结合“时区与区时” 开展跨学科主题教学

杨红娟　竺君斐

小学阶段有关时间单位的教学，包括“钟面的认识、认识时分、认识秒、年月日”，集中安排在一至三年级。人教版数学教材在“年月日”单元后面设置了两则“你知道吗？”小栏目，内容如图1。

教材第87页图介绍了“一日”的含义，即地球绕太阳自转一圈所需要的时间定为一日。教材第88页图介绍了24时区产生的原因，引导学生科学地了解世界各地为何时间不同，知道因为地球在绕太阳转动的同时又自西向东自转，导致地球上各地日出日落的时间不一致，因而全世界不能统一用一个时间。于是，科学家们把全球划分为24时区，每个时区用同一个时间，相邻时区相差一小时。

以上与小学阶段有关时间的教学内容中关联最为紧密的是“年月日”，因此教材将以上内容安排在“年月日”单元后的“你知道吗？”小栏目中。

一、学情分析：学生文本阅读困惑多，相关知识储备较少

（一）学生文本阅读困惑较多

学完“年月日”单元后，直接将以上图文让三年级学生阅读，学生能否清晰、深刻地理解时区与区时相关知识呢？是否存有疑问呢？为此，笔者对三年级50名学生开展了问卷调查。问卷设计为“请阅读以上小栏目内容，你知道了什么？有什么疑问？”调查结果显示，学生独立阅读并不能真正理解“区时与时区”，或多或少留有疑问。经整理，学生主要有以下四个疑问：

（1）为什么把地球分成24个时区？

（2）为什么会有时间差？

（3）为什么相邻时区不是相差2、3小时呢？

（4）某个地区的时区是多少？两个时区之间相差几小时？

前三个问题指向于区时和区时产生的原因，后一个问题则是时区和区时的实际应用。学生困惑多，究其原因主要在于教材只用几行文字，以对话的形式，言简意赅地介绍时区，缺少直观，缺少详细讲解。

（二）学生知识储备不足

“时区和区时”属于科学知识的范畴，是天文与地理知识相结合的科学内容，认识理解时区与区时，需要大量天文知识作为基础。其中，“昼夜交替”“地球自转”等知识就是学习时区与区时的基础，而这些知识是科学教材五年级上册的内容。三年级学生因天文方面知识储备不足，所以阅读文本时理解有困难。

二、建议与思考：开展跨学科融合教学，结合问题情境，实验与推理并举

基于上述分析，我们建议教师应该如下教学。

（一）与科学学科内容融合，增加“时区”课时

教材将这块内容安排在三年级下册，但既然学生学习存在困难，而科学课又有相关内容的介绍，因此，建议延后该内容的教学，可与五年级科学“昼夜交替”“地球自转”等内容进行学科融合，设“时区和区时”拓展课一节。这样，能有助于学生深入理解，提高教学时效性。

（二）创设生活问题情境，理解“时区”含义

科学教材中以一个实际问题“北京和乌鲁木齐日出时间相差多少小时？”引出时区的相关学习。学科融合教学也可以创设类似的更贴近学生生活实际的问题情境。例如，“小明爸爸因工作需要打电话通知世界各地的同事，以下8个城市，哪些城市晚上9时可以通话？哪些城市需要另择时间通话？”利用问题情境可引发学生认知冲突，能激发学生的探究欲望，促进学生深入思考。

（三）实验与推理并举，促进“区时”问题解决

教师可结合科学教材，利用实验演示、动手操作等方法，引导学生观察、思考时区产生的原因，借助推理理解区时，掌握推算区时与时区的方法，进而更好地帮助学生解决与时区有关的生活问题。

三、教学实践：通过模拟实验与推算，培育学生核心素养

时区的产生源于地球在绕太阳转动的同时又自西向东自转。地球自转神秘又遥远，与学生日常生活几乎毫无关联，学生无法通过自主想象得到地球自转的具体情形。教师需要借助模拟实验帮助学生理解，可安排三次实驗活动，分别得到三个知识点。第一个实验活动，通过手电筒与篮球“地球光照”演示，引导学生发现不同地点进入白天与晚上的时间不同，感知全世界不能统一用一个时间。第二个实验活动，继续借助“地球光照”感知不同地点，其时间存在差异，需要设置24个时区来解决日常时间问题。第三个实验活动，“转动时区表”知道相邻时区相差1小时，向东加1小时，向西减1小时。三次实验环环相扣、层层递进。最后，利用以上三个结论推算时区与区时，解决三个生活实际问题。在观察实验、推理演算过程中，训练学生思维，培养学生观察与思考、推理与计算的能力。

（一）模拟地球自转，感知全世界不能统一用一个时间

创设问题情境，引发学生思考“为什么同一时刻下，有的人在工作，有的人在睡觉呢？”学生猜测后，教师准备手电筒、篮球，进行“地球自转”模拟实验，使学生借助实验演示，直观理解“为什么有的地方太阳直射，有的地方照不到太阳”。

【片断一】

（1）冲突设疑，引发学习兴趣

师：如图2，小明爸爸工作需要打电话告知8个地区的同事，你认为晚上9时打电话合适吗？

生：伦敦、巴黎、开罗、莫斯科都可以，因为他的同事在上班。

生：加利福尼亚州、檀香山不合适，因为他的同事在睡觉。

师：为什么同一时刻下，有的人在工作，有的人在睡觉呢？请你猜猜原因。

（2）实验解疑，直观感受时间差

师：老师手中的手电筒是太阳、篮球是地球，北京和费城分别在地球两端。

师：太阳直射北京，那么北京就是白天，费城是什么时间（晚上）？为什么（因为太阳照到的是白天，照不到的就是晚上）？如果北京是中午12时，费城是几时？

生：晚上12时。

师：地球开始自转180°，北京远离太阳，北京此刻是晚上12时，费城是什么时间（白天12时）？

师：如果自转360°呢？北京与费城分别是几时？

时区与区时，除了对空间想象能力有较高要求外，“时间”的“非物质性”也增加了它的难度。时间是看不见、摸不着的“虚的存在”。因此，第一次实验，借助两个真实的城市让学生初步体会到全世界不能用一个时间来表达，同一个时刻下不同地区存在时间差。同时，让学生体会到自转一周360°，正好过了24小时，也就是一日。

（二）模拟地球自转，了解24时区

为了方便记录与交流，避免地方时间使用的混乱，人们引入了区时概念。科学家把全球划分为24时区，不同国家根据本国具体情况制定本国的计时方法。为了避免日期的混乱，引入了国际日界线概念。要让学生理解这些，并不容易。为此，笔者继续借助具有代表性的两个城市北京与费城，模拟地球自转，让它们各自经历中午12时，晚上6时，晚上12时，早上6时。帮助学生体会因为位置不同，时间不同，感受划分不同时区的必要性。

【片断二】

师（一边实验，一边问）：此时太阳直射北京，时间是多少（中午12时）？

师：老师手中的地球，自转90°，想象一下，此时的北京时间还是中午12时吗？是几时？

生：第一次实验告诉我们，自转180°，北京从中午12时变成晚上12时。自转90°，北京从中午12时变成晚上6时。

师：继续自转90°，是几时？

教师随着学生的回答完成板书：现在—转90°— 转180°— 转270°— 转360°；中午12时— 晚上6时—晚上12时—早上6时—中午12时。

师：地球自转一周360°，北京经过了一天24小时。

师：看完北京一天，看费城 ……

师：北京、费城的白天与晚上完全不同。为了方便记录与交流，避免时间上的混乱，科学家把地球分成24个时区，每个时区的一天内都会经历日出日落，世界就这样处于不断运转中。

师（出示时区图）：时区图中有24个时区，以中时区为界线，往东12格，往西有12格。咦，怎么有25格了呢？

生：东十二区和西十二区都只有半格。

师：是的，地球是圆的，把东十二区的半格和西十二区的半格粘贴在一起，就能合成一个圆形。拼接处相差一天，也就是过了一天，这个拼接处就是日界线。

上海社会科学院楼培敏教授認为，发生是一种自然过程，它和其他许许多多现场组成该事物活生生的运动。实验能够对研究对象进行反复再现，从而获得确凿的证据，揭示内在规律。通过两次递进性实验，学生初步体会到地球不断自转，引发时间不断流转。地球自西向东旋转，时间不断向前进，自转360°正好一天24小时，与之对应的就是24时区，过了日界线，日期翻新，就是第二天。

（三）了解相邻时区相差1小时，向东加1小时，向西减1小时

时区与区时是一一对应的，如北京处在东八区，当北京是中午12时时，处在东九区的日本对应的一定是13时，处在东七区的泰国一定是11时。时区不同，其区时也不同。实际生活中，往往需要结合时区之间的位置关系，依据其中一个时区的区时，推算出其他时区的区时。寻找规律，提炼推算方法，是正确进行推算的基础。

【片断三】

师：地球自转，太阳从东边升起，东边比西边先看到太阳，所以，东边时间早，西边时间晚。

师：老师把这张时区图粘贴在这个篮球上。如果太阳照在中时区，中时区是几时（中午12时）？

师：当“中时区”是中午12时时，东十二区是几时（晚上12时）？

师：当“中时区”是中午12时时，想一想东一区与西一区分别是几时？

师：为什么东一区是13时，西一区是11时？

生：因为东边比西边先看到太阳。东边早，要加1。西边晚，要减1。

师：当“中时区”是中午12时时，想一想东二区与西二区分别是几时？

师：为什么东二区是14时，西二区是10时？

师：相邻时区相差几小时（1小时）？

师生小结：向东数几格，就加几时；向西数几格，就减几时。

随着实验的推进，前进步调逐步缩小：从大步调12小时，缩小到调6小时，最后到小步调1小时，进而得出规律：地球自西向东旋转几个时区，时间就要增加几小时；向西旋转几个时区，时间就要减少几小时。

（四）三次推算，解决三个区时生活实际问题

数学是思维的体操，训练学生的思维是数学课的主要任务。应用以上规律解决三个实际生活问题，能够训练学生思维，提升推理能力，提高解决问题的综合能力。

1. 推算区时：北京采用东八区时间，小明爸爸在北京，晚上9时正在打电话，想一想在东九区的日本是几时？在东七区的泰国是几时？

（答：当北京是晚上9时时，东九区日本是晚上10时，东七区泰国是晚上8时）

2. 打长途电话的时机： 小明爸爸在北京东八区时间，因工作需要联系在纽约（西五区）的同事。你认为北京时间晚上9时通话合适吗？为什么？

（答：北京时间晚上9时通话合适。因为东八区到西五区，往西数13 格，就要减13时，晚上9时即21时，21时减13时，得8时。因此，北京是晚上9时时，纽约正好是上午8时，通话合适）

3. 计算时区：当北京是晚上9时时，加利福尼亚州的时间是凌晨5时，请你推算一下加利福尼亚州在哪个时区？

（答：晚上9时到凌晨5时，往西数16格，或者往东数8格，利用时区图，可得到加利福尼亚州是西八区）

第一题普及中国所在时区。中国统一用北京时间，北京在东八区。选择跟中国邻近的日本（东九区）与泰国（东七区），三个国家时区不同，区时也不同。根据“往东1格加1小时，往西1格减1小时”的规律，推算当北京晚上9时时，日本与泰国当时的区时。

第二题继续结合“北京东八区”这一常识，推算当北京是晚上9时时，西五区的区时。解决这道题的关键是东八区到西五区，往西走了几格，算出变化格数，再根据“往东1格加1小时，往西1格减1小时”这一规律推算西五区的区时。

第三题是一道逆向推理题，结合北京是东八区这一常识，根据北京与另一个城市的区时，推算其他城市的时区。需要学生既要会数，又要能判断加或减，难度更大。

三个生活实际问题都以北京所在的东八区时间为纽带，不同情况，不同层次，涵盖了时区和区时的多种推算题型，通过问题解决，实现了对“时区”知识深度拓展。

本节课以科学课知识为基础，以实验为手段，以推理为核心，在真实而有挑战的问题情境中实现了探究性深度学习，学生像科学家一样做实验，像数学家一样做推理。在有限的40分钟课堂教学中，学生“玩中学，学中乐”，教学过程丰富且有趣味，“不留痕迹地”“完美地”落实了科学的探究实践核心素养与数学的推理核心素养的培养。“时区与区时”知识难度虽大，但是借助直观的实验操作，学生顺利地建构新知，实现思维进阶。科学与数学的跨学科融合教学，既帮助学生深刻理解“时区与区时”知识，又提升了科学与数学核心素养，还激发了学生的科学兴趣与数学爱好，促使学生轻松爱上学习、爱上探索。

（责任编辑：杨强）