基于提升青少年運動員科學素養的多學科融合教學初探

張偉龍，聶偉杰，劉曉恒，吳晶，李啟

（廣州體育職業技術學院附屬體育運動學校，廣東廣州 510650）

一、背景與目標

體校既是我國競技體育人才主要輸送基地，又是國家九年義務教育部門。在國家越來越重視運動員文化教育的背景下，體校學生的文化學習與科學素養的提升顯得愈加重要。我校學生具有學生與運動員雙重身份，除基本校內課時時間，其他時間幾乎都被緊張的運動訓練和比賽占據。一方面，學生學習精力被訓練大量擠占；另一方面，部分學生由于學習受挫才選擇進入體校進行訓練學習，因而運動員學生學習時間、精力遠少于普通中學學生，學習缺乏主動性。為了激發學生學習興趣，提升教學質量，在課程標準指導下，本課題組嘗試運用多學科融合教學方法，以實現提高學生學習的興趣，鍛煉學生的思維能力、動手能力，培養學生嚴謹科學態度，提高運動員學生科學素養的目標。

二、多學科融合教學實踐

多學科融合不是多個學科間知識、方法簡單堆積、重疊，而是在大科學思想指導下，立足于學科基礎知識和共性，將不同學科間的知識方法經過精選、加工，深度融合?；瘜W與物理學科融合教學案例，以原電池內容為載體，融合了化學與物理知識，通過電池的原理及現象展開學科知識融合，以期為學生強化化學課堂中的物理電學知識。地理與物理學科融合案例，以氣壓、沸點與高原的相互關系，先給初二的學生相關知識學習打個楔子。多學科融合教學以學生為主體，推動課堂形式改革，增強課堂活力，激發學生學習興趣，提升教學質量，課堂教學事半功倍。當前，教師應努力突破傳統教學觀念和教學模式的定式，更新教學觀念，讓學科教學與其他學科有機融合，真正培養學生綜合素質，實現學生全面發展。

（一）化學與物理學科融合教學課例

1.引言

生活在現代社會，學生對“電”有著豐富而又強烈的感性認識。當了解了火力發電的過程和弊端后，他們會對化學能是否可以直接轉化為電能產生極大的探究興趣。正是基于這一點，教師設計了分組實驗，探究化學能是否可以轉化為電能。在這節課以前，學生已經學習了氧化還原反應的本質、電解質的概念及電解質的電離，這為學生學習原電池的工作原理提供了堅實的基礎。我校學生大部分基礎較差，在分析實驗現象時，教師要注意充分結合已有的物理知識逐步推進，從化學和物理的角度準確地判斷原電池的正負極和電流方向，教授電極反應式的書寫。

2.教學過程實錄

課堂導入：給出我國目前電能的來源餅形圖，給出火力發電過程和原理的視頻。

學生活動：觀看視頻并分析火力發電的弊端。并提出問題：化學能是否可以直接轉化為電能？

探究實驗：探究化學能是否可以轉化為電能。

通過電流表指針發生偏轉，可以得出結論：化學能可以直接轉化為電能，引出原電池的概念。

原電池：將化學能轉化為電能的裝置。

問題1：電流是怎么產生的？

利用學過的氧化還原反應的知識，分析本實驗（如圖1）發生的反應：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2。

圖1 電流產生實驗

利用已經學過的氧化還原反應的知識，對本反應元素化合價發生改變的元素進行標注。

提示：物理上學過了“電荷（包括正電荷、負電荷）的定向移動形成電流”。

啟發學生思考：我們這個反應中出現了電子的得失，是否可以推測是電子的定向移動形成了電流。

結論1：電子沿著導線由鋅流向了銅，從而形成了電流。

問題2：原電池作為一個電源，會有正負極，那么鋅銅原電池的正負極如何判斷呢？

提示：物理中規定，正電荷的移動方向為電流的方向，而電源的正極是電流流出的一極。

也可以根據電流計指針偏轉的方向判斷正負極。

結論2：原電池的正極是銅片，負極是鋅片。

問題3：原電池中內外電路中的微粒如何移動？

總結：電子不入水，離子不上岸邊。電解質中離子轉移的方向為：負負，正正。

問題4：既然原電池是化學能轉化為電能的，那么正負極發生的化學反應分別是什么呢？

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2

以上發生的氧化還原反應的得失電子過程，用兩個半反應表示出來就是原電池的電極反應式。

負極：Zn-2e=Zn2+氧化反應 正極：2H++2e=H2還原反應

問題5：根據實驗中鋅銅原電池的構成，你認為要構成一個原電池需要哪些條件？

結論3：原電池的構成條件：

兩極：金屬活潑性不同的兩種金屬或活潑金屬和導電的非金屬。

一液：電解質溶液。

一回路：用導線連接，形成內外回路。

一反應：能夠自發進行的氧化還原反應。

課堂反饋：練習1、練習2、練習3。

板書：

（1）原電池概念

（2）工作原理：

①電流的產生原理

②原電池正負極的判斷

③電路中微粒的移動方向

④電極反應式的書寫

（3）原電池的構成條件：兩極、一液、一回路、一反應。

3.總評

本節課的主要目標是讓學生通過實驗探究，知道原電池工作的原理、構成條件，并能夠寫出簡單的電極反應式。氧化還原反應的本質、電解質的電離、電流的形成、電流方向及電源正負極的判斷是學生已經儲備的知識。在課堂教學過程中，教師要引導學生通過物理知識和化學知識的融合對實驗現象進行分析，從而達成教學目標。這一課堂教學過程充分體現了以學生為主體的思想，雖然這樣會使得課堂推進很慢，因為部分學生對本節課所涉及的物理知識已經遺忘（這在意料之中，畢竟體校存在的實際情況就是學生的學習和老師的教學時間都遠遠少于普通學校），但是這樣的課堂可以充分調動學生思考問題的積極主動性，并且將學習邏輯轉換為教學模式，也達到了很好的課堂效果。課后對本節課進行反思，今后的教學中還有很多問題需要去思考和解決，如課后習題的設計如何體現教-學-評一體化，針對不同的學生如何落實作業的分層設計和輔導等。

（二）地理與物理學科融合教學課例

1.引言

學生在進行中國地理總論的學習后，對中國地理的地形、氣候、土壤、水文、農業、工業等都有了基本的認識，但是“青藏高原”這節課涉及的知識點有跨學科的情況，對初二學生來講有一定的難度。結合初二學生的學科學習情況，教師在“青藏高原”的課程教學中增加了物理的大氣壓隨海拔增高而降低的相關知識及其應用等內容，以促進學生學科知識融合，使其更好地理解相關知識。

2.教學過程實錄

課堂導入：給出網紅丁真對家鄉的宣傳視頻，讓學生了解青藏地區的景觀，讓學生了解青藏地區的位置范圍。

引導學生結合地圖，說說青藏地區的位置范圍、地形特征、氣候特點、植被情況。

學生活動：

（1）通過介紹丁真的家鄉，給學生介紹青藏地區的準確范圍及所包含的省份；

（2）通過讓學生觀察數據，了解青藏地區的人口狀況；

（3）通過讀圖指引，引導學生通過讀圖了解青藏地區的氣候類型和氣候特點，引導學生通過服飾和當地的植被了解青藏地區氣候高寒的特點。

（4）結合同學的生活常識，提出問題：為何青藏地區人民煮飯時會出現煮不熟的情況？

這些問題有效激發了學生對于氣壓知識的學習興趣。

引入大氣壓隨海拔增高而降低及氣壓與液體沸點關系的相關知識及其應用等內容（如圖2），促使學生通過物理知識解決地理問題。

圖2 海拔高度與大氣壓含氧量的關系

活動1：

通過對青藏高原氣候及氣壓知識的了解，請同學們為準備去青藏高原地區旅游的人們準備所需裝備。

教師通過讀圖指引，引導學生了解青藏地區河流的狀況，利用講授法逐一講述青藏地區資源特點。

活動2：

通過丁真家鄉的介紹視頻，了解青藏地區有哪些農業類型，有哪些主要牲畜，河谷農業種植業的主要分布地區及主要農作物品種，分析青藏地區發展種植業的限制性因素，并從氣候地形、水源土壤方面，分析西北地區與青藏地區農業發展共同的優勢條件是什么。

提示：通過觀察相關的氣候和植被條件，可以了解青藏地區發展河谷農業的有利和不利條件。

結論：

（1）青藏地區河谷農業的有利條件：溫差大，晴天多，光照強，大氣潔凈。

（2）青藏地區河谷農業的不利條件：降水少，溫度低。

板書（如圖3）：

圖3 青藏地區農業發展相關情況

3.總評

本節課的課堂目標完成度高。學生通過利用地圖和數據準確了解了青藏地區的位置、范圍及氣候特征，知道了地理環境各要素之間的相互關系，學會了根據青藏地區高寒的環境特點，因地制宜地發展青藏地區的經濟，達到人地協調的目的。同時，教師根據初二學生的各學科學習特點，適當融合了物理的大氣壓隨海拔增高而降低的相關知識及其應用等內容，促進了多學科融合發展。但本節課仍有需要提升的地方，主要是學生的互動時間、過程需要增加[2]。

本教學研究兩個課例均凸顯了現階段體校多學科融合教學的共性，主要體現在多學科融合課堂中的互動環節和知識應用環節，能夠促進學生學科知識的融會貫通。如在地理與物理的融合課中，教師設置互動環節，安排學生共同探討在高原地區米飯無法煮熟的原因，通過設置合理情境，促進學生對物理學科理論知識的理解和應用。

學科融合教學過程要求學生不斷掌握不同學科的新概念，極大激發了學生對新知識的熱情，尤其是青少年運動員學生在本課例中表現明顯。對于教師而言，跨學科教學要求課堂內容上整合程度更高，要求課程視角下教與學要精心設計和組織，在服務于學生學科核心素養培養的前提下，設計出科學清晰的學習任務和有效的課堂教學[3]。在多學科融合教學實踐活動中，各學科教師要密切配合，發掘、思考、設計好綜合實踐活動和研學方式，著力提升青少年運動員學生學習成效和科學素養，為青少年運動員升學及走向社會奠定良好的基礎。