高中地理与物理跨学科综合教学研究--以“人文教育必修课”为例_物理论文

高中地理与物理进行跨学科整合教学研究——以人教版必修一为例，本文主要内容关键词为：教学研究论文,为例论文,以人论文,物理论文,教版论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。

      跨学科整合教学是国际上课程发展的一个重要趋势。首先跨学科整合教学符合人们认识社会的科学规律，利于培养综合性人才。地理学是研究地理环境以及人类活动与地理环境相互关系的科学[1]，因此地理学是一门综合性极强的学科，它与许多学科关系密切。然而目前我国高中现行的分科教学忽视了这一科学规律，多数教师在教学时对跨学科知识采取的处理方式，生硬地打破了各学科之间的有机联系，使得原本立体、连贯的科学知识变成了一个个知识片段。

      本文运用文本分析法对人教版高中地理必修一与初、高中物理课本中的跨学科知识进行整理，并借鉴了一些一线优秀教师的整合教学策略，进而归纳出了高中地理必修一与物理跨学科整合教学的建议。

      一、高中地理必修一与物理学科间跨学科知识的梳理

      笔者以《普通高中地理课程标准（实验）》及《义务教育物理课程标准（2011年版）》、《普通高中物理课程标准（实验）》为指导思想和理论依据，分析并整理出了高中地理必修一（2004年版）和北京师范大学出版社物理全一册（2005年版）、九年级（2008年版），人民教育出版社物理必修一（2004年版）、必修二（2004年版）、选修3-1（2）（2004年版）、选修3-3（4、5）（2005年版），两学科间联系紧密的知识点。为配合地理必修一教学进度，方便地理教师参考、使用，下页表特以地理必修一的章节顺序为框架结构进行呈现。因为初中物理知识为高中物理知识的基础，故此处所讲的高中物理知识，指的是只有学生进入高中阶段学习后才能接触到的物理知识。

      二、地理整合物理教学片断的案例分析

      为了解一线教师在教学中对跨学科知识的处理情况，笔者旁听了一节讲热力环流的地理课。本节课内容涉及海陆间热力环流形成原因、热力环流气流方向的说明及气压大小的比较等几个主要内容。

      1.以海陆间热力环流形成原因为例的物理概念教学

      在教学中，会经常涉及一些物理概念。例如该教师在讲解海陆间热力环流形成原因的时候，就涉及了比热容的概念：

      教师：大气的热量谁给的？不是太阳给的，你要是高层大气，热量是太阳给的。我们生活在大气层的最底层，热量是地面给的，而不是太阳。是不是！那如果你要是地面给的话，抬头往前看看，如果我测的是地面，我现在测的温度是地面给我的，大家看，地面有可能热量会不一样。北半球陆地最高温是六月份，你查一下你的笔记。北半球陆地上的最高温是七月，说错了，理论上是6月22日（学生：6月22日），但实际上是七月，往后推。北半球海上的最高温是八月（学生：八月），那说明就是海和陆的热容量不一样。那么同一纬度这边是海，这边是陆，那地面的热量都不一样了，那大气的热量又是地面给的，那会对大气有什么影响呢？我们来看看这个内容。

      实际上，比热容的概念对于学生并不陌生，在全一册（初二）就已经学过。物理教材是这样讲解这部分的：

      教材以实验导入：取两只相同的烧杯，甲烧杯里装400g水，乙烧杯里装400g煤油，通过加热让它们都从室温升到70℃，哪一个吸收的热量较多？得出实验结果：发现两只相同的“热得快”给质量相同的水和煤油加热，使它们升高相同的温度，水所需要加热的时间更长些。归纳出结论：质量相等的不同种类的物质，在温度变化相同时，所吸收（或放出）的热量一般不同，这是由物质本身性质决定的。而单位质量的某种物质升高（或降低）1℃（或1K）所吸收（或放出）的热量，叫做这种物质的比热容。并举出实例：沿海地区与内陆地区的日较差、暖气的工作原理及发动机的冷却循环系统，对比热容的意义进行了进一步的阐释。

      

      

      

      

      虽然学生曾经在物理课堂中接触过比热容的有关知识，但时隔两年，学生对这一概念的认识已经有些模糊了。况且，有谁还会想到物理中的知识会和地理有关呢？因此，在讲解这一问题的时候，该名教师的智慧就在于从地理现象出发，即海、陆年最高气温的出现时间不同，已引起学生注意，再引出比热容这一概念，将感性认识上升到理性，帮助学生建构起自然科学知识的整体性认识。

      从该名教师的教学案例我们可以看出，涉及学生未学过或记忆模糊的物理知识，可以给予具体的实例加以说明。然而美中不足的是，该名教师将“比热容”说成了“热容量”，无形中给学生学习造成了障碍，这也体现出一些教师相关物理知识缺失的问题，表明上文对高中地理必修一与物理学科间跨学科知识进行梳理的必要性。

      2.以热力环流气流方向为例的物理实验教学

      能够正确判断热力环流的气流方向是地理会考及高考的重点内容，但空气流动是看不见摸不着的，如何让学生对这一问题认识清楚呢？这名教师的做法值得我们学习。

      首先我们先做一个实验（关上门），我找两个同学给大家做，其他同学观察。因为我们就这两东西。老师拿两个蜡烛。全班同学分两组，一组在前门，一组在后门，前门咱们来两个同学，两个同学拿着蜡烛，他们一边做，我们大家一起观察，观察什么呢？我们先把门打开，你们拿着蜡烛沿着这个门框，放到门框的上边，观察火苗飘动的方向，再拿到门框的下方，观察火苗飘动的方向，看一致不一致。听懂我这意思了吗？注意不用举太高，太高这火苗矮，到时候你就看不见了。在上方和下方，沿门框的边，观察火苗是否一致。（找同学做实验）。

      教师非常巧妙地设计了这个实验，用飘动的火焰来观察气流的运动状况，将“无形化成有形”，极大地减轻了学生的认知负担。因此，对于这类抽象的地理问题，运用物理实验的方法可以事半功倍。

      3.以热力环流中各处气压大小为例的物理原理教学

      关于大气压强，学生在初中物理全一册中已经学过。物理教材明确指出“大气压的数值并不是固定的。大气压强会随着高度的变化而改变。高度越高，大气压强越小。”然而，在旁听的过程中，笔者发现，学生还是比较不好近地面与高空的大气压强。面对这个问题，该教师是这样处理的：

      这是你物理没学好！为什么？B和A是不是在近地面啊！B和A是一组，近地面。C和D呢，是一组，高空。近地面的气压要普遍比高空要高。道理很简单。同纬度，青藏高原上，同纬度过来中国东部地区，比如长江中下游平原，海拔不一样吧，大气的压强不是指你单位面积嘛！比如我拿这粉笔盒代表单位面积，单位面积上的大气柱，大气柱对这有压力吧！长江中下游平原处是从这往上大气柱的压强，青藏高原呢，从房顶上往上的大气柱的大气压强，是不是，所以哪里气压高？

      从以上三个案例中，我们可以看出，面对这些跨学科问题，包括物理概念、原理和实验的教学，在地理教学中经常会遇到，教师不仅需要具备扎实的本学科知识基础，更需要具备跨学科的知识和能力，且能够运用生活化的实例帮助学生理解地理现象、概念、原理和规律等。

      三、地理与物理跨学科整合教学的策略

      通过以上的分析和实践，笔者归纳了高中地理必修一与物理跨学科整合教学的建议，有些是笔者亲自实践的，有些是借鉴优秀教师的方法，做了初步梳理，尽管不全面，但具有较强的实用性。

      1.运用物理实验解释地理问题

      在整合教学的过程中，我们会经常遇到这样一个问题，即很多在地理课堂当中所要用到的物理知识，学生在物理课堂中还没有学过，学生对这些即将接触的物理知识半知半解，这样就会对地理学习造成障碍。在这种情况下，实验法——这种将深奥的物理问题，用直观的现象呈现出来的形式，更容易让学生接受，也更能起到令人印象深刻的效果。

      例如在讲解“热力环流”这一内容的时候，就可以做这样一个实验（像课堂实录中所展示的）：点燃一个蜡烛，分别放在门框上方和门框下方，观察火焰飘动方向。这个实验充分利用了屋内屋外的冷热差，虽然简单，但却充分说明了气温升高，空气受热膨胀，气压降低；气温降低，空气遇冷收缩，气压升高这一物理问题。此设计的精妙之处还在于，利用物理实验中火苗飘动的方向，将热力环流的示意图描绘出来，水到渠成。可见，巧妙地使用物理实验解释地理问题，还可以起到一箭双雕的效果。当然实验的设计方案还有很多种，教科书中也为我们呈现出了一种，此处就不赘述了。

      

      此外在讲解“密度流”的时候，也可以采用实验的方法，即用两只透明的玻璃杯，一杯盛用红墨水标记的盐水，一杯自来水，将红墨水倒入盛有自来水的水杯，会观察到红墨水沉入杯底的现象，来对密度流的流动方式加以说明。类似的内容还有很多，教师们可根据具体情况加以设计。

      2.运用物理结论解释地理问题

      正如上文中提到的，在整合教学中，所要用到的很多物理知识，学生并没有提前在物理课堂中学过。有些物理知识，原理简单，教师只需简单讲解，学生便可明了，如圆周运动中角速度和线速度的概念，地震波的纵波和横波性质，气压的影响因素……但有些用于解释地理问题的物理知识非常复杂，如果真把讲清该物理知识当成教学重点，整节课的教学目标就会有偏差。因此针对这类物理知识，仅需运用物理结论，来说明地理问题。例如，在讲解地球公转速度近日点快，远日点慢（夏半年长，冬半年短）的时候，所调查的教师近全部都会选择使用开普勒定律进行讲解，但“对于任意行星，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积”这一物理结论就能充分说明看似深奥的地理问题，不需过多讲解。此外，像地转偏向力、地球表面为什么会吸引大气（即万有引力问题），风向受力分析……这些地理问题中所涉及的物理知识都建议采用这种处理方式。因此，运用物理结论解释地理问题，不失为在课时紧张的状况下，最大限度地体现跨学科整合教学特点的一种教学形式。

      

      3.运用物理技巧，分析、记忆地理问题

      本文所指的物理技巧实际上指的就是将对物理知识行之有效的记忆技巧，平移或稍作变形，用到地理知识的学习中。例如，在物理上，对通电螺线管两侧磁极的判断通常会采用“右手螺旋定则”的方法来帮助学生记忆，即右手四指指示通电电流方向，右手大拇指指向的就是N极。类似的，在学习地球自转、公转方向，判断低压（气旋）和高压（反气旋）方向的时候，也可以借鉴“右手螺旋定则”的方法来帮助学生掌握地球运动方向、气流方向等知识。即伸开右手手掌，大拇指指向北极，四指指向即地球自转方向；抑或是大拇指（北半球用右手大拇指，南半球用左手大拇指）指向中心气流流动方向，朝上为气旋，朝下为反气旋，其余四指指示的是气流流动的方向。这种方法，简单、有效，况且学生在初中的物理课中就已经学过这一技巧了，因此不会成为学生记忆的负担。

      4.丰富课程组织形式，实施整合教学

      鉴于我国学校教育现状，课时问题成为在常规课堂当中进行整合教学的最大障碍。为了让学生在中学时代，就能初步感受到“跨学科”或“交叉学科”的魅力，开办选修课、组建“地理—物理兴趣小组”就能使这些问题迎刃而解。在课程内容的选取上，可由校内地理组教师和物理组教师共同合作，探讨两种学科间具有整合价值且难度适中的跨学科主题。课程可由某一科教师独自讲授，也可由两科课任教师同台分工教学，但唯一宗旨是要学生感受到自然科学知识的整体性，使学生感受到跨学科知识的魅力。

      此外，在实际的学校教学中，通过把有关联的几个学科的教学进度做适当的调整，使得不同任课教师在各自课堂上对一个内容的不同方面开展分头教学，也能有整合教学的效果。

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