跨界課堂教學分析與思考

張玉榮

摘 要：跨學科教學是跨界課堂的主要教學模式，主要是通過打破學科界限，融合多學科知識，有目的、有計劃地組織教學.通過對“跨學科思維下的理化問題分析”教學片段的分析，闡述了如何以“問題引導式”的跨學科教學模式來培養學生跨學科思維，養成學生跨學科素養，并對目前的跨界課堂教學做了一些積極的思考.

關鍵詞：跨界課堂；跨學科教學；跨學科素養；教學分析

一、跨界課堂和跨學科教學

跨界課堂，主要是體現在學科的跨界上，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，即使是語文和數學之間也不是彼此之間毫無關系，能夠讓學生發現知識之間的聯系，發現事物之間的因果，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系起來展現給學生，引導學生分析、思考，養成學生的跨學科思維，培育學生跨學科素養，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”的開發和設計中，我們將高中學段一些學科間有聯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象？從現象中想到哪些問題？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生的化學反應.教學中發現許多同學漏寫氧氣轉化為臭氧的方程式（3O22O3），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象，地球上每年平均發生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系統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具有挑戰性的意義.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？光通過膠體發生了什么現象？教師評價.

問題6：光線通過膠體會有“丁達爾現象”，而濁液和溶液無此現象.

（1）膠體微粒直徑d與入射光的波長λ相比（ ）

A.d>>λ B.d<<λ

C.d與λ數值無關 D.d與λ數值相近

（2）光在通過膠體時發生的物理現象是 （ ）

A.散射 B.折射 C.干涉 D.全反射

（3）下列哪組現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，則它每秒發出的光子數為多少.

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，這樣體現了教學的整體性，同時也培養了學生“透過現象看本質”的理性思維素養.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，使學生有強烈的震撼感，激發學生學習熱情.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，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，充分體現以學生為中心，發展學生為主題，培養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.

（二）跨界課堂教學的實施

在目前的教學大環境下，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，規定每兩周在一個年級各班同時開設“跨界課堂教學”課1節，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學生的跨學科素養.但是，學生的跨學科素養的培養也不是僅靠在校的幾節課，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學生的跨學科素養，更重要的是培養學生的學習興趣、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、激發學生的創新思維、發展學生的個性、提升學生的智慧——培養學生成為全面發展的人，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調，并提供教師再培訓的機會，不斷提高教師的跨學科素養.

②時間問題：一是課時，二是教師時間.因為一節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代信息技術、數字傳感儀、數據采集器、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的培養是教育部印發《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，跨界課堂教學的環境會越來越成熟.筆者相信，只要我們堅持創新，跨學科教學會成為我們高中教學的新常態.