跨学科“主题教学”的初中科学复习教学高效设计的探索——以“汽车与人类生活”为例

◎陈敏

跨学科“主题教学”的初中科学复习教学高效设计的探索
——以“汽车与人类生活”为例

◎陈敏

针对复习中的一些低效现象，提出了跨学科“主题教学”的科学复习模式，通过梳理核心概念选择主题；联系实际生活创设情境；自主合作探究建构知识网络；拓展延伸主题，实现持续学习这样的教学设计，以达成复习的高效。

跨学科；主题教学；复习；高效

复习课是初中科学课堂教学中的一种重要的的课型，它承载着“回顾与整理，沟通与生长”的独特功能，上好复习课既巩固、深化所学的知识，也是提高学习成绩的重要环节。但在教学实践中，很多教师觉得复习课很难上出新意。如何才能让复习课真正发挥教学功效，让学生在生动、富有生机的复习课堂中愉快地建构系统的知识体系？笔者结合自己的教学实践，尝试用跨学科“主题教学”的模式，探索初中科学复习教学的高效设计。

一、“主题教学”与科学复习教学

1.“主题教学”简介

美国学者Susan Kvoalik及其团队于1982年提出“整合性主题教学模式”(简称ITI)他们认为：“主题”是学科的中心组织者，能将学科内片断化的零散知识组织起来，恰当的主题能创设知识间的网络连接、刺激学习者的多种感官，从而调动他们的兴趣，促进他们的参与，提高他们的认知水平，开拓他们的想象、思维和创新能力，能使学习者从多重的视野角度和多维的层面接触知识、理解知识，使大脑中的“知识地图”更趋于丰富和牢固。

2.“主题教学”与科学复习

“主题教学”的核心是“课程整合”。初中科学是一门综合性的课程。《义务教育初中科学课程标准》指出，“科学课程通过对内容的整合使学生从整体上认识自然和理解科学”。将复习内容与学生熟悉的生活经验及已有知识基础相联系，通过主题整合的形式将不同的复习内容有机地组合成新的整体，通过主题，把分散的知识点聚集成新的单元，这样就超越了原来分散的知识点，达到了新的高度。

二、“主题教学”式科学复习模式

“主题式”科学复习模式是一种通过学生围绕复习的主题展开自主探究、进行知识建构的过程，以达到高效的、系统的复习模式，遵循学生的认知规律。

图1 “主题教学”式科学复习模式流程

1.围绕核心概念，选择合适主题

科学课程的目标是希望同学通过本课程的学习，让学生了解或者理解基本的科学知识，学会或掌握一些基本的技能和方法，能解释一些常见的自然现象，解决有关的实际问题。因此，自然科学中一些统一的概念与原理成为本课程学习的核心概念。例如：物质、运动及其相互作用，能量，信息，系统、结构与功能，演化，平衡，守恒等。我们在确定“主题教学”的主题内容时，就应该将这些核心概念进行分类和综合，梳理概念间的联系，从学生实际的认知水平出发，并体现科学课程的特点，关注科学、社会、技术以及工程之间的联系，关注当前科技的前沿知识和社会热点问题。例如：围绕能量转化与守恒、能耗、限重限速制动等核心概念可确立“电动自行车的科学”主题；围绕液体压强、水的比热、气候影响因素等核心概念可确立“修建水库中的科学”主题；还有跨化学生物学科的“生活中饮食”主题、“泳池中的科学”主题等，充分体现了跨学科知识的整合。

2.联系生活实际，创设主题情境

“科学即生活，生活即科学”。学习科学是为能解释自然现象，解决生活中的实际问题。联系生活实际，或是科学实验、科学观察的现象创设复习的主题，让复习的科学知识融入到情境中，使复习的知识更加具有价值，也使得复习更加有趣味性。

3.自主合作探究，建构知识网络

在创设的主题情境中，学生通过自主学习、小组合作以及探究等多种形式，激活原有知识，并在原有知识的基础上，通过分类、综合等多种方法，将知识串联成完整的知识体系。在主题式的复习之下，既巩固了已学知识，并在对所学知识的分析、比较中学会了研究问题解决问题的方法，而且也在复习的过程中体验到不断发现问题并解决问题的快乐，让学生在灵动、鲜活的课堂中将知识从“无序”变为“有序”，由“零碎”成为“整体”。

4.拓展延伸主题，实现持续学习

学生的科学学习不能仅局限于课堂，应注重学生的可持续性发展，在复习中更应该注重学生的可持续性学习。通过课后任务的设置、拓展实验的开发等多种手段，将课堂复习的主题内容拓展延伸，让课堂上所复习的主题内容持续到课后，让学生在课后也能体会科学探究的乐趣。

三、教学案例——“汽车与人类生活”

1.主题选择

能量的转化与守恒，物质间的转化与反应、机械效率等是核心的科学概念，也是九年级科学复习时重点涉及的内容，将这些核心科学概念有机结合作为“主题式”复习的内容，既把握了科学的核心概念，帮助学生通过复习再次巩固重点，突破难点，同时也实现了跨学科知识网络的构建。

汽车已经是现在人生活中的一个必不可少的交通工具，现在几乎每个家庭都有汽车，甚至不止一辆，汽车上又有许多的科学知识，涉及到能量的转化和守恒、机械效率、物质间的转化与反应、压力压强、摩擦等诸多科学的核心概念，同时，汽车大量使用也引起了包括大气污染在内的住过环境问题。将“汽车与人类生活”之情境作为复习能量转化、物质间反应等知识复习的主题背景，既能迸发出学生学习的兴趣与热情，让学生感受到科学知识就在我们身边，就能来解决我们生活中的问题，很好地诠释科学服务生活的理念，也建构了系统的科学知识网络，培养学生严谨的科学态度，提升学生的科学素养。

基于以上情境设置，以及主题的选择，本节课制定以下学生需掌握的学习目标：(1)通过了解汽车的发展史，能够从中找出汽车的动力、机械效率、节能、环保、安全、美观、舒适等方面是汽车发展的主要方向，体会科学发展的伟大之处；(2)通过对电动机能量转化的分析，动手做了电动机的实验，能用实验测定电动机机械效率，通过分析、推理，能建立电动机能量转化模型，并能解决实际生活问题；(3)通过课前对尾气处理方式的整理和归纳，能设计简单的处理尾气的方法，并能画出装置图，体会环保的重要性，形成节能、环保的意识；(4)通过对汽车安全气囊内气体工作情况的分析，能推测气囊内物质的性质，形成物质的性质与用途相适应的思想；(5)通过对整堂课对汽车各方面的探究，将汽车发展历程中不断完善各方面的分析和探究，建构起完整的知识体系，使所学知识系统化、整体化。

本主题的重点是对电动机机械效率的复习、多种气体混合时尾气处理装置的专选择和设计，难点是电动机效率测量以及模型的建立和尾气处理装置的设计。

2.教学过程设计

图2 教学设计思路

(1)主题情境创设，引发学习兴趣

【调查引入】：家里有一辆汽车的同学请举手！家里有两辆及以上汽车的同学有哪些？

汽车已经深入我们的日常生活，成为我们生活中的一个重要部分，今天我们就来看看“汽车与人类的生活”有着怎样的密切关系。

(设计意图：提出复习主题，创设主题情境。将与学生的生活密切相关的事物作为学习的主题情境，既激发了学生学习激情，又让学生感觉科学就在我们身边，学习科学就能解决实际问题，凸显科学的实用性。)

(2)跨学科主题复习，建构知识网络

【介绍汽车的发展史】：纵观汽车发展史，你认为设计者在哪些方面寻求着突破？

学生讨论、回答；教师小结：主要在以下三方面寻求突破①车的动力以及机械效率；②能节约能源又环保；③驾乘者能舒适、安全，车型能更美观。

(设计意图：教师回顾汽车的发展史，介绍不同时期汽车的特点以及优越性，让学生能分析出汽车发展的方向，这也即是本节主题复习课主题内容的具体化，为构建整堂课的知识网络架构框架。)

【问题一】：车的动力和机械效率如何发展？

介绍纽卡伦蒸汽机、瓦特蒸汽机、汽油机、柴油机的机械效率，发现随着发动机的不断改进，机械效率不断提高。学生猜想电动机的机械效率会达到什么程度？

图3 电动机能量转化模型图

教师明确任务：测一个电动机的机械效率。

教师以系列化问题作为铺垫：电动机的能量怎样转化？电动机的机械效率指什么？要测电动机的机械效率，需要哪些物理量？怎样来测这些物理量？

通过师生共同分析得出如图所示的有关电动机的能量转化图。

学生实验，测定电动机机械效率。

小结：测定电动机的机械效率，关键要能建立电动机能量转化的模型。

巩固练习：(题略)。

(设计意图：通过系列化的问题、学生的自主探究、实验、巩固练习等手段，既对所学知识的巩固与复习，同时对所学知识进行系统化的串联和提升，将本节课主题下的物理学知识———机械效率分主题进行知识网络的建构。)

【问题二】：汽车如何做到节能环保？

汽车尾气成为PM2.5的主要来源之一，尾气中含有CO，氮氧化合物，SO2，CO2等有毒有害物质。

教师明确任务：为汽车模拟设计一套简易的尾气处理装置，除去尾气中的CO、SO2(有能力的同学可以设计能处理CO、SO2CO、SO2，CO2，氮氧化合物等多种有害成分的尾气处理装置。)

学生在课前任务(尾气处理方法的归纳整理)的基础上，设计出以下方案：

图4 学生设计方案

【资料链接】：催化式排气净化器介绍。纯电动大巴的“0排放”。

(设计意图：该分主题知识为化学知识——尾气处理。学生综合运用多种知识解决一个综合性实际问题，融合了尾气处理的多种特征从而认识了尾气处理的整体事实，从学生所设计的装置图可以看出，对尾气处理的整体认识已较为完整，学生不仅考虑到多种尾气的处理，有部分同学还考虑到将尾气中的有用部分回收再利用。)

【问题三】：汽车如何更好地保障驾乘者的安全？

【资料链接】：了解汽车的安全气囊以及安全气囊内的物质。

根据安全气囊的工作状况，请你推测气囊内的物质有哪些化学性质？

说一说儿童安全座椅为什么能保护儿童坐车安全？

(设计意图：该分主题融合了生物学知识和化学知识，引导学生从物质的用途来推测性质，巩固物质的用途与性质是相适应的等，也将主题的知识网络建构得更加完整、丰满。)

(3)主题拓展延伸，实现持续学习

【课外任务】：查找资料，试从车辆外观、驾乘的舒适度、保护系统等角度，设计让汽车更美观、更舒适、更安全的方法。发挥想象，预测下阶段汽车发展的方向会如何？

(设计意图：此部分为拓展延伸内容，旨在培养学生的科学想象能力，培养学生运用所学知识合理地、大胆地进行科学的猜想，以刺激学生的思维的飞跃发展。)

3.教学反思

“主题教学”复习立足于学生经验基础，以主题整合资源为载体，通过主动探究，积极建构，实现学科知识之间、学习与社会、学习与学生自身的整合，培养了学生问题解决能力，促进学习的迁移。

(1)创设生动课堂，使复习不再枯燥

“主题教学”复习情境来源于生活，贴近学生实际，生动形象，能快速将学生融入学习活动，不仅激发学生学习的兴趣，更激活学生学习的思维。本节课以汽车为主题，将机械效率、尾气处理、物质的性质等知识的巩固放在学生熟悉的情境中，并以实验、探究等多种方式，真正调动了学生学习知识的内在欲望，激发了学生学习的内驱力，达到了十分理想的复习效果。

(2)凸显学生主体，使复习不再灌输

“主题教学”复习，一改“知识点反复再现”、“题海战术”等低效的复习方式，而是在学生的运用所学知识，自主、合作地通过设计实验、动手操作、观察现象等手段建构知识网络，解决科学问题，发展了学生自主学习的能力。本节课中，学生在自主学习的过程中，亲手做，亲自看，独立想，形成了科学意识，提升了科学素养。

(3)关注学习方法，使复习不再无序

本节课，学生在建构不同知识网络时采用不同的学习方法，有实验探究，有方案设计，有分析观察等等。复习的重要性不仅仅在于让学生记住一些已学的知识点，而是能用合适学习的方法对知识进行梳理、归纳、分类，进而得到思维的发展，以至于即使碰到不熟悉的知识也能用合适的方法进行学习。本节课有意让学生关注学习方法，为后续复习奠定基础。

[1]教育部.科学课程标准(实验稿).[S].北京：北京师范大学出版社，2012.

[2]吴冯，王伟群.让化学成为关注社会问题的工具——二氧化硫性质主题式复习教学设计与实施[J].化学教与学，2016(1).

[3]任宁生，陈凯，徐惠.基于生活问题的主题单元复习课教学设计——泳池中的化学，[J].化学教与学，2013(9).

[4]康永军，主题探究式初中化学实验复习的实践——以“探究食品包装袋中的干燥剂”为例[J].中学化学教学参考，2015(4).

(作者单位：浙江省杭州市安吉路实验学校310000)

G632.0

A

1992-7711(2016)12-0115