基于提升青少年运动员科学素养的多学科融合教学初探

张伟龙，聂伟杰，刘晓恒，吴晶，李启

（广州体育职业技术学院附属体育运动学校，广东广州 510650）

一、背景与目标

体校既是我国竞技体育人才主要输送基地，又是国家九年义务教育部门。在国家越来越重视运动员文化教育的背景下，体校学生的文化学习与科学素养的提升显得愈加重要。我校学生具有学生与运动员双重身份，除基本校内课时时间，其他时间几乎都被紧张的运动训练和比赛占据。一方面，学生学习精力被训练大量挤占；另一方面，部分学生由于学习受挫才选择进入体校进行训练学习，因而运动员学生学习时间、精力远少于普通中学学生，学习缺乏主动性。为了激发学生学习兴趣，提升教学质量，在课程标准指导下，本课题组尝试运用多学科融合教学方法，以实现提高学生学习的兴趣，锻炼学生的思维能力、动手能力，培养学生严谨科学态度，提高运动员学生科学素养的目标。

二、多学科融合教学实践

多学科融合不是多个学科间知识、方法简单堆积、重叠，而是在大科学思想指导下，立足于学科基础知识和共性，将不同学科间的知识方法经过精选、加工，深度融合。化学与物理学科融合教学案例，以原电池内容为载体，融合了化学与物理知识，通过电池的原理及现象展开学科知识融合，以期为学生强化化学课堂中的物理电学知识。地理与物理学科融合案例，以气压、沸点与高原的相互关系，先给初二的学生相关知识学习打个楔子。多学科融合教学以学生为主体，推动课堂形式改革，增强课堂活力，激发学生学习兴趣，提升教学质量，课堂教学事半功倍。当前，教师应努力突破传统教学观念和教学模式的定式，更新教学观念，让学科教学与其他学科有机融合，真正培养学生综合素质，实现学生全面发展。

（一）化学与物理学科融合教学课例

1.引言

生活在现代社会，学生对“电”有着丰富而又强烈的感性认识。当了解了火力发电的过程和弊端后，他们会对化学能是否可以直接转化为电能产生极大的探究兴趣。正是基于这一点，教师设计了分组实验，探究化学能是否可以转化为电能。在这节课以前，学生已经学习了氧化还原反应的本质、电解质的概念及电解质的电离，这为学生学习原电池的工作原理提供了坚实的基础。我校学生大部分基础较差，在分析实验现象时，教师要注意充分结合已有的物理知识逐步推进，从化学和物理的角度准确地判断原电池的正负极和电流方向，教授电极反应式的书写。

2.教学过程实录

课堂导入：给出我国目前电能的来源饼形图，给出火力发电过程和原理的视频。

学生活动：观看视频并分析火力发电的弊端。并提出问题：化学能是否可以直接转化为电能？

探究实验：探究化学能是否可以转化为电能。

通过电流表指针发生偏转，可以得出结论：化学能可以直接转化为电能，引出原电池的概念。

原电池：将化学能转化为电能的装置。

问题1：电流是怎么产生的？

利用学过的氧化还原反应的知识，分析本实验（如图1）发生的反应：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2。

图1 电流产生实验

利用已经学过的氧化还原反应的知识，对本反应元素化合价发生改变的元素进行标注。

提示：物理上学过了“电荷（包括正电荷、负电荷）的定向移动形成电流”。

启发学生思考：我们这个反应中出现了电子的得失，是否可以推测是电子的定向移动形成了电流。

结论1：电子沿着导线由锌流向了铜，从而形成了电流。

问题2：原电池作为一个电源，会有正负极，那么锌铜原电池的正负极如何判断呢？

提示：物理中规定，正电荷的移动方向为电流的方向，而电源的正极是电流流出的一极。

也可以根据电流计指针偏转的方向判断正负极。

结论2：原电池的正极是铜片，负极是锌片。

问题3：原电池中内外电路中的微粒如何移动？

总结：电子不入水，离子不上岸边。电解质中离子转移的方向为：负负，正正。

问题4：既然原电池是化学能转化为电能的，那么正负极发生的化学反应分别是什么呢？

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2

以上发生的氧化还原反应的得失电子过程，用两个半反应表示出来就是原电池的电极反应式。

负极：Zn-2e=Zn2+氧化反应 正极：2H++2e=H2还原反应

问题5：根据实验中锌铜原电池的构成，你认为要构成一个原电池需要哪些条件？

结论3：原电池的构成条件：

两极：金属活泼性不同的两种金属或活泼金属和导电的非金属。

一液：电解质溶液。

一回路：用导线连接，形成内外回路。

一反应：能够自发进行的氧化还原反应。

课堂反馈：练习1、练习2、练习3。

板书：

（1）原电池概念

（2）工作原理：

①电流的产生原理

②原电池正负极的判断

③电路中微粒的移动方向

④电极反应式的书写

（3）原电池的构成条件：两极、一液、一回路、一反应。

3.总评

本节课的主要目标是让学生通过实验探究，知道原电池工作的原理、构成条件，并能够写出简单的电极反应式。氧化还原反应的本质、电解质的电离、电流的形成、电流方向及电源正负极的判断是学生已经储备的知识。在课堂教学过程中，教师要引导学生通过物理知识和化学知识的融合对实验现象进行分析，从而达成教学目标。这一课堂教学过程充分体现了以学生为主体的思想，虽然这样会使得课堂推进很慢，因为部分学生对本节课所涉及的物理知识已经遗忘（这在意料之中，毕竟体校存在的实际情况就是学生的学习和老师的教学时间都远远少于普通学校），但是这样的课堂可以充分调动学生思考问题的积极主动性，并且将学习逻辑转换为教学模式，也达到了很好的课堂效果。课后对本节课进行反思，今后的教学中还有很多问题需要去思考和解决，如课后习题的设计如何体现教-学-评一体化，针对不同的学生如何落实作业的分层设计和辅导等。

（二）地理与物理学科融合教学课例

1.引言

学生在进行中国地理总论的学习后，对中国地理的地形、气候、土壤、水文、农业、工业等都有了基本的认识，但是“青藏高原”这节课涉及的知识点有跨学科的情况，对初二学生来讲有一定的难度。结合初二学生的学科学习情况，教师在“青藏高原”的课程教学中增加了物理的大气压随海拔增高而降低的相关知识及其应用等内容，以促进学生学科知识融合，使其更好地理解相关知识。

2.教学过程实录

课堂导入：给出网红丁真对家乡的宣传视频，让学生了解青藏地区的景观，让学生了解青藏地区的位置范围。

引导学生结合地图，说说青藏地区的位置范围、地形特征、气候特点、植被情况。

学生活动：

（1）通过介绍丁真的家乡，给学生介绍青藏地区的准确范围及所包含的省份；

（2）通过让学生观察数据，了解青藏地区的人口状况；

（3）通过读图指引，引导学生通过读图了解青藏地区的气候类型和气候特点，引导学生通过服饰和当地的植被了解青藏地区气候高寒的特点。

（4）结合同学的生活常识，提出问题：为何青藏地区人民煮饭时会出现煮不熟的情况？

这些问题有效激发了学生对于气压知识的学习兴趣。

引入大气压随海拔增高而降低及气压与液体沸点关系的相关知识及其应用等内容（如图2），促使学生通过物理知识解决地理问题。

图2 海拔高度与大气压含氧量的关系

活动1：

通过对青藏高原气候及气压知识的了解，请同学们为准备去青藏高原地区旅游的人们准备所需装备。

教师通过读图指引，引导学生了解青藏地区河流的状况，利用讲授法逐一讲述青藏地区资源特点。

活动2：

通过丁真家乡的介绍视频，了解青藏地区有哪些农业类型，有哪些主要牲畜，河谷农业种植业的主要分布地区及主要农作物品种，分析青藏地区发展种植业的限制性因素，并从气候地形、水源土壤方面，分析西北地区与青藏地区农业发展共同的优势条件是什么。

提示：通过观察相关的气候和植被条件，可以了解青藏地区发展河谷农业的有利和不利条件。

结论：

（1）青藏地区河谷农业的有利条件：温差大，晴天多，光照强，大气洁净。

（2）青藏地区河谷农业的不利条件：降水少，温度低。

板书（如图3）：

图3 青藏地区农业发展相关情况

3.总评

本节课的课堂目标完成度高。学生通过利用地图和数据准确了解了青藏地区的位置、范围及气候特征，知道了地理环境各要素之间的相互关系，学会了根据青藏地区高寒的环境特点，因地制宜地发展青藏地区的经济，达到人地协调的目的。同时，教师根据初二学生的各学科学习特点，适当融合了物理的大气压随海拔增高而降低的相关知识及其应用等内容，促进了多学科融合发展。但本节课仍有需要提升的地方，主要是学生的互动时间、过程需要增加[2]。

本教学研究两个课例均凸显了现阶段体校多学科融合教学的共性，主要体现在多学科融合课堂中的互动环节和知识应用环节，能够促进学生学科知识的融会贯通。如在地理与物理的融合课中，教师设置互动环节，安排学生共同探讨在高原地区米饭无法煮熟的原因，通过设置合理情境，促进学生对物理学科理论知识的理解和应用。

学科融合教学过程要求学生不断掌握不同学科的新概念，极大激发了学生对新知识的热情，尤其是青少年运动员学生在本课例中表现明显。对于教师而言，跨学科教学要求课堂内容上整合程度更高，要求课程视角下教与学要精心设计和组织，在服务于学生学科核心素养培养的前提下，设计出科学清晰的学习任务和有效的课堂教学[3]。在多学科融合教学实践活动中，各学科教师要密切配合，发掘、思考、设计好综合实践活动和研学方式，着力提升青少年运动员学生学习成效和科学素养，为青少年运动员升学及走向社会奠定良好的基础。