基于ARCS動機模型的“熔化與凝固”跨學科教學設計

【摘 要】隨著時代對人才需求的轉變，跨學科主題學習已成為教育發展新動向。跨學科教學通過整合多學科知識和現實情境，有效培養學生的學習素養。文章運用ARCS動力模型，以“熔化與凝固”為教學實例，從注意、相關、信心、滿足維度，探討如何在初中物理跨學科教學中激活學生內在動機，增強學習主動性，促進物理學科核心素養與關鍵技能的發展。

【關鍵詞】ARCS動機模型 熔化與凝固 跨學科教學

【中圖分類號】G633.8 "【文獻標識碼】A "【文章編號】1002-3275（2024）16-76-03

隨著時代對人才需求的轉變，跨學科主題學習已成為教育發展新動向。《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱課程標準）在課程內容中新增了“跨學科實踐”一級主題，確立了“物理學與日常生活”“物理學與工程實踐”“物理學與社會發展”3個二級主題。明確提出以問題為基礎、核心素養為指導、跨學科學習為主線的教學模式，教師引導學生發現并提出問題，運用多學科知識解決問題，體驗學科間的聯系。可見，跨學科教學是課程標準倡導的課程改進方向。基于此，激發學生的學習動機，調動學生對跨學科學習的積極性，成為教師應思考的重要問題。［1］本文將探討如何整合ARCS動機模型與跨學科教學，以增強學生的學習動力，深化對物理知識的掌握，提升跨學科能力和問題解決綜合能力。

一、ARCS動機模型與跨學科教學概述

（一）ARCS動機模型概述

ARCS動機模型由美國佛羅里達州立大學的John M Keller教授提出，包括注意（attention）、相關（relevance）、信心（confidence）和滿足（satisfy）四個部分，能幫助教師解決學生學習動機不足的問題。ARCS動機模型是一種有效的教學策略，旨在提升學生的學習積極性。根據ARCS動機模型理論，首先，教師需巧妙地規劃課程的起始階段，確保在課堂初始就能抓住學生的學習興趣，激發他們的探索欲望，這是激活學生學習動力的第一步。其次，教師需要將新教授的知識點與學生的既有知識和現實生活緊密聯系起來，讓學生認識到物理源于生活。當新學的知識與學生的既有知識和生活實際相符合時，學生建構物理知識體系的過程就會更加流暢。再次，教師應通過多種手段增強學生的成功體驗，例如為學生設定清晰的學習目標，提供讓他們自我展示的機會，持續地培養和增強學生的自信心，從而提升他們的自我效能感和學習獲得感。最后，當學生能夠依靠自己的努力，運用所學知識來解釋日常生活中的現象和解決實際問題，并因此獲得教師的正面反饋時，他們將對自己的學習成果感到滿足。運用ARCS動機模型，教師可以在不同教學環節設計如何激發學生的學習動機。但是ARCS只是一種啟發性的模型，在實際教學中，教師需要考慮不同學生的思維特點進行針對性教學。［2］

（二）跨學科教學概述

當下，跨學科教學已成為研究熱點，現有研究專注于跨學科理論在教育中的應用，強調基于建構主義學習理論，建立學科間有意義的聯系，實現跨學科教學價值。這種教學方式通過巧妙地設計項目或問題，促進學科知識的綜合運用，實現不同學科知識的深度整合。同時圍繞核心素養開展教學活動，確保學科固有的邏輯體系不被破壞。通過合作學習的模式，建立學科間的實質性聯系，這些聯系對于學生的知識建構至關重要。這種方法能指導學生解決復雜性問題，幫助他們形成一個全面的知識體系。

對學科間的交叉知識進行整合，并創造真實的問題情境，采取跨學科的教學方法，對于培養學生的核心素養是一條有效的路徑。跨學科教學有助于學生更深入地理解復雜且具有挑戰性的問題，并促使他們在多樣的情境中進行探索，以物理學視角為基礎，綜合運用各個學科的知識，在跨學科的整合過程中培養綜合分析問題的能力。再逐步將這種能力擴展應用到其他不同的情境，將不同的學科知識聯系起來，打破學科間的界限，推動課程內容的整合，從而全面地培養學生的核心素養。

基于ARCS動機模型開展跨學科教學能夠有效激發學生的學習興趣和學習自覺性，因為這種教學方式側重于引導學生在實際情境中通過協作探究來分析和解決復雜問題。因此，激發并維持學生的學習動機對于更有效地實施跨學科教學至關重要。將“從做中學”作為核心，以激發學生的學習興趣為基本準則，讓學生親身參與問題情境，從而促進他們自主形成認知結構。外部設計在動機的產生和持續過程中扮演著關鍵角色。當學習者實現預期目標并體驗到成就感時，這種滿足感能夠極大地促使外部動機向內在動機轉變。

二、基于ARCS動機模型的“熔化與凝固”跨學科教學設計策略

跨學科的物理教學以物理知識為基礎，并融合其他學科知識，以促進學科知識與核心概念的整合，從而幫助學生形成對問題更全面的理解。本文在ARCS動機模型框架內探討跨學科教學，以“熔化與凝固”為教學主題，在注意維度和相關維度融合相關學科知識，探索教學模式，旨在激發學生學習動機，促進學生主動學習，通過信心維度和滿足維度增強學生成功的體驗，從而提升教學效果。基于ARCS動機模型的“熔化與凝固”跨學科教學設計流程如圖1所示。

（一）注意策略——融合藝術學科的創新導入

在初中物理課堂教學中應用ARCS動機模型，首先要做好引入環節的教學設計，保證教學形式新穎、豐富有趣，能吸引學生的注意力，提高學生學習的積極性。在課堂導入環節，播放民間藝術——打鐵花的視頻，通過動態視頻展示的方式引出本節課的主要內容，吸引學生的注意力。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。教師引導學生思考：鐵是怎樣變成鐵水的？這涉及什么原理？

設計意圖：教師通過呈現生動形象的視頻，能夠激發學生的好奇心和求知欲，促使他們對物理現象產生濃厚的興趣，同時引入藝術元素，體現了物理與藝術學科的融合，強化學生對物理與藝術融合的認識，拓寬學生的學科視野。這樣的教學設計不僅能夠快速吸引學生的注意力，而且能夠激發他們的求知欲和學習動機，更好地引導學生進入本節課的學習，更加主動地參與到課堂學習中來。

（二）相關策略——聯系實際生活

教師在設計教學環節時，要確保設計的學習任務與學生興趣相契合，幫助學生建立相關性認知。奧蘇伯爾指出學生現有知識儲備對學習成效至關關鍵，教學中要使學習內容與學生認知結構聯系并發揮作用。緊密聯系生活的跨學科課程設計可推動學生從被動學習轉向主動學習。

基于此，教師應構建與學生生活緊密相關的主題情境以介紹物理概念。例如在介紹熔化的概念時，教師可結合地理中火山噴發時巖漿（巖石的熔化態）的形成和流動現象，引導學生思考想象：這些巖漿從地下涌出的過程就如同我們所學習的物質從固態變成液態的熔化過程，即將地理學科中火山噴發時巖漿的形成和流動與物理學科中的熔化概念具體地結合起來，幫助學生理解。再如在介紹凝固的概念時，教師從化學分子結構的角度解釋水凝固成冰時分子排列的變化，以及物質在不同狀態下分子間距離和相互作用的差異，同時與生物學科相結合，舉例說明某些生物在低溫環境下體液凝固等現象，以及它們如何適應這種變化來生存。

設計意圖：將物理概念與學生的日常生活及其他學科知識緊密聯系起來，提高學習動機，增強理解，促進跨學科學習，并培養問題解決能力和創新思維。通過多學科整合的教學方法，能夠提高學生的學習效果，并激發他們的學習熱情和學習興趣。

（三）信心策略——增強學習者成功體驗

學習者保持學習動力的關鍵在于自信。根據ARCS動機模型，學生需要對學習材料有深入的認識，并且能夠自主地作出學習選擇。指導學生在學習成果上作出準確的歸因分析，并營造一種風險較低的學習氛圍，使學生深入領悟學習成果的實質，從而進一步鞏固他們的自信心，助力學生將外在學習動機轉化為內在學習動機，以建立積極的互動循環。

通過分組實驗探究，學生研究固體物質熔化過程中溫度變化的規律。每組四個學生，選出一個組長，負責引導探究。教師課前輔導組長，幫助組長理解實驗目的和步驟，預見挑戰，保證實驗安全。小組分為兩個次小組，分別研究海波和石蠟的熔化過程，準備實驗器材，按步驟操作，并記錄觀察數據。最后，學生整理數據，繪制時間與溫度的關系曲線，并分析曲線變化的原因。

實驗后，各小組分享心得，討論熔化特性，得出結論：海波熔化時吸熱但溫度恒定，石蠟熔化時吸熱且溫度上升。之后，教師進行跨學科作業設計，要求每個學生撰寫一份實驗報告，報告中需要包括實驗目的、方法、過程、結果和討論。

設計意圖：在學習動機確立后，學生可能會面對更具挑戰性的任務，從而影響其自信心。團隊合作開展實驗能夠有效緩解學生的畏難情緒，提升他們的參與感和實驗自主性。通過跨學科作業設計，學生不僅能夠鞏固和加深對物理概念的理解，還能夠提升數據分析能力和跨學科思維能力。同時，這樣的作業設計也有助于學生將外在的學習動機轉化為內在的興趣和動力，從而維持他們的學習動力。

（四）滿足策略——給予及時的積極反饋

為了使學生獲得滿足感，在學生完成活動后，教師首先要對學生取得的學習成果進行客觀評價，評價應該涵蓋學生在不同學科領域的表現。例如評價可以包括學生對物理概念的理解、分析數據的能力以及報告的撰寫技巧。給予學生反饋和認可，強調他們在不同學科領域的成就。例如教師可以表揚學生在實驗中細致的觀察力、數據分析的準確性以及報告的清晰度，從而持續激發他們的學習動力，這有助于他們將學習成果應用于其他領域。在教學互動中，教師不僅要對課堂上積極互動的學生進行口頭贊許和正面反饋，還應關注每一個學生，對取得進步的學生進行公開認可和表揚。其次，鼓勵學生進行自我反思，思考如何將不同學科的知識和技能應用到其他學習活動中，以及如何改進知識應用方法。最后，重視理論知識在實踐中的應用，促進二者融合，以此增強學生的自我效能感。

ARCS動機模型認為，學生如果能夠把新學到的知識應用于實際生活中，其學習滿足感就會得到增強。教師幫助學生理解熔化和凝固的圖像規律后，結合生活實際，設置以下問題讓學生回答。

問題1：生活中熔化吸熱及凝固放熱的有關現象有哪些？

問題2：自然界中的水循環體現了什么物態變化知識？

問題3：解釋凝固現象在建筑和工程中的應用。

設計意圖：通過聯系實際生活，鼓勵學生以物理的視角觀察日常生活，學生將因獲得展示自己知識儲備的機會而感到快樂。跨學科學習的方法促使學生考慮自然現象包含的復雜學科知識，并理解物態變化如何在這些過程中發揮作用。這種綜合的學習體驗可以增強學生對知識的探索興趣，并為他們提供更全面的理解。通過將物理知識應用到建筑和工程領域，學生可以了解到科學知識如何轉化為技術和問題解決方案。這種應用和創新的過程可以激發學生的好奇心和創造欲，同時讓他們感受到學習的成就感和愉悅感，體現了課程標準“從生活走向物理，從物理走向社會”的設計理念。

在基于ARCS動機模型的“熔化與凝固”課堂設計中，學生從進入課堂到總結得出物理規律的過程中始終處于同一情境，減輕了學生在探究過程中的其他認知負擔。［3］在得出物理規律后，通過引導提問，讓學生進行知識的遷移和應用，同時能夠有效喚起并保持學生的求知欲望。跨學科教學模式超越了原有學科的界限，尋求不同學科之間的融合與創新，這已成為課程改革下教育進步與變革的關鍵趨勢，它滿足了在核心素養培養框架下對各學科學習的要求，同時也是實現核心素養教育目標的必由之路。在ARCS動機模型的指導下，教師需要吸引學生的注意力，將學習內容與他們的內在需求聯系起來，使學生體驗學習滿足感。

【參考文獻】

［1］吳柳，吳華．ARCS模型視角下數學跨學科教學研究［J］．科教文匯，2023（22）：170-173．

［2］鄔啟超．基于ARCS模型的初中物理習題課教學：以“浮力”為例［J］．物理之友，2023，39（1）：25-27．

［3］潘詩瑩，王笑君．基于ARCS學習動機設計模型的閉環式探究課堂設計：以“安培力的方向”教學為例［J］．物理教學，2023，45（8）：2-5．