指向深度教学的高中地理与物理跨学科融合教学策略

权 颖

(徐州市第三中学,江苏 徐州 221005)

在当今快速发展的社会背景下,培养学生跨学科思维和综合能力已成为教育的迫切需求。高中地理和物理作为两个重要的自然科学学科,拥有广泛的知识领域和独特的教学方法。然而,传统的学科划分限制了学生对于知识的综合理解和应用能力的培养。因此,探讨跨学科融合教学策略是极为必要的,不仅能促进高中地理和物理的深度教学,还能为教师提供新的教学思路和方法,同时也能为学生的学科发展和综合能力培养提供有益的借鉴。通过深度跨学科融合教学,我们有望培养出具有创新思维和解决实际问题能力的高中生,为构建创新型社会做出积极贡献。

一、深度教学及跨学科融合教学的内涵

(一)深度教学内涵

深度教学是一种以培养学生深度理解和高阶思维能力为目标的教学方法。它强调学生主动参与、批判性思维和问题解决能力的培养,而不仅是简单的知识传授和记忆。在深度教学中,教师不再是知识的传授者,而是学生学习的引导者和促进者,教师要鼓励学生提出问题、思考并探索知识的深层次内涵。深度教学注重培养学生的思辨能力,使他们能对所学知识进行深入分析和评价,并将其应用于实际情境中。深度教学追求的是学生的理解而非死记硬背,它通过提供多样化的学习资源和活动,激发学生的兴趣和主动学习的动力,学生可以通过独立思考、合作学习和探究式学习,建立知识之间的联系,构建自己的学习框架。深度教学还鼓励学生运用所学知识解决真实问题,学生可以通过实际应用和探索,将学习与实际生活相联系,培养创新思维和解决复杂问题的能力。这种关注学生的实际应用和创造性思维的教学方式,能使学生在面对未知情境时灵活应对,发现新的解决方案。

(二)跨学科融合教学内涵

融合教学是一种教学方法,能通过整合不同学科领域的知识和概念,创造更具综合性和实际应用性的学习体验。融合教学旨在超越传统学科边界,使学生在跨学科的背景下发展综合素养和跨学科思维能力。在融合教学中,教师通过设计跨学科的学习任务和项目,引导学生探索和发现不同学科之间的联系;学生通过综合应用知识、技能和概念,解决复杂问题,培养批判性思维、创新能力和合作精神[1]。

本研究中的跨学科融合教学是指利用物理学科的相关知识和思维方法,研究并辅助解决高中地理教学中的跨学科问题,从而培养学生跨学科综合思维、提升学生分析解决不良结构复杂问题能力的教学实践活动。

二、指向深度教学的高中地理和物理跨学科融合意义

(一)融合背景

新一轮基础教育改革旨在推动素质教育发展,促进核心素养落实,助力学生全面健康发展。当前“满堂灌”、机械重复训练、实验教学和实践教育不足等忽视高阶能力发展的教育问题仍旧严重,新课改呼唤创新培养地理学科核心素养的学习方式,在此背景下,深度教学应运而生。深度教学可以通过创设问题情境,引导学生自主、合作、探究等学习方式,培养学生的地理思辨能力。地理学科的综合性特点决定了其自然地理部分拥有跨学科融合的优势,跨物理学科的融合教学,也更利于学生向纵深方向理解自然地理原理,促进深度教学的推进,利于培养学生的高阶思维和促进学科核心素养的落地。

(二)融合意义

融合教学强调跨学科的整体性和综合性,建立跨学科知识之间的联系,发展跨学科思维,帮助学生厘清很多地理现象背后的物理原理,使学生从更深入的层次和更丰富的角度理解地理知识,并将知识进行迁移、应用,解决复杂情境中的复杂问题[2]。

首先,深度教学要求学生从多个角度理解和分析问题,而地理和物理学科具有不同的视角和方法,两者融合可以帮助学生形成全面的认知,深入探究问题的本质,从而实现更深层次的学习和理解。其次,跨学科融合教学可以提供更具现实意义的学习情境。物理和地理在日常生活和社会环境中有着广泛的应用,将两者融合,可以使学生更好地理解和解决实际问题。融合教学也有助于提高学生的学习动机和兴趣。将不同学科的内容融合在一起,学生可以看到知识的实际应用和意义,增强学习的相关性和吸引力。最后,深度教学注重培养学生的批判性思维和创新能力。物理和地理学科都涉及数据分析、实验设计和模型构建等,通过融合教学,学生可以学习到更多解决问题的方法和思维方式,培养他们的创造力和解决复杂问题的能力[3]。

三、指向深度教学的高中地理和物理跨学科融合教学策略

(一)深挖关联知识点,精准跨学科融合

地理学科兼有自然科学和社会科学的性质,著名科学家钱学森称它为“复杂的、开放的巨系统”。其自然地理部分难度较大,具有很强的学科渗透性。高中地理很多学科知识需要借助物理、化学、生物等自然学科的相关知识才能理解透彻,其中,尤其和物理学科的联系最为紧密。跨学科融合教学策略的选择应充分考虑地理和物理学科的核心概念、基本技能、基本方法,深入分析课程标准和学习目标,确定可以进行融合的内容和重点。下表列出了人教版地理必修和选择性必修的部分地理学科和物理学科的关联知识点[4]。

表1 人教版地理必修和选择性必修部分地理学科和物理学科关联知识点

由此可见,高中自然地理部分与物理学科很多知识存在千丝万缕的内在联系,深入挖掘这些有关联度的知识点,利于透彻剖析相关地理原理,实现精准跨学科融合。

(二)搭建跨学科知识支架,设计情境化问题链

在精准选择跨学科关联知识的基础上,围绕中心问题设计有梯度的问题链,是将教学引向深度化理解的关键环节。问题链围绕中心问题展开,通过创设情境,展开具有层次性、结构性、方向性和逻辑线索的一系列问题。建构主义理论认为,学习不是被动接受,而是主动建构的过程。跨学科融合教学中的问题链,通过创设学科情境和跨学科知识的铺垫搭建思维支架,继而设计进阶化问题链,一问接一问,一环接一环,环环紧扣,步步深入,由此及彼,通过逻辑思维链条整合跨学科知识,紧连学生疑点和教学目标。层层递进的问题链就像是一座思维的阶梯,将学生的思维引向目标问题,在既新鲜又有挑战性的体验中,发展学生全面、系统、动态的地理思维[5]。跨学科的问题链设计应遵循基础性、适度性、梯度性和开放性原则,既要贴合学生已有认知水平和思维水平,考虑最近发展区,又要螺旋上升,兼顾难度和深度。

案例:“热力环流”问题链设计

情境创设: 切洋葱时点上蜡烛为什么不熏眼睛?

图1 点燃蜡烛切洋葱实验

问题链: ①点燃蜡烛后,A、B、C 的气温有何变化,A、B、C 空气垂向运动的方向如何?

②空气垂直运动导致水平方向的A、B、C 及A’、B’、C’气压如何变化?

③将A、B、C 及A’、B’、C’气压值排序。

④画出空气水平运动的方向。

⑤在图中画出点燃蜡烛后空气的运动环流图。

⑥如果地面和房顶的高差足够大,请画出近地面和高空等压面的变化情况,并说明理由。

(三)充分融合关联知识,发展学生高阶思维

指向深度学习的高中地理教学离不开学生高阶地理思维的培养。根据美国耶鲁大学斯腾伯格的三元智力理论,分析能力、创新能力与实践能力是高阶思维的重要组成部分,这些能力的培养都离不开学生在地理情境中主动地建构知识、批判性地思考问题和创造性地解决地理问题。简单的地理问题显然无法满足深度学习的需求,而复杂情境往往需要学生衔接整合相关知识,有些问题可能还具有跨学科的需求。在充分融合学科关联知识的基础上,学生具备了解决问题的知识基础和认知结构,才能运用分析、综合、归纳、演绎等高阶思维方法,将复杂、抽象的逻辑抽丝剥茧,从容应对问题,并在合作和探究下顺利地解决复杂问题。比如,河曲是河流地貌的高频、重要考点,它在试题中往往依托真实复杂情境出现,难度较大[6]。因此,河曲形成原理对解决这类问题至关重要,这背后需要跨学科物理知识的融合,如图2 弯道环流形成的物理原理。

图2 弯道环流形成的物理原理

四、总结与反思

物理地理跨学科融合教学策略的优点包括: 增强学科间的联系,丰富学生学习体验,提高学生问题解决能力。然而,该策略也存在一些缺点。首先,教师准备和知识要求较高,需要具备深入理解两个学科的知识和概念,并能有效整合和应用。其次,教学时间和资源分配可能受限,导致两个学科的内容无法充分覆盖。最后,评估学生综合能力和学科理解的方式可能具有挑战性。为了改进物理地理跨学科融合教学策略,可以采取以下措施: 首先,教师应接受相关培训和专业发展,提升跨学科教学能力和知识水平;其次,建立跨学科教学团队,教师之间进行合作和资源共享,以确保学科整合的质量和深度;再次,优化课程设计,合理安排时间和资源,使两个学科内容有机融合,避免过度冗余或碎片化;最后,采用多元化的评估方法,评估学生的跨学科综合能力和学科理解,例如项目报告、展示、实践任务等。

总而言之,我们发现跨学科融合教学在提升学生综合能力和跨学科思维培养方面具有显著优势,然而,跨学科融合教学也面临一些挑战,如课程整合、教师培训和评估方法等。因此,未来的研究需要进一步探索这些问题,并提供解决方案,以更好地推广和应用跨学科融合教学。通过跨学科融合教学策略,我们能更好地培养学生的综合素养和解决问题的能力,为他们的未来发展奠定坚实基础。希望本文的研究成果能为教育实践提供有益的启示,推动教育改革进程,培养具有创新能力和综合素养的学生,为社会进步做出贡献。