学科融合 提升素养

摘 要：物理学科和语文学科有着密不可分的联系。本文以科学读本《星星离我们有多远》为素材，设计“物理＋语文”跨学科融合课程，在实践中综合提升学生的核心素养，为物理学科与语文学科“能融合”且“须融合”提供典型案例。

关键词：学科融合；跨学科实践；天体测量

1 课程构思背景

1.1 跨学科实践的时代背景

2022年4月，我国教育部印发的《义务教育物理课程标准（2022年版）》中提出跨学科实践是课程内容的重要组成部分。通过“跨学科实践课程”，发展学生跨学科运用知识的能力、分析和解决问题的综合能力，培养学生积极认真的学习态度和乐于实践、敢于创新的精神。［1］

新要求、新思路的提出，带来了全新的教学实践领域。跨学科实践的设计与开发，需要教师具备“乐于实践、敢于创新”的精神。笔者开设了以“《星星离我们有多远》全书阅读——测量知识的多元陈述”为主题的“物理＋语文”跨学科实践课程。本文以此教学课程为例，对跨学科实践这一新教学领域进行了积极探索。

1.2 融合素材的选择依据

《星星离我们有多远》（以下简称《星星》）是中国科学院北京天文台教授、中国科普作家卞毓麟先生创作的科普作品。作者用优美的文学语言，将古今中外天文学家创造“量天尺”的历史，以及测量范围涵盖了从近处的月亮到极远之外的类星体的距离测量方法，向读者娓娓道来。［2］本书是人教版语文八年级上册“名著导读”部分“自主阅读推荐”篇目［3］，同时也是2022年南京市语文中考宣讲会上明确划定的中考必考书目。无论是从提升文学素养和科学素养的角度，还是从满足现实要求的角度来看，认真阅读《星星》一书对学生均大有裨益。

一方面，科学文本的阅读，需要一定的科学基础知识（尤其是物理知识），需要物理教师在学生理解困难之时进行点拨；另一方面，文本阅读不应只停留在对科学知识的表层认识方面，也要注重对文本进行语言赏析和逻辑理解，培养学生基于证据并运用精炼扼要的语言说理的能力。显然，这需要语文教师的参与和指导。因此，《星星》一书是十分理想的“物理＋语文”跨学科教学素材。

1.3 课程开展的时机选择与实施形式

学生在八年级上学期已经掌握了长度测量工具（刻度尺）的使用，了解了利用现代技术测量地月距离的方法（激光测距）。通过阅读《星星》一书能够带领学生复习与巩固这些基础知识，并且将学生的测量视野从身边物体带入到了更加广阔的宇宙空间；同时这本书也能够很好地联系苏科版物理八年级下册的“宇宙探秘”一课（正常进度在开学后第4～5周学习）。

基于现实教学考虑，笔者将本次跨学科实践课程设计为“带任务阅读（八年级寒假）”＋“跨学科课堂（八年级下学期开学后第3周）”两部分展开。“物理＋语文”跨学科实践课程简明流程如表1所示。

2 课程实施方案

2.1 教学目标

第一，通过全书阅读，了解天文学家创造“量天尺”的过程，在这种“科学接力”中体会测量科学的演变过程。

第二，关注科学文本阅读中的文学性，培养学生的筛选信息、鉴赏作品、补充资料、想象联想、转换角色、体验生活等能力。

第三，探究科学文本阅读中的科学性，将物理中“测量”这一科学知识放在测量方法

演变历史的科学逻辑之中理解，丰富学生对物理测量的认识，感悟“大胆假设、小心求证、不断探索”的科学思维和科学精神。

第四，充分调动阅读的各项要素，让学生获得更微观、更开阔、更具体的“物理知识”的阅读体验，开展科学类书目阅读教学实践，探索有效的阅读指导策略，让学生在阅读活动中获得从物理学知识到学科阅读素养的进阶。

2.2 任务驱动

2.2.1 全体学生阅读任务

阅读序曲《大地的尺寸》《明月何处有》《太阳离我们多远》《间奏：关于两大宇宙体系》《测定近星距离的艰难历程》。

2.2.2 分小组任务

【第一组】

任务A：书名及各篇章标题的赏析与讨论。例如现有书名《星星离我们有多远》与假想书名《天体的测量》相比，你更喜欢哪一个？为什么？

任务B：作者在普及测量知识的过程中，引用了许多诗歌、神话传说，请浅析作者的用意。例如对于《太阳离我们多远》章节，作者引用后羿射日的故事［4］，起到了什么作用？

【第二组】

任务C：开展“我是小小天体测距员”读书交流会。以书中涉及的某位研究者的身份，讲述研究天体、测量过程中的酸甜苦辣。

任务D：编写测量故事。选择书中的一种测量方法，围绕这种测量方式以第一人称或第三人称编写一个美丽的故事，内容要求合情合理。

【第三组】

任务E：从某一个天体入手，以时间为序，展现人类从古至今对它的探索，例如观察方法、测量方法、遇到的问题、解决问题的办法等。

任务F：从某一种测量方法入手，介绍产生的原因、测量原理和测量效果，思考这种测量方法在日常生活中的实际应用。

2.3 融合课堂——跨学科双师课堂

2.3.1 环节一：立足文学性阅读和科学性提炼转换的技能培养

语文教师运用点拨、追问等方法，引导学生精读片段《欲穷亿年目，更上一层楼》。［5］精读完成后，物理教师指导学生用表格的形式，呈现本片段中三种测量方法（三角视差法、分光视差法、使用巨型天文望远镜测量）的异同。两位教师共同指导学生用表格形式呈现“新星测量”的使用说明书，使学生重视“使用说明书”中表述的科学性和文学性。

设计意图：科学文本的精读，可以成为学生阅读方法和阅读经验的一种有效补充；利用图表或思维导图等方法简明直观地提炼文本信息，可以培养学生深入学习理科知识所需的基础技能和基本素养。

2.3.2 环节二：把握叙事方式，增补图文实例

任务：仿照《星星》的叙述方式，查阅资料，增补一个“测量科学”故事。

学生活动：泛读《星星》，把握其故事性叙事特征。

教师组织：引导学生梳理物理学故事的几种叙述方式。古今联通法——《明月何处有》中“雷达测月和激光测月”，让人感受到科技的力量；［6］反问思辨法——《间奏：关于两大宇宙体系》中太阳系和银河系的悬殊对比，何尝不是测量学的一日千里的发展；［7］预测想象法——《再来一段插曲：银河系和岛宇宙》中天文学的发展催生了周光关系曲线、统计学等新的方法。［8］

活动意图：让学生能够有意识地进行“科学常识”小写作，使他们进一步熟悉“测量”这一物理知识的应用。

2.3.3 环节三：探秘测量方法，听学生讲“量天尺”

任务：通过绘制表格的方式归纳《星星》一书中所提及的天体测量方法，并深入探究其中一种测量方法或一类天体的多种测量手段，以小组合作的形式开展研究，汇报成果。

学生活动：小组汇报假期任务的成果。

A小组从测量方法的角度入手，围绕在不同时代，对不同天体所使用的不同测量方法进行汇报，例如三角视差法、分光视差法、光谱法、雷达测距、激光测距等。该小组重点研究了在天体测量早期技术尚不发达时，数学思维比较高且也比较适用的“三角法”。先在图1中的A处立一根标杆，再顺着河岸向前走一段路，到某一点B停下，再立一根标杆。AB的长度可以用很准确的尺直接量出，这就是测量的基线，再用测角仪器测出∠CAB和∠CBA的大小。于是，在△ABC中知道了两个角和一条边，就可以推算出AC的长度。将此法推广到测量月球与地球间距离的情境中，可以按照如图2所示的思路进行。ZB和ZC分别是月亮M在B点（柏林）和C点（好望角）的天顶距，OB、OC是地球半径，于是在△BOC中已知两条边和它们的夹角∠BOC，就可以算出BC之长和另外两个角∠OBC和∠OCB的大小。根据这两个角和ZB、ZC，就可以知道△MBC中的两个角∠MBC和∠MCB的大小。最后，既然在△MBC中知道了一条基线和两个角，地月的距离也就可以计算出了。

经过查阅其他天文资料，该组学生还发现用“三角法”总共只求出约7 000颗恒星到地球的距离，为什么这个数字无法继续增长了呢？原来，用“三角法”测量视差有一个限度，超过这个限度“三角法”就无能为力了，只有对于距离较近的恒星才能运用“三角法”测量，对遥远的恒星就不行了。

该组同学不仅调查得很全面，还针对其中的“三角法”做了更深层次的探究，借助图片展示以及类比思维方法，阐述了“三角法”的具体内容，让人眼前一亮。此外，他们还发现了“三角法”的不足之处，这都是布置任务范围之外的惊喜。

B小组从测量对象的角度入手，梳理了不同年代的科学家测量地球直径和周长的历程，并且以表格的形式把各个阶段的测量方法和数据进行了整合，如表2所示。

该组同学对测量地球直径和周长的历程中所使用的测量方法进行了有效梳理，从中可以清晰地看出测量方法随着时间的推移在不断优化。

设计意图：任务E可以使学生以阅读科学读本的方式充实物理知识，了解更多教材以外的测量方法，使学生感受到物理学、天文学并非遥不可及，激发学生主动探求新知的欲望。任务F使学生将物理课上掌握的实验操作技能和逻辑思维应用于实践，面对陌生且深奥的新测量情境，仍能迁移所学的实验技能，思考并摸索出解决方案，真正做到所学即所用，融会贯通。此外，该环节以小组合作的形式强化学生的团队协作能力，用汇报的方式锻炼学生的语言表述能力。

3 总结

苏霍姆林斯基在《给教师的建议》中指出，“学生到了中年级和高年级能不能顺利地学习，首先就取决于他会不会有理解地阅读：在阅读的同时能够思考，在思考的同时能够阅读。”［9］以测量方法和实验为主导的物理学科以其逻辑性和严谨性著称，而物理原理和定律的准确表述都依赖于文学工具的规范使用。针对理解能力尚不成熟的初中学生，要想真正理解掌握物理规律和方法，必须具备较强的文字理解能力和表达能力。因此教师在教学中应融合物理的科学性和语文的文学性，让学生在理性地计算数据、分析测量方法的同时，感受到中华文字的力量。通过不同学科教师的相互配合，带领学生从实践中探寻文学与科学相互碰撞的无穷魅力，双科提升学生的核心素养。

参考文献

［1］中华人民共和国教育部. 义务教育物理课程标准（2022年版）［M］. 北京：北京师范大学出版社，2022：33-34．

［2］［4］［5］［6］［7］［8］卞毓麟.星星离我们多远［M］.北京：科学普及出版社，1980：1-148，26-45，119-137，17-25，46-52，85-97．

［3］中华人民共和国教育部.义务教育教科书 语文 八年级 上册［M］.北京：人民教育出版社，2017：133-134．

［9］［苏］瓦·阿·苏霍姆林斯基.给教师的建议［M］.杜殿坤，译.北京：教育科学出版社，1981：10．