學(xué)科融合 提升素養(yǎng)

摘 要：物理學(xué)科和語文學(xué)科有著密不可分的聯(lián)系。本文以科學(xué)讀本《星星離我們有多遠(yuǎn)》為素材，設(shè)計(jì)“物理＋語文”跨學(xué)科融合課程，在實(shí)踐中綜合提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，為物理學(xué)科與語文學(xué)科“能融合”且“須融合”提供典型案例。

關(guān)鍵詞：學(xué)科融合；跨學(xué)科實(shí)踐；天體測量

1 課程構(gòu)思背景

1.1 跨學(xué)科實(shí)踐的時(shí)代背景

2022年4月，我國教育部印發(fā)的《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中提出跨學(xué)科實(shí)踐是課程內(nèi)容的重要組成部分。通過“跨學(xué)科實(shí)踐課程”，發(fā)展學(xué)生跨學(xué)科運(yùn)用知識的能力、分析和解決問題的綜合能力，培養(yǎng)學(xué)生積極認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度和樂于實(shí)踐、敢于創(chuàng)新的精神。［1］

新要求、新思路的提出，帶來了全新的教學(xué)實(shí)踐領(lǐng)域?？鐚W(xué)科實(shí)踐的設(shè)計(jì)與開發(fā)，需要教師具備“樂于實(shí)踐、敢于創(chuàng)新”的精神。筆者開設(shè)了以“《星星離我們有多遠(yuǎn)》全書閱讀——測量知識的多元陳述”為主題的“物理＋語文”跨學(xué)科實(shí)踐課程。本文以此教學(xué)課程為例，對跨學(xué)科實(shí)踐這一新教學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行了積極探索。

1.2 融合素材的選擇依據(jù)

《星星離我們有多遠(yuǎn)》（以下簡稱《星星》）是中國科學(xué)院北京天文臺教授、中國科普作家卞毓麟先生創(chuàng)作的科普作品。作者用優(yōu)美的文學(xué)語言，將古今中外天文學(xué)家創(chuàng)造“量天尺”的歷史，以及測量范圍涵蓋了從近處的月亮到極遠(yuǎn)之外的類星體的距離測量方法，向讀者娓娓道來。［2］本書是人教版語文八年級上冊“名著導(dǎo)讀”部分“自主閱讀推薦”篇目［3］，同時(shí)也是2022年南京市語文中考宣講會上明確劃定的中考必考書目。無論是從提升文學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)的角度，還是從滿足現(xiàn)實(shí)要求的角度來看，認(rèn)真閱讀《星星》一書對學(xué)生均大有裨益。

一方面，科學(xué)文本的閱讀，需要一定的科學(xué)基礎(chǔ)知識（尤其是物理知識），需要物理教師在學(xué)生理解困難之時(shí)進(jìn)行點(diǎn)撥；另一方面，文本閱讀不應(yīng)只停留在對科學(xué)知識的表層認(rèn)識方面，也要注重對文本進(jìn)行語言賞析和邏輯理解，培養(yǎng)學(xué)生基于證據(jù)并運(yùn)用精煉扼要的語言說理的能力。顯然，這需要語文教師的參與和指導(dǎo)。因此，《星星》一書是十分理想的“物理＋語文”跨學(xué)科教學(xué)素材。

1.3 課程開展的時(shí)機(jī)選擇與實(shí)施形式

學(xué)生在八年級上學(xué)期已經(jīng)掌握了長度測量工具（刻度尺）的使用，了解了利用現(xiàn)代技術(shù)測量地月距離的方法（激光測距）。通過閱讀《星星》一書能夠帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)與鞏固這些基礎(chǔ)知識，并且將學(xué)生的測量視野從身邊物體帶入到了更加廣闊的宇宙空間；同時(shí)這本書也能夠很好地聯(lián)系蘇科版物理八年級下冊的“宇宙探秘”一課（正常進(jìn)度在開學(xué)后第4～5周學(xué)習(xí)）。

基于現(xiàn)實(shí)教學(xué)考慮，筆者將本次跨學(xué)科實(shí)踐課程設(shè)計(jì)為“帶任務(wù)閱讀（八年級寒假）”＋“跨學(xué)科課堂（八年級下學(xué)期開學(xué)后第3周）”兩部分展開。“物理＋語文”跨學(xué)科實(shí)踐課程簡明流程如表1所示。

2 課程實(shí)施方案

2.1 教學(xué)目標(biāo)

第一，通過全書閱讀，了解天文學(xué)家創(chuàng)造“量天尺”的過程，在這種“科學(xué)接力”中體會測量科學(xué)的演變過程。

第二，關(guān)注科學(xué)文本閱讀中的文學(xué)性，培養(yǎng)學(xué)生的篩選信息、鑒賞作品、補(bǔ)充資料、想象聯(lián)想、轉(zhuǎn)換角色、體驗(yàn)生活等能力。

第三，探究科學(xué)文本閱讀中的科學(xué)性，將物理中“測量”這一科學(xué)知識放在測量方法

演變歷史的科學(xué)邏輯之中理解，豐富學(xué)生對物理測量的認(rèn)識，感悟“大膽假設(shè)、小心求證、不斷探索”的科學(xué)思維和科學(xué)精神。

第四，充分調(diào)動閱讀的各項(xiàng)要素，讓學(xué)生獲得更微觀、更開闊、更具體的“物理知識”的閱讀體驗(yàn)，開展科學(xué)類書目閱讀教學(xué)實(shí)踐，探索有效的閱讀指導(dǎo)策略，讓學(xué)生在閱讀活動中獲得從物理學(xué)知識到學(xué)科閱讀素養(yǎng)的進(jìn)階。

2.2 任務(wù)驅(qū)動

2.2.1 全體學(xué)生閱讀任務(wù)

閱讀序曲《大地的尺寸》《明月何處有》《太陽離我們多遠(yuǎn)》《間奏：關(guān)于兩大宇宙體系》《測定近星距離的艱難歷程》。

2.2.2 分小組任務(wù)

【第一組】

任務(wù)A：書名及各篇章標(biāo)題的賞析與討論。例如現(xiàn)有書名《星星離我們有多遠(yuǎn)》與假想書名《天體的測量》相比，你更喜歡哪一個(gè)？為什么？

任務(wù)B：作者在普及測量知識的過程中，引用了許多詩歌、神話傳說，請淺析作者的用意。例如對于《太陽離我們多遠(yuǎn)》章節(jié)，作者引用后羿射日的故事［4］，起到了什么作用？

【第二組】

任務(wù)C：開展“我是小小天體測距員”讀書交流會。以書中涉及的某位研究者的身份，講述研究天體、測量過程中的酸甜苦辣。

任務(wù)D：編寫測量故事。選擇書中的一種測量方法，圍繞這種測量方式以第一人稱或第三人稱編寫一個(gè)美麗的故事，內(nèi)容要求合情合理。

【第三組】

任務(wù)E：從某一個(gè)天體入手，以時(shí)間為序，展現(xiàn)人類從古至今對它的探索，例如觀察方法、測量方法、遇到的問題、解決問題的辦法等。

任務(wù)F：從某一種測量方法入手，介紹產(chǎn)生的原因、測量原理和測量效果，思考這種測量方法在日常生活中的實(shí)際應(yīng)用。

2.3 融合課堂——跨學(xué)科雙師課堂

2.3.1 環(huán)節(jié)一：立足文學(xué)性閱讀和科學(xué)性提煉轉(zhuǎn)換的技能培養(yǎng)

語文教師運(yùn)用點(diǎn)撥、追問等方法，引導(dǎo)學(xué)生精讀片段《欲窮億年目，更上一層樓》。［5］精讀完成后，物理教師指導(dǎo)學(xué)生用表格的形式，呈現(xiàn)本片段中三種測量方法（三角視差法、分光視差法、使用巨型天文望遠(yuǎn)鏡測量）的異同。兩位教師共同指導(dǎo)學(xué)生用表格形式呈現(xiàn)“新星測量”的使用說明書，使學(xué)生重視“使用說明書”中表述的科學(xué)性和文學(xué)性。

設(shè)計(jì)意圖：科學(xué)文本的精讀，可以成為學(xué)生閱讀方法和閱讀經(jīng)驗(yàn)的一種有效補(bǔ)充；利用圖表或思維導(dǎo)圖等方法簡明直觀地提煉文本信息，可以培養(yǎng)學(xué)生深入學(xué)習(xí)理科知識所需的基礎(chǔ)技能和基本素養(yǎng)。

2.3.2 環(huán)節(jié)二：把握敘事方式，增補(bǔ)圖文實(shí)例

任務(wù)：仿照《星星》的敘述方式，查閱資料，增補(bǔ)一個(gè)“測量科學(xué)”故事。

學(xué)生活動：泛讀《星星》，把握其故事性敘事特征。

教師組織：引導(dǎo)學(xué)生梳理物理學(xué)故事的幾種敘述方式。古今聯(lián)通法——《明月何處有》中“雷達(dá)測月和激光測月”，讓人感受到科技的力量；［6］反問思辨法——《間奏：關(guān)于兩大宇宙體系》中太陽系和銀河系的懸殊對比，何嘗不是測量學(xué)的一日千里的發(fā)展；［7］預(yù)測想象法——《再來一段插曲：銀河系和島宇宙》中天文學(xué)的發(fā)展催生了周光關(guān)系曲線、統(tǒng)計(jì)學(xué)等新的方法。［8］

活動意圖：讓學(xué)生能夠有意識地進(jìn)行“科學(xué)常識”小寫作，使他們進(jìn)一步熟悉“測量”這一物理知識的應(yīng)用。

2.3.3 環(huán)節(jié)三：探秘測量方法，聽學(xué)生講“量天尺”

任務(wù)：通過繪制表格的方式歸納《星星》一書中所提及的天體測量方法，并深入探究其中一種測量方法或一類天體的多種測量手段，以小組合作的形式開展研究，匯報(bào)成果。

學(xué)生活動：小組匯報(bào)假期任務(wù)的成果。

A小組從測量方法的角度入手，圍繞在不同時(shí)代，對不同天體所使用的不同測量方法進(jìn)行匯報(bào)，例如三角視差法、分光視差法、光譜法、雷達(dá)測距、激光測距等。該小組重點(diǎn)研究了在天體測量早期技術(shù)尚不發(fā)達(dá)時(shí)，數(shù)學(xué)思維比較高且也比較適用的“三角法”。先在圖1中的A處立一根標(biāo)桿，再順著河岸向前走一段路，到某一點(diǎn)B停下，再立一根標(biāo)桿。AB的長度可以用很準(zhǔn)確的尺直接量出，這就是測量的基線，再用測角儀器測出∠CAB和∠CBA的大小。于是，在△ABC中知道了兩個(gè)角和一條邊，就可以推算出AC的長度。將此法推廣到測量月球與地球間距離的情境中，可以按照如圖2所示的思路進(jìn)行。ZB和ZC分別是月亮M在B點(diǎn)（柏林）和C點(diǎn)（好望角）的天頂距，OB、OC是地球半徑，于是在△BOC中已知兩條邊和它們的夾角∠BOC，就可以算出BC之長和另外兩個(gè)角∠OBC和∠OCB的大小。根據(jù)這兩個(gè)角和ZB、ZC，就可以知道△MBC中的兩個(gè)角∠MBC和∠MCB的大小。最后，既然在△MBC中知道了一條基線和兩個(gè)角，地月的距離也就可以計(jì)算出了。

經(jīng)過查閱其他天文資料，該組學(xué)生還發(fā)現(xiàn)用“三角法”總共只求出約7 000顆恒星到地球的距離，為什么這個(gè)數(shù)字無法繼續(xù)增長了呢？原來，用“三角法”測量視差有一個(gè)限度，超過這個(gè)限度“三角法”就無能為力了，只有對于距離較近的恒星才能運(yùn)用“三角法”測量，對遙遠(yuǎn)的恒星就不行了。

該組同學(xué)不僅調(diào)查得很全面，還針對其中的“三角法”做了更深層次的探究，借助圖片展示以及類比思維方法，闡述了“三角法”的具體內(nèi)容，讓人眼前一亮。此外，他們還發(fā)現(xiàn)了“三角法”的不足之處，這都是布置任務(wù)范圍之外的驚喜。

B小組從測量對象的角度入手，梳理了不同年代的科學(xué)家測量地球直徑和周長的歷程，并且以表格的形式把各個(gè)階段的測量方法和數(shù)據(jù)進(jìn)行了整合，如表2所示。

該組同學(xué)對測量地球直徑和周長的歷程中所使用的測量方法進(jìn)行了有效梳理，從中可以清晰地看出測量方法隨著時(shí)間的推移在不斷優(yōu)化。

設(shè)計(jì)意圖：任務(wù)E可以使學(xué)生以閱讀科學(xué)讀本的方式充實(shí)物理知識，了解更多教材以外的測量方法，使學(xué)生感受到物理學(xué)、天文學(xué)并非遙不可及，激發(fā)學(xué)生主動探求新知的欲望。任務(wù)F使學(xué)生將物理課上掌握的實(shí)驗(yàn)操作技能和邏輯思維應(yīng)用于實(shí)踐，面對陌生且深奧的新測量情境，仍能遷移所學(xué)的實(shí)驗(yàn)技能，思考并摸索出解決方案，真正做到所學(xué)即所用，融會貫通。此外，該環(huán)節(jié)以小組合作的形式強(qiáng)化學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，用匯報(bào)的方式鍛煉學(xué)生的語言表述能力。

3 總結(jié)

蘇霍姆林斯基在《給教師的建議》中指出，“學(xué)生到了中年級和高年級能不能順利地學(xué)習(xí)，首先就取決于他會不會有理解地閱讀：在閱讀的同時(shí)能夠思考，在思考的同時(shí)能夠閱讀?！保?］以測量方法和實(shí)驗(yàn)為主導(dǎo)的物理學(xué)科以其邏輯性和嚴(yán)謹(jǐn)性著稱，而物理原理和定律的準(zhǔn)確表述都依賴于文學(xué)工具的規(guī)范使用。針對理解能力尚不成熟的初中學(xué)生，要想真正理解掌握物理規(guī)律和方法，必須具備較強(qiáng)的文字理解能力和表達(dá)能力。因此教師在教學(xué)中應(yīng)融合物理的科學(xué)性和語文的文學(xué)性，讓學(xué)生在理性地計(jì)算數(shù)據(jù)、分析測量方法的同時(shí)，感受到中華文字的力量。通過不同學(xué)科教師的相互配合，帶領(lǐng)學(xué)生從實(shí)踐中探尋文學(xué)與科學(xué)相互碰撞的無窮魅力，雙科提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

［1］中華人民共和國教育部. 義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）［M］. 北京：北京師范大學(xué)出版社，2022：33-34．

［2］［4］［5］［6］［7］［8］卞毓麟.星星離我們多遠(yuǎn)［M］.北京：科學(xué)普及出版社，1980：1-148，26-45，119-137，17-25，46-52，85-97．

［3］中華人民共和國教育部.義務(wù)教育教科書 語文 八年級 上冊［M］.北京：人民教育出版社，2017：133-134．

［9］［蘇］瓦·阿·蘇霍姆林斯基.給教師的建議［M］.杜殿坤，譯.北京：教育科學(xué)出版社，1981：10．