指向深度教學的高中地理與物理跨學科融合教學策略

權 穎

(徐州市第三中學,江蘇 徐州 221005)

在當今快速發展的社會背景下,培養學生跨學科思維和綜合能力已成為教育的迫切需求。高中地理和物理作為兩個重要的自然科學學科,擁有廣泛的知識領域和獨特的教學方法。然而,傳統的學科劃分限制了學生對于知識的綜合理解和應用能力的培養。因此,探討跨學科融合教學策略是極為必要的,不僅能促進高中地理和物理的深度教學,還能為教師提供新的教學思路和方法,同時也能為學生的學科發展和綜合能力培養提供有益的借鑒。通過深度跨學科融合教學,我們有望培養出具有創新思維和解決實際問題能力的高中生,為構建創新型社會做出積極貢獻。

一、深度教學及跨學科融合教學的內涵

(一)深度教學內涵

深度教學是一種以培養學生深度理解和高階思維能力為目標的教學方法。它強調學生主動參與、批判性思維和問題解決能力的培養,而不僅是簡單的知識傳授和記憶。在深度教學中,教師不再是知識的傳授者,而是學生學習的引導者和促進者,教師要鼓勵學生提出問題、思考并探索知識的深層次內涵。深度教學注重培養學生的思辨能力,使他們能對所學知識進行深入分析和評價,并將其應用于實際情境中。深度教學追求的是學生的理解而非死記硬背,它通過提供多樣化的學習資源和活動,激發學生的興趣和主動學習的動力,學生可以通過獨立思考、合作學習和探究式學習,建立知識之間的聯系,構建自己的學習框架。深度教學還鼓勵學生運用所學知識解決真實問題,學生可以通過實際應用和探索,將學習與實際生活相聯系,培養創新思維和解決復雜問題的能力。這種關注學生的實際應用和創造性思維的教學方式,能使學生在面對未知情境時靈活應對,發現新的解決方案。

(二)跨學科融合教學內涵

融合教學是一種教學方法,能通過整合不同學科領域的知識和概念,創造更具綜合性和實際應用性的學習體驗。融合教學旨在超越傳統學科邊界,使學生在跨學科的背景下發展綜合素養和跨學科思維能力。在融合教學中,教師通過設計跨學科的學習任務和項目,引導學生探索和發現不同學科之間的聯系;學生通過綜合應用知識、技能和概念,解決復雜問題,培養批判性思維、創新能力和合作精神[1]。

本研究中的跨學科融合教學是指利用物理學科的相關知識和思維方法,研究并輔助解決高中地理教學中的跨學科問題,從而培養學生跨學科綜合思維、提升學生分析解決不良結構復雜問題能力的教學實踐活動。

二、指向深度教學的高中地理和物理跨學科融合意義

(一)融合背景

新一輪基礎教育改革旨在推動素質教育發展,促進核心素養落實,助力學生全面健康發展。當前“滿堂灌”、機械重復訓練、實驗教學和實踐教育不足等忽視高階能力發展的教育問題仍舊嚴重,新課改呼喚創新培養地理學科核心素養的學習方式,在此背景下,深度教學應運而生。深度教學可以通過創設問題情境,引導學生自主、合作、探究等學習方式,培養學生的地理思辨能力。地理學科的綜合性特點決定了其自然地理部分擁有跨學科融合的優勢,跨物理學科的融合教學,也更利于學生向縱深方向理解自然地理原理,促進深度教學的推進,利于培養學生的高階思維和促進學科核心素養的落地。

(二)融合意義

融合教學強調跨學科的整體性和綜合性,建立跨學科知識之間的聯系,發展跨學科思維,幫助學生厘清很多地理現象背后的物理原理,使學生從更深入的層次和更豐富的角度理解地理知識,并將知識進行遷移、應用,解決復雜情境中的復雜問題[2]。

首先,深度教學要求學生從多個角度理解和分析問題,而地理和物理學科具有不同的視角和方法,兩者融合可以幫助學生形成全面的認知,深入探究問題的本質,從而實現更深層次的學習和理解。其次,跨學科融合教學可以提供更具現實意義的學習情境。物理和地理在日常生活和社會環境中有著廣泛的應用,將兩者融合,可以使學生更好地理解和解決實際問題。融合教學也有助于提高學生的學習動機和興趣。將不同學科的內容融合在一起,學生可以看到知識的實際應用和意義,增強學習的相關性和吸引力。最后,深度教學注重培養學生的批判性思維和創新能力。物理和地理學科都涉及數據分析、實驗設計和模型構建等,通過融合教學,學生可以學習到更多解決問題的方法和思維方式,培養他們的創造力和解決復雜問題的能力[3]。

三、指向深度教學的高中地理和物理跨學科融合教學策略

(一)深挖關聯知識點,精準跨學科融合

地理學科兼有自然科學和社會科學的性質,著名科學家錢學森稱它為“復雜的、開放的巨系統”。其自然地理部分難度較大,具有很強的學科滲透性。高中地理很多學科知識需要借助物理、化學、生物等自然學科的相關知識才能理解透徹,其中,尤其和物理學科的聯系最為緊密。跨學科融合教學策略的選擇應充分考慮地理和物理學科的核心概念、基本技能、基本方法,深入分析課程標準和學習目標,確定可以進行融合的內容和重點。下表列出了人教版地理必修和選擇性必修的部分地理學科和物理學科的關聯知識點[4]。

表1 人教版地理必修和選擇性必修部分地理學科和物理學科關聯知識點

由此可見,高中自然地理部分與物理學科很多知識存在千絲萬縷的內在聯系,深入挖掘這些有關聯度的知識點,利于透徹剖析相關地理原理,實現精準跨學科融合。

(二)搭建跨學科知識支架,設計情境化問題鏈

在精準選擇跨學科關聯知識的基礎上,圍繞中心問題設計有梯度的問題鏈,是將教學引向深度化理解的關鍵環節。問題鏈圍繞中心問題展開,通過創設情境,展開具有層次性、結構性、方向性和邏輯線索的一系列問題。建構主義理論認為,學習不是被動接受,而是主動建構的過程。跨學科融合教學中的問題鏈,通過創設學科情境和跨學科知識的鋪墊搭建思維支架,繼而設計進階化問題鏈,一問接一問,一環接一環,環環緊扣,步步深入,由此及彼,通過邏輯思維鏈條整合跨學科知識,緊連學生疑點和教學目標。層層遞進的問題鏈就像是一座思維的階梯,將學生的思維引向目標問題,在既新鮮又有挑戰性的體驗中,發展學生全面、系統、動態的地理思維[5]。跨學科的問題鏈設計應遵循基礎性、適度性、梯度性和開放性原則,既要貼合學生已有認知水平和思維水平,考慮最近發展區,又要螺旋上升,兼顧難度和深度。

案例:“熱力環流”問題鏈設計

情境創設: 切洋蔥時點上蠟燭為什么不熏眼睛?

圖1 點燃蠟燭切洋蔥實驗

問題鏈: ①點燃蠟燭后,A、B、C 的氣溫有何變化,A、B、C 空氣垂向運動的方向如何?

②空氣垂直運動導致水平方向的A、B、C 及A’、B’、C’氣壓如何變化?

③將A、B、C 及A’、B’、C’氣壓值排序。

④畫出空氣水平運動的方向。

⑤在圖中畫出點燃蠟燭后空氣的運動環流圖。

⑥如果地面和房頂的高差足夠大,請畫出近地面和高空等壓面的變化情況,并說明理由。

(三)充分融合關聯知識,發展學生高階思維

指向深度學習的高中地理教學離不開學生高階地理思維的培養。根據美國耶魯大學斯騰伯格的三元智力理論,分析能力、創新能力與實踐能力是高階思維的重要組成部分,這些能力的培養都離不開學生在地理情境中主動地建構知識、批判性地思考問題和創造性地解決地理問題。簡單的地理問題顯然無法滿足深度學習的需求,而復雜情境往往需要學生銜接整合相關知識,有些問題可能還具有跨學科的需求。在充分融合學科關聯知識的基礎上,學生具備了解決問題的知識基礎和認知結構,才能運用分析、綜合、歸納、演繹等高階思維方法,將復雜、抽象的邏輯抽絲剝繭,從容應對問題,并在合作和探究下順利地解決復雜問題。比如,河曲是河流地貌的高頻、重要考點,它在試題中往往依托真實復雜情境出現,難度較大[6]。因此,河曲形成原理對解決這類問題至關重要,這背后需要跨學科物理知識的融合,如圖2 彎道環流形成的物理原理。

圖2 彎道環流形成的物理原理

四、總結與反思

物理地理跨學科融合教學策略的優點包括: 增強學科間的聯系,豐富學生學習體驗,提高學生問題解決能力。然而,該策略也存在一些缺點。首先,教師準備和知識要求較高,需要具備深入理解兩個學科的知識和概念,并能有效整合和應用。其次,教學時間和資源分配可能受限,導致兩個學科的內容無法充分覆蓋。最后,評估學生綜合能力和學科理解的方式可能具有挑戰性。為了改進物理地理跨學科融合教學策略,可以采取以下措施: 首先,教師應接受相關培訓和專業發展,提升跨學科教學能力和知識水平;其次,建立跨學科教學團隊,教師之間進行合作和資源共享,以確保學科整合的質量和深度;再次,優化課程設計,合理安排時間和資源,使兩個學科內容有機融合,避免過度冗余或碎片化;最后,采用多元化的評估方法,評估學生的跨學科綜合能力和學科理解,例如項目報告、展示、實踐任務等。

總而言之,我們發現跨學科融合教學在提升學生綜合能力和跨學科思維培養方面具有顯著優勢,然而,跨學科融合教學也面臨一些挑戰,如課程整合、教師培訓和評估方法等。因此,未來的研究需要進一步探索這些問題,并提供解決方案,以更好地推廣和應用跨學科融合教學。通過跨學科融合教學策略,我們能更好地培養學生的綜合素養和解決問題的能力,為他們的未來發展奠定堅實基礎。希望本文的研究成果能為教育實踐提供有益的啟示,推動教育改革進程,培養具有創新能力和綜合素養的學生,為社會進步做出貢獻。