高中地理跨學科活動類主題作業設計

在高中地理教學中，打破學科壁壘、開展跨學科學習是培養學生綜合素養與創新思維的重要途徑。太陽視運動規律作為地理學科關鍵內容，與地球運動、晝夜交替等地理知識緊密相連，還涉及物理光學原理、數學幾何計算等多學科領域。本文以“太陽視運動規律的探究\"為主題設計高中地理跨學科活動類主題作業，引導學生綜合運用多學科知識理解該規律，并探索其在生活與社會實踐中的廣泛應用。

一、活動類主題作業概述

“太陽視運動規律的探究”是融合數學建模與物理原理的跨學科實踐作業。學生通過觀測模擬太陽視運動的實驗（如日出日落方位、正午高度角變化），結合地球自轉與公轉的復合運動規律，揭示太陽運動軌跡周期性變化成因;運用數學平面幾何、三角函數（如計算太陽高度角式 h=90^°-|φ-δ| ）等和物理的光影知識，將動態軌跡可視化呈現。這一過程深化對地理“晝夜交替與四季成因\"核心概念的理解，鍛煉多學科知識運用能力，通過制作動態軌跡圖、光影模型等成果，實現科學探究與創意表達的有機統一。

二、設計活動類主題作業的教學目標

（一）地理學科教學目標

本次作業設計聚焦地理學科時空特性：空間上，引導學生按熱帶、溫帶、寒帶區域分類，結合多學科知識探索太陽位置變化規律；時間上，以太陽直射點移動為線索，探討不同位置對應的太陽方位，助力學生從時空結合維度掌握太陽視運動規律，構建系統地理知識體系。

目標達成路徑：通過“空間分異觀測 + 時間序列推演”，學生掌握太陽視運動規律在不同緯度區域（空間）與不同節氣時段（時間）的差異化表現，形成“空間差異決定現象特征，時間變化揭示過程規律\"的地理思維模式，最終實現從碎片化知識點到系統性知識建構的躍遷。

（二）跨學科融合教學目標

1.數學

本次以“太陽視運動規律的探究\"為主題的高中地理跨學科活動類作業設計，注重融合地理與數學知識：地理上，引導學生從不同緯度區域探究太陽視運動時空規律；數學方面，借助三角函數計算正午太陽高度角，構建直角三角形模型闡釋相關角度關系；利用幾何知識繪制天球示意圖，分析太陽運動軌跡與地球空間位置關系，提升學生空間想象與邏輯推理能力；設置數學問題，驅動學生計算太陽高度角、影子長度等解決實際問題：引導學生運用數學思維剖析太陽視運動軌跡幾何特征，最終運用（日出日落和正午太陽位置）三點定圓原理以精準繪制軌跡圖，多維度強化學生對太陽視運動規律的理解與運用能力。

目標達成路徑：通過“數學工具嵌人地理問題鏈”的設計，學生將掌握三角函數、幾何知識等數學方法在地理建模中的核心應用，形成“地理問題數學化-數學工具地理化\"的雙向思維閉環，最終實現跨學科知識遷移能力與高階思維品質的協同發展。

2.物理

本次以“太陽視運動規律的探究”為主題的高中地理跨學科活動類主題作業設計，旨在融合多學科知識助力學生理解太陽視運動規律：地理學科引導學生從空間分熱帶、溫帶、寒帶地區分析日出日落與正午太陽位置年變化，以時間維度按太陽直射點移動規律總結日出日落及正午方位；物理學科借助光的直線傳播實驗（如手電筒模擬太陽光觀察影子變化）讓學生直觀理解相關原理，并從物體相對運動角度，闡釋地球自轉引發天球自東向西旋轉從而呈現太陽東升西落的視運動現象，通過地理與物理學科協同，強化學生對太陽視運動時空特征及原理的認知。

目標達成路徑：通過“物理實驗 $$ 原理提煉 $$ 地理應用\"的螺旋式探究，學生掌握物理方法形成“從物理本質到地理表象\"的跨學科分析范式，提升科學思維與地理實踐能力。

（三）核心素養

本次以“太陽視運動規律的探究\"為主題的高中地理跨學科活動類作業設計，落實地理核心素養培養，助力學生綜合思維發展，提升其地理實踐力，增強人地協調觀，深化區域認知能力，讓學生形成對自然現象的系統認知與科學態度。

三、設計活動類主題作業的教學框架設計

階段一：主題導入與任務分配

1.情境創設

教師播放包含不同季節、不同緯度地區日出日落景象及太陽高度角變化的科普視頻，創設生動直觀的教學情境，引發學生興趣，自然引出探究主題。

2.分組與任務

遵循“組內異質、組間同質\"原則，將學生分成若干小組，每組2～3人。明確圍繞太陽視運動規律，應用折紙法、燈光等模擬觀測，并從地理、物理、數學等學科角度綜合分析，布置總任務為探究太陽視運動規律及其在生活中的應用。

階段二：跨學科探究與實踐

子任務1：從地理學科視角下，學生查閱資料繪制不同緯度地區軌跡圖，分析太陽周日視運動方向、高度角變化規律，探究其與晝夜長短、周期性變化的關系。

子任務2：從物理學科角度，組織學生開展實驗，測量不同時刻影子長度，構建函數模型，加深幾何關系的理解。

子任務3：在數學學科方面，引導學生運用三角函數知識，根據當地地理緯度、太陽赤緯等參數，計算不同時刻太陽高度角和方位角，并運用地理信息技術軟件（如Stellarium虛擬天文館）進行模擬驗證，提高理論與實踐結合能力。

階段三：成果整合與展示

1.跨學科報告撰寫

各小組整合各學科探究成果，撰寫跨學科探究報告。報告內容包括探究背景、研究方法、各學科分析過程、結論及實際應用案例，要求邏輯清晰、數據準確、圖表規范，體現學科交叉融合特點。

2.創意展示

各小組以多樣化形式展示探究成果，制作多媒體PPT進行匯報講解，運用3D建模軟件展示太陽視運動三維模型，激發創新思維與團隊協作精神。

3.解決問題

以2024年高考地理試卷11～13題組為例，利用研究成果，分解轉化問題： ① 在地球上，面向天球的方向判斷： ② 利用三點定圓做出當時的太陽視運動軌跡，實現和題目中圖片的觀察視角的統一，運用物理的參考系轉換和數學的空間想象感知等知識來解決問題。

階段四：評價與反思

1.評價要點在評價學生本次圍繞太陽視運動規律探究的跨學科主題作業時，需綜合多方面考量。首先觀察學生在活動中的主動性與協作性，能否在小組中有效分工、相互配合完成各項任務。跨學科性方面，重點評估學生對不同學科知識的認知整合程度，以及學科概念之間的融合性，即能否將地理、物理、數學等學科概念自然融合；同時關注學生在探究過程中對地理學科外其他學科知識的引用情況，以及學科術語使用的準確性與專業性。深度思維層面，考量學生成果是否經過迭代優化，實驗方案是否經過篩選對比以減少誤差，能否將實驗中的理想模型合理延伸到真實情境，還要評估學生思維方式是否有所提升，如是否展現出逆向綜合等深度思維模式

2.反思總結

回顧跨學科主題作業實施，存在不少困境。部分學生學科基礎薄弱，知識融合運用時感到吃力，影響探究進度與質量；活動時間安排上，由于涉及多學科內容，部分環節耗時較長，導致整體教學進度把控難度大；教學資源方面，一些專業實驗設備及軟件的使用存在門檻，部分學生難以充分掌握，限制了探究深度。針對這些問題，優化路徑在于提前對學生學科基礎進行摸底，根據學生水平分層設計任務難度；合理規劃活動時間，預留彈性時間應對突發狀況；加強教學資源培訓，通過集中講解、一對一輔導等方式，幫助學生熟練掌握專業設備與軟件，提升跨學科探究能力。

四、主題作業延伸與社會實踐

（一）研究性學習延伸

基于課堂上對太陽視運動規律的探究與實驗模擬，學生可開展課外研究性學習。如選擇某建筑為研究對象，分析其布局與朝向和太陽視運動規律的關聯，結合周邊的喬木，研究該建筑附近停車位在不同季節的最優選擇；或針對不同季節、不同天氣條件下太陽視運動導致的光熱季節變化對農作物生長的影響展開探究，收集數據并撰寫研究報告，將課堂所學知識應用于解決實際地理問題，提升研究能力與科學思維。

（二）社團活動拓展

在地理社團或跨學科社團活動中，圍繞太陽視運動規律開展特色活動。社團成員可共同制作太陽視運動演示模型，通過手工制作，直觀呈現太陽在不同季節、不同緯度的視運動軌跡；組織天文觀測活動，在合適的時間和地點觀測日出日落、太陽高度角變化等，記錄觀測數據并與理論模型進行對比分析，增強實踐操作與團隊協作能力，同時激發對地理及相關學科的興趣。

（三）研學活動融合

將太陽視運動規律探究融人研學活動。在研學過程中，參觀天文觀測站等場所，借助專業設備了解太陽視運動的相關知識；感受其在不同地區的獨特表現，結合當地情況，分析太陽視運動對當地生產生活、文化的影響，拓寬視野，深化理解。

（四）志愿者活動實踐

鼓勵學生以志愿者身份參與科普宣傳活動，例如，在社區、學校等地開展科普講座，向公眾普及太陽視運動規律及其在日常生活、建筑規劃、農業種植等方面的應用；驗證社區太陽能設施的安裝和布局的合理性，根據太陽視運動規律提供更合理的太陽能設備安裝和布局的建議，傳播科學知識，增強社會責任感，實現知識的社會價值轉化。

五、結束語

總之，本次以“太陽視運動規律的探究\"為主題的高中地理跨學科活動類主題作業設計，構建了系統完整的教學與實踐體系。從課堂內多學科融合的探究學習，到課堂外豐富多元的社會實踐活動，學生在知識整合、實踐操作與社會服務等方面均得到充分鍛煉。這不僅加深了學生對太陽視運動規律這一核心知識的理解，更培養了其跨學科思維與綜合素養。未來，可進一步優化作業設計細節，拓展跨學科領域，為學生提供更具深度與廣度的學習體驗，推動高中地理跨學科教學不斷發展。

【參考文獻】

[1]李素麗.高中地理跨學科主題研學課程設計：以\"東莞松山湖生態修復\"為例[中學地理教學參考，2025（6）：74-77.

（本文系2024年省普通教育教學研究室課題\"高中地理跨學科活動類主題作業的設計與實施研究\"的研究成果，編號：MJYKT2024-219）