基于ARCS動(dòng)機(jī)模型的“熔化與凝固”跨學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)

【摘 要】隨著時(shí)代對(duì)人才需求的轉(zhuǎn)變，跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)已成為教育發(fā)展新動(dòng)向?？鐚W(xué)科教學(xué)通過整合多學(xué)科知識(shí)和現(xiàn)實(shí)情境，有效培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)素養(yǎng)。文章運(yùn)用ARCS動(dòng)力模型，以“熔化與凝固”為教學(xué)實(shí)例，從注意、相關(guān)、信心、滿足維度，探討如何在初中物理跨學(xué)科教學(xué)中激活學(xué)生內(nèi)在動(dòng)機(jī)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)主動(dòng)性，促進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)與關(guān)鍵技能的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】ARCS動(dòng)機(jī)模型 熔化與凝固 跨學(xué)科教學(xué)

【中圖分類號(hào)】G633.8 "【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A "【文章編號(hào)】1002-3275（2024）16-76-03

隨著時(shí)代對(duì)人才需求的轉(zhuǎn)變，跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)已成為教育發(fā)展新動(dòng)向?！读x務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱課程標(biāo)準(zhǔn)）在課程內(nèi)容中新增了“跨學(xué)科實(shí)踐”一級(jí)主題，確立了“物理學(xué)與日常生活”“物理學(xué)與工程實(shí)踐”“物理學(xué)與社會(huì)發(fā)展”3個(gè)二級(jí)主題。明確提出以問題為基礎(chǔ)、核心素養(yǎng)為指導(dǎo)、跨學(xué)科學(xué)習(xí)為主線的教學(xué)模式，教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出問題，運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決問題，體驗(yàn)學(xué)科間的聯(lián)系?？梢?，跨學(xué)科教學(xué)是課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)的課程改進(jìn)方向?；诖?，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)跨學(xué)科學(xué)習(xí)的積極性，成為教師應(yīng)思考的重要問題。［1］本文將探討如何整合ARCS動(dòng)機(jī)模型與跨學(xué)科教學(xué)，以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，深化對(duì)物理知識(shí)的掌握，提升跨學(xué)科能力和問題解決綜合能力。

一、ARCS動(dòng)機(jī)模型與跨學(xué)科教學(xué)概述

（一）ARCS動(dòng)機(jī)模型概述

ARCS動(dòng)機(jī)模型由美國佛羅里達(dá)州立大學(xué)的John M Keller教授提出，包括注意（attention）、相關(guān)（relevance）、信心（confidence）和滿足（satisfy）四個(gè)部分，能幫助教師解決學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)不足的問題。ARCS動(dòng)機(jī)模型是一種有效的教學(xué)策略，旨在提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。根據(jù)ARCS動(dòng)機(jī)模型理論，首先，教師需巧妙地規(guī)劃課程的起始階段，確保在課堂初始就能抓住學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)他們的探索欲望，這是激活學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力的第一步。其次，教師需要將新教授的知識(shí)點(diǎn)與學(xué)生的既有知識(shí)和現(xiàn)實(shí)生活緊密聯(lián)系起來，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理源于生活。當(dāng)新學(xué)的知識(shí)與學(xué)生的既有知識(shí)和生活實(shí)際相符合時(shí)，學(xué)生建構(gòu)物理知識(shí)體系的過程就會(huì)更加流暢。再次，教師應(yīng)通過多種手段增強(qiáng)學(xué)生的成功體驗(yàn)，例如為學(xué)生設(shè)定清晰的學(xué)習(xí)目標(biāo)，提供讓他們自我展示的機(jī)會(huì)，持續(xù)地培養(yǎng)和增強(qiáng)學(xué)生的自信心，從而提升他們的自我效能感和學(xué)習(xí)獲得感。最后，當(dāng)學(xué)生能夠依靠自己的努力，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來解釋日常生活中的現(xiàn)象和解決實(shí)際問題，并因此獲得教師的正面反饋時(shí)，他們將對(duì)自己的學(xué)習(xí)成果感到滿足。運(yùn)用ARCS動(dòng)機(jī)模型，教師可以在不同教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。但是ARCS只是一種啟發(fā)性的模型，在實(shí)際教學(xué)中，教師需要考慮不同學(xué)生的思維特點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性教學(xué)。［2］

（二）跨學(xué)科教學(xué)概述

當(dāng)下，跨學(xué)科教學(xué)已成為研究熱點(diǎn)，現(xiàn)有研究專注于跨學(xué)科理論在教育中的應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，建立學(xué)科間有意義的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科教學(xué)價(jià)值。這種教學(xué)方式通過巧妙地設(shè)計(jì)項(xiàng)目或問題，促進(jìn)學(xué)科知識(shí)的綜合運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)不同學(xué)科知識(shí)的深度整合。同時(shí)圍繞核心素養(yǎng)開展教學(xué)活動(dòng)，確保學(xué)科固有的邏輯體系不被破壞。通過合作學(xué)習(xí)的模式，建立學(xué)科間的實(shí)質(zhì)性聯(lián)系，這些聯(lián)系對(duì)于學(xué)生的知識(shí)建構(gòu)至關(guān)重要。這種方法能指導(dǎo)學(xué)生解決復(fù)雜性問題，幫助他們形成一個(gè)全面的知識(shí)體系。

對(duì)學(xué)科間的交叉知識(shí)進(jìn)行整合，并創(chuàng)造真實(shí)的問題情境，采取跨學(xué)科的教學(xué)方法，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)是一條有效的路徑?？鐚W(xué)科教學(xué)有助于學(xué)生更深入地理解復(fù)雜且具有挑戰(zhàn)性的問題，并促使他們?cè)诙鄻拥那榫持羞M(jìn)行探索，以物理學(xué)視角為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用各個(gè)學(xué)科的知識(shí)，在跨學(xué)科的整合過程中培養(yǎng)綜合分析問題的能力。再逐步將這種能力擴(kuò)展應(yīng)用到其他不同的情境，將不同的學(xué)科知識(shí)聯(lián)系起來，打破學(xué)科間的界限，推動(dòng)課程內(nèi)容的整合，從而全面地培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

基于ARCS動(dòng)機(jī)模型開展跨學(xué)科教學(xué)能夠有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)自覺性，因?yàn)檫@種教學(xué)方式側(cè)重于引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)際情境中通過協(xié)作探究來分析和解決復(fù)雜問題。因此，激發(fā)并維持學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)對(duì)于更有效地實(shí)施跨學(xué)科教學(xué)至關(guān)重要。將“從做中學(xué)”作為核心，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣為基本準(zhǔn)則，讓學(xué)生親身參與問題情境，從而促進(jìn)他們自主形成認(rèn)知結(jié)構(gòu)。外部設(shè)計(jì)在動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生和持續(xù)過程中扮演著關(guān)鍵角色。當(dāng)學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)并體驗(yàn)到成就感時(shí)，這種滿足感能夠極大地促使外部動(dòng)機(jī)向內(nèi)在動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)變。

二、基于ARCS動(dòng)機(jī)模型的“熔化與凝固”跨學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)策略

跨學(xué)科的物理教學(xué)以物理知識(shí)為基礎(chǔ)，并融合其他學(xué)科知識(shí)，以促進(jìn)學(xué)科知識(shí)與核心概念的整合，從而幫助學(xué)生形成對(duì)問題更全面的理解。本文在ARCS動(dòng)機(jī)模型框架內(nèi)探討跨學(xué)科教學(xué)，以“熔化與凝固”為教學(xué)主題，在注意維度和相關(guān)維度融合相關(guān)學(xué)科知識(shí)，探索教學(xué)模式，旨在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，通過信心維度和滿足維度增強(qiáng)學(xué)生成功的體驗(yàn)，從而提升教學(xué)效果?；贏RCS動(dòng)機(jī)模型的“熔化與凝固”跨學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

（一）注意策略——融合藝術(shù)學(xué)科的創(chuàng)新導(dǎo)入

在初中物理課堂教學(xué)中應(yīng)用ARCS動(dòng)機(jī)模型，首先要做好引入環(huán)節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)，保證教學(xué)形式新穎、豐富有趣，能吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。在課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)，播放民間藝術(shù)——打鐵花的視頻，通過動(dòng)態(tài)視頻展示的方式引出本節(jié)課的主要內(nèi)容，吸引學(xué)生的注意力。在打鐵花這一表演中，手藝人將高溫熔化的鐵水揮灑向空中，瞬間化作千萬朵絢爛的鐵花。教師引導(dǎo)學(xué)生思考：鐵是怎樣變成鐵水的？這涉及什么原理？

設(shè)計(jì)意圖：教師通過呈現(xiàn)生動(dòng)形象的視頻，能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，促使他們對(duì)物理現(xiàn)象產(chǎn)生濃厚的興趣，同時(shí)引入藝術(shù)元素，體現(xiàn)了物理與藝術(shù)學(xué)科的融合，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)物理與藝術(shù)融合的認(rèn)識(shí)，拓寬學(xué)生的學(xué)科視野。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)不僅能夠快速吸引學(xué)生的注意力，而且能夠激發(fā)他們的求知欲和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，更好地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入本節(jié)課的學(xué)習(xí)，更加主動(dòng)地參與到課堂學(xué)習(xí)中來。

（二）相關(guān)策略——聯(lián)系實(shí)際生活

教師在設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)時(shí)，要確保設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)任務(wù)與學(xué)生興趣相契合，幫助學(xué)生建立相關(guān)性認(rèn)知。奧蘇伯爾指出學(xué)生現(xiàn)有知識(shí)儲(chǔ)備對(duì)學(xué)習(xí)成效至關(guān)關(guān)鍵，教學(xué)中要使學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)聯(lián)系并發(fā)揮作用。緊密聯(lián)系生活的跨學(xué)科課程設(shè)計(jì)可推動(dòng)學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向主動(dòng)學(xué)習(xí)。

基于此，教師應(yīng)構(gòu)建與學(xué)生生活緊密相關(guān)的主題情境以介紹物理概念。例如在介紹熔化的概念時(shí)，教師可結(jié)合地理中火山噴發(fā)時(shí)巖漿（巖石的熔化態(tài)）的形成和流動(dòng)現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生思考想象：這些巖漿從地下涌出的過程就如同我們所學(xué)習(xí)的物質(zhì)從固態(tài)變成液態(tài)的熔化過程，即將地理學(xué)科中火山噴發(fā)時(shí)巖漿的形成和流動(dòng)與物理學(xué)科中的熔化概念具體地結(jié)合起來，幫助學(xué)生理解。再如在介紹凝固的概念時(shí)，教師從化學(xué)分子結(jié)構(gòu)的角度解釋水凝固成冰時(shí)分子排列的變化，以及物質(zhì)在不同狀態(tài)下分子間距離和相互作用的差異，同時(shí)與生物學(xué)科相結(jié)合，舉例說明某些生物在低溫環(huán)境下體液凝固等現(xiàn)象，以及它們?nèi)绾芜m應(yīng)這種變化來生存。

設(shè)計(jì)意圖：將物理概念與學(xué)生的日常生活及其他學(xué)科知識(shí)緊密聯(lián)系起來，提高學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，增強(qiáng)理解，促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)，并培養(yǎng)問題解決能力和創(chuàng)新思維。通過多學(xué)科整合的教學(xué)方法，能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，并激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)興趣。

（三）信心策略——增強(qiáng)學(xué)習(xí)者成功體驗(yàn)

學(xué)習(xí)者保持學(xué)習(xí)動(dòng)力的關(guān)鍵在于自信。根據(jù)ARCS動(dòng)機(jī)模型，學(xué)生需要對(duì)學(xué)習(xí)材料有深入的認(rèn)識(shí)，并且能夠自主地作出學(xué)習(xí)選擇。指導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)成果上作出準(zhǔn)確的歸因分析，并營造一種風(fēng)險(xiǎn)較低的學(xué)習(xí)氛圍，使學(xué)生深入領(lǐng)悟?qū)W習(xí)成果的實(shí)質(zhì)，從而進(jìn)一步鞏固他們的自信心，助力學(xué)生將外在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化為內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，以建立積極的互動(dòng)循環(huán)。

通過分組實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生研究固體物質(zhì)熔化過程中溫度變化的規(guī)律。每組四個(gè)學(xué)生，選出一個(gè)組長，負(fù)責(zé)引導(dǎo)探究。教師課前輔導(dǎo)組長，幫助組長理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮筒襟E，預(yù)見挑戰(zhàn)，保證實(shí)驗(yàn)安全。小組分為兩個(gè)次小組，分別研究海波和石蠟的熔化過程，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材，按步驟操作，并記錄觀察數(shù)據(jù)。最后，學(xué)生整理數(shù)據(jù)，繪制時(shí)間與溫度的關(guān)系曲線，并分析曲線變化的原因。

實(shí)驗(yàn)后，各小組分享心得，討論熔化特性，得出結(jié)論：海波熔化時(shí)吸熱但溫度恒定，石蠟熔化時(shí)吸熱且溫度上升。之后，教師進(jìn)行跨學(xué)科作業(yè)設(shè)計(jì)，要求每個(gè)學(xué)生撰寫一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告，報(bào)告中需要包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、方法、過程、結(jié)果和討論。

設(shè)計(jì)意圖：在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)確立后，學(xué)生可能會(huì)面對(duì)更具挑戰(zhàn)性的任務(wù)，從而影響其自信心。團(tuán)隊(duì)合作開展實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴行Ь徑鈱W(xué)生的畏難情緒，提升他們的參與感和實(shí)驗(yàn)自主性。通過跨學(xué)科作業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)生不僅能夠鞏固和加深對(duì)物理概念的理解，還能夠提升數(shù)據(jù)分析能力和跨學(xué)科思維能力。同時(shí)，這樣的作業(yè)設(shè)計(jì)也有助于學(xué)生將外在的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化為內(nèi)在的興趣和動(dòng)力，從而維持他們的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

（四）滿足策略——給予及時(shí)的積極反饋

為了使學(xué)生獲得滿足感，在學(xué)生完成活動(dòng)后，教師首先要對(duì)學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)應(yīng)該涵蓋學(xué)生在不同學(xué)科領(lǐng)域的表現(xiàn)。例如評(píng)價(jià)可以包括學(xué)生對(duì)物理概念的理解、分析數(shù)據(jù)的能力以及報(bào)告的撰寫技巧。給予學(xué)生反饋和認(rèn)可，強(qiáng)調(diào)他們?cè)诓煌瑢W(xué)科領(lǐng)域的成就。例如教師可以表揚(yáng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中細(xì)致的觀察力、數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性以及報(bào)告的清晰度，從而持續(xù)激發(fā)他們的學(xué)習(xí)動(dòng)力，這有助于他們將學(xué)習(xí)成果應(yīng)用于其他領(lǐng)域。在教學(xué)互動(dòng)中，教師不僅要對(duì)課堂上積極互動(dòng)的學(xué)生進(jìn)行口頭贊許和正面反饋，還應(yīng)關(guān)注每一個(gè)學(xué)生，對(duì)取得進(jìn)步的學(xué)生進(jìn)行公開認(rèn)可和表揚(yáng)。其次，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自我反思，思考如何將不同學(xué)科的知識(shí)和技能應(yīng)用到其他學(xué)習(xí)活動(dòng)中，以及如何改進(jìn)知識(shí)應(yīng)用方法。最后，重視理論知識(shí)在實(shí)踐中的應(yīng)用，促進(jìn)二者融合，以此增強(qiáng)學(xué)生的自我效能感。

ARCS動(dòng)機(jī)模型認(rèn)為，學(xué)生如果能夠把新學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活中，其學(xué)習(xí)滿足感就會(huì)得到增強(qiáng)。教師幫助學(xué)生理解熔化和凝固的圖像規(guī)律后，結(jié)合生活實(shí)際，設(shè)置以下問題讓學(xué)生回答。

問題1：生活中熔化吸熱及凝固放熱的有關(guān)現(xiàn)象有哪些？

問題2：自然界中的水循環(huán)體現(xiàn)了什么物態(tài)變化知識(shí)？

問題3：解釋凝固現(xiàn)象在建筑和工程中的應(yīng)用。

設(shè)計(jì)意圖：通過聯(lián)系實(shí)際生活，鼓勵(lì)學(xué)生以物理的視角觀察日常生活，學(xué)生將因獲得展示自己知識(shí)儲(chǔ)備的機(jī)會(huì)而感到快樂?？鐚W(xué)科學(xué)習(xí)的方法促使學(xué)生考慮自然現(xiàn)象包含的復(fù)雜學(xué)科知識(shí)，并理解物態(tài)變化如何在這些過程中發(fā)揮作用。這種綜合的學(xué)習(xí)體驗(yàn)可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的探索興趣，并為他們提供更全面的理解。通過將物理知識(shí)應(yīng)用到建筑和工程領(lǐng)域，學(xué)生可以了解到科學(xué)知識(shí)如何轉(zhuǎn)化為技術(shù)和問題解決方案。這種應(yīng)用和創(chuàng)新的過程可以激發(fā)學(xué)生的好奇心和創(chuàng)造欲，同時(shí)讓他們感受到學(xué)習(xí)的成就感和愉悅感，體現(xiàn)了課程標(biāo)準(zhǔn)“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的設(shè)計(jì)理念。

在基于ARCS動(dòng)機(jī)模型的“熔化與凝固”課堂設(shè)計(jì)中，學(xué)生從進(jìn)入課堂到總結(jié)得出物理規(guī)律的過程中始終處于同一情境，減輕了學(xué)生在探究過程中的其他認(rèn)知負(fù)擔(dān)。［3］在得出物理規(guī)律后，通過引導(dǎo)提問，讓學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的遷移和應(yīng)用，同時(shí)能夠有效喚起并保持學(xué)生的求知欲望?？鐚W(xué)科教學(xué)模式超越了原有學(xué)科的界限，尋求不同學(xué)科之間的融合與創(chuàng)新，這已成為課程改革下教育進(jìn)步與變革的關(guān)鍵趨勢，它滿足了在核心素養(yǎng)培養(yǎng)框架下對(duì)各學(xué)科學(xué)習(xí)的要求，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)教育目標(biāo)的必由之路。在ARCS動(dòng)機(jī)模型的指導(dǎo)下，教師需要吸引學(xué)生的注意力，將學(xué)習(xí)內(nèi)容與他們的內(nèi)在需求聯(lián)系起來，使學(xué)生體驗(yàn)學(xué)習(xí)滿足感。

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