張 蓉 姜垚伶

(南京師范大學附屬中學樹人學校,江蘇 南京 210000)

1 引言

《義務教育物理課程標準(2022年版)》在課程內容的一級主題中新增了“跨學科實踐”,占總課時的10%。但是,目前的相關研究較為單薄,尚未形成完整的理論體系及實踐方案。很多教師在嘗試跨學科實踐教學的過程中會感到困惑:如何找到不同學科的融合點?如何讓跨學科實踐和現有課程實現有效鏈接?

筆者所在學校承擔了江蘇省基礎教育前瞻性教學改革項目,并于2022年2月開展了系列跨學科實踐活動,筆者在“室內植物展臺的設計與制作”的教學實踐中,采用以問題解決為活動驅動和以問題鏈為思維驅動的模式,培養(yǎng)學生的跨學科知識應用的能力、分析和解決問題的綜合能力、動手操作的實踐能力。

2 設計思路

在跨學科實踐的教學中,應創(chuàng)設具有綜合性、實踐性和開放性的真實問題情境,引導學生運用多學科知識和方法解決問題,不斷提升學生的問題解決能力和實踐創(chuàng)新能力。筆者在教學設計中先不刻意尋找學科融合點,而是采用了以問題解決為活動驅動和以問題鏈為思維驅動的模式來設計教學過程。

2.1 以問題解決為活動驅動開展教學

筆者將問題解決分為4個階段:(1) 呈現問題情景,為學生創(chuàng)設真實的問題情境。(2) 明確問題的目標和已知條件。(3) 填補空隙,這是解決問題過程的核心。此時問題解決者必須調動認知結構中與當前問題相關的認知,運用問題解決策略以使已知條件和目標之間的空隙得以填補。(4) 檢查推理有無錯誤,填補空隙的途徑是否最為簡捷等。

2.2 以問題鏈為思維驅動開展教學

在教學過程中設置層層遞進、富有思維含量的問題鏈,為跨學科實踐注入靈魂,促進知識的跨學科遷移和整合,不斷提高學生的技術素養(yǎng)、工程素養(yǎng)和動手操作能力。

基于雙驅動模式,筆者將本活動分為以下6個環(huán)節(jié):發(fā)現問題和提出問題、制定評價標準、植物展臺的設計、植物展臺制作、植物群匹配、展示交流和評價,在各個環(huán)節(jié)穿插有梯度的問題鏈。

3 教學設計

3.1 發(fā)現和提出問題

問題的發(fā)現和提出需要有真實的情境為支撐,因此筆者在課前深入學生家中,對其進行視頻采訪及參觀拍攝家中綠植,并提出以下問題:

(1) 家中有哪些綠植?為什么選擇它們?

(2) 在養(yǎng)護過程中遇到過哪些問題?嘗試用過什么方法解決?

(3) 家里的綠植分布有不足嗎?如果有,如何改進呢?

通過播放采訪視頻,引導學生發(fā)現并提出任務:要想集中打理綠植,打造出好看的家庭一角,需要設計、制作一個室內植物展臺。

3.2 展臺評價標準

在該環(huán)節(jié),引導學生討論:一個好的植物展臺應該具備哪些功能?為后續(xù)的展臺設計提供方向,為評價提供依據。學生提出的室內植物展臺的評價標準是:結實耐用、材料抗?jié)穹栏?、展臺布局符合植物的生態(tài)要求、環(huán)保無污染、物美價廉等。

3.3 植物展臺設計

請學生基于評價標準嘗試構畫展臺的設計圖(圖1、圖2)。待初稿完成后,組織學生討論:在設計中你遇到了哪些困難?學生遇到的最大困難是:如何使得展臺更加穩(wěn)定?

圖1

為解決這個問題,可將其拆分為遞進的一串問題:

(1)其他條件一樣,外形高窄和矮寬的展臺哪個更穩(wěn)定?

(2) 架子腿的朝向不同(圖3),哪個展臺更穩(wěn)定?

(3) 對圖3的架子腿還可怎么處理,使它更穩(wěn)定?

對于這個問題學生會想到可以連接各個架子腿,而其中最穩(wěn)定的結構如圖4所示。

圖4

(4) 如何設計多層展臺?如上層展臺面積不同(圖5、圖6),哪個展臺更穩(wěn)定?

圖5

圖6

(5) 對于圖5中的結構有沒有改進的方法?

學生會提到增加下層材料的質量。

(6) 優(yōu)化背后的物理原理是什么?

請學生根據討論結果,再修改、優(yōu)化設計稿。

設計意圖:先引導學生在設計過程中發(fā)現并提出有意義的問題,然后再將大的穩(wěn)定性問題拆分為一串小問題,使學生聯想到“穩(wěn)定性和重心高低的關系”的相關知識,考查學生的日常觀察能力,增強學生的技術和工程素養(yǎng),體現“從生活走向物理,從物理走向社會”的課程理念。

3.4 植物展臺的制作

3.4.1 初步制作

這一環(huán)節(jié)耗時較長,需要在課后組織學生到工作室完成(圖7),在此過程中教師要給予學生具體的指導。在測量、切割、組裝、打磨和刷漆環(huán)節(jié)中,提高學生的動手操作能力和團隊協作能力。

圖7

3.4.2 討論優(yōu)化

待學生制作完成后,提出室內植物展臺投入家中使用后將面臨的一些實際問題:

(1) 要把展臺放在木制地板上,如何避免木地板下陷留下印記?

(2) 若展臺較輕,展臺腳放在瓷磚上,怎么避免打滑?

(3) 如何使展臺的使用壽命更長?你使用的材料具有抗?jié)穹栏δ軉?

在考慮以上問題時,學生自然會調用到相關的物理知識,如增大受力面積或減小壓力可以減小壓強,增大接觸面的粗糙程度可以增大摩擦力。對于問題(3),學生可以通過搜索網絡資源,查找防水防腐的材料,找尋改進的方法,如涂防水漆、加防水布等,以培養(yǎng)學生搜索資料和自學的能力,待討論后,再請學生去反思、優(yōu)化自己的作品,讓其感受到學習的持續(xù)性和實用性。

設計意圖:引導學生運用跨學科知識解決問題,通過團隊合作,完成實物搭建及美化裝飾,培養(yǎng)學生的合作能力、工程素養(yǎng)、審美能力。

3.5 植物群的選擇

向學生提供多種植物和相關介紹材料,讓學生閱讀和討論,從中選出適合自己展臺的植物并且放置在展臺上,再討論以下問題:

(1) 為什么展臺一般不放在臥室?

(2) 你們選擇了哪些植物?為什么選擇它們?應分別放在何處?

問題(2)除了考查學生的生物學知識外,更側重于培養(yǎng)學生的學習整合能力,學生需要了解植物的習性,根據自己展臺的結構選出合適的植物,放在合適的位置。

3.6 展示、交流、評價

每組上臺來介紹、展示自己的展臺(圖8),其他小組對其進行提問、評價。

甲組介紹了他們的植物展臺,一人模擬買家,一人模擬賣家,“那一抹綠色是滿墻的生機”的話語打動了所有的同學。其他同學理性地評析他們展臺的材料、結構、功能,用“三角形結構更穩(wěn)定”這樣具有依據的論點說服了大家。乙組的創(chuàng)意較為新穎,由他們的展臺衍生出“養(yǎng)幾株植物的全套定制方案”,帶領學生進行頭腦風暴。丙組從展臺的文學內涵出發(fā),引用《木字旁的人生》一文中的話語來介紹他們作品的立意:“木字旁的人生,是自由生長,是萬籟俱寂,因為草木不爭,萬物祥和?！逼渌瑢W也提出了一些質疑,大家在互相交流中進行反思和優(yōu)化。最后,學生根據評價標準對自己小組和他組的作品進行評價。

設計意圖:這個環(huán)節(jié)旨在引導學生學會準確表達自己的觀點,培養(yǎng)他們的反思、總結與評價能力。

4 結語

在設計跨學科實踐活動時,不必過度追求學科內容的深度融合,應該著眼于引導學生解決問題,在大的問題方向確定后,以問題解決為活動驅動進行環(huán)節(jié)設計,以問題鏈為思維驅動來細化各個環(huán)節(jié),力求在解決問題的過程中讓學生聯系已學的各科知識,潛移默化地培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。