及走向社會(huì)奠定良好的基礎(chǔ)。