初中物理跨學科實踐的分層教學

陳海濤

(蘇州市吳江區(qū)蘇州灣外國語學校,江蘇 蘇州 215021)

在2022年版《義務教育物理課程標準》中,首次把“跨學科實踐”確定為重要的五大“課程內容”之一,并把跨學科實踐活動的教育功能定位在“旨在發(fā)展學生跨學科運用知識的能力、分析和解決問題的綜合能力、動手操作的實踐能力,培養(yǎng)學生積極認真的學習態(tài)度和樂于實踐、敢于創(chuàng)新的精神”,[1]首次突出了“跨學科實踐”的重要性.之所以這樣重視跨學科實踐,是因為在我國的基礎教育中:過于分科教學帶來了明顯的負面效果,使學生對于自然科學缺乏整體、系統(tǒng)和深入的認知,這和人們在現(xiàn)實中遇到的問題往往都具有“跨學科屬性”相背離;同時由于過于突出應試教育,使不少學生普遍缺乏創(chuàng)新精神、實踐能力和社會責任感.為了打破這一現(xiàn)狀,不少一線教師已經在進行跨學科實踐的探索.筆者通過調研發(fā)現(xiàn),目前有不少教師開展的跨學科實踐效果差強人意,還停留在“摸著石頭過河”的初級階段.究其原因,除了應試因素外,主要是因為大多數(shù)教師對跨學科實踐的認識還不足,還不知道如何依據(jù)學情、因地制宜地分層對待跨學科實踐活動.下面,筆者將結合實踐經驗,就開展跨學科實踐教學,教師如何指導學生根據(jù)自己的學習進度和能力水平分層選題、分層實施和分層評價,并提出一些教學建議,以饗讀者.

1 跨學科實踐課題的分層設計

選擇一個適切的課題開展跨學科實踐,是教學活動能否成功進行的必要條件之一;選擇了合適的課題,教學活動就可以正常開展,順利實現(xiàn)教學目標,事半功倍.

在2022年版《義務教育物理課程標準》中,對跨學科實踐的內容進行了規(guī)范,從“物理學與日常生活”“物理學與工程實踐”和“物理學與社會發(fā)展”[1]這3大方面進行了比較詳細的闡述,涉及的面比較寬泛.這些都可以作為教師開展跨學科實踐選題的重要參考,教師可以優(yōu)先考慮新課標中提供的選題指導,把握好“綜合、跨學科、實踐、創(chuàng)新、態(tài)度、責任”這些關鍵詞,適當聚焦工程精神和創(chuàng)新精神,最終選擇的跨學科教學課題就不會偏離新課改的航向.

但是,在實踐中發(fā)現(xiàn),同一個跨學科實踐課題,在一所學校開展得很好,換了一所學校效果就不一定好;甚至在同一所學校的不同班級選擇同一個課題進行跨學科實踐活動,效果也可能大相徑庭.之所以這樣,主要是教師忽視了學情不同,沒有做到“分層對待”.教育家維果斯基說得好,教學應著眼于學生的最近發(fā)展區(qū),為學生提供帶有適當難度的內容,發(fā)揮其潛能,激勵學生超越其最近發(fā)展區(qū)而達到更高的水平.教學最近發(fā)展區(qū)理論同樣適用于跨學科實踐教學,針對不同的學校,不同的學生,教師要能分層考慮,選擇適合自己學生的才是最好的.那么,跨學科實踐的選題如何分層對待呢?教師最好能兼顧以下幾個因素進行選擇: ① 考慮區(qū)域因素.例如蘇州工業(yè)園區(qū)屬于高端制造比較集中的區(qū)域,該區(qū)某學校的某班級家長有博士學位的就有十多位,有的家長就是研究納米技術的,該班學生選擇納米技術的發(fā)展和應用方面課題去探究,就具備順利開展活動的諸多便利,但是這個課題如果放到經濟薄弱地區(qū)的某山區(qū)學校就明顯不合適,他們說不定上網都困難,更不用說納米技術方面的實地參觀或實踐應用研究了.不過,對于該山區(qū)的孩子如果選擇在山中通過不同方法辨識方向的課題,可能將更容易實施,也更加適合孩子的需要.恰當?shù)乩脜^(qū)域因素,那么該因素就會成為優(yōu)勢,教師就可能選擇到具有區(qū)域特色的好課題,開展活動時會如虎添翼.② 考慮校情因素.即使在同一地區(qū),不同學校也是存在較大差距的.重點中學的學生基礎較好、優(yōu)質資源擁有率較高,可以多考慮一些挑戰(zhàn)性較大的跨學科實踐課題,多關注社會熱點來選題,選題可以多一些跨學科的權重,活動的素養(yǎng)目標要求可以更高些.而薄弱學校能把跨學科實踐開展起來就不錯了,選題要求可以適當降低難度,可以選擇周期短的調查類或簡易制作類課題,例如調查汽車的發(fā)展及對人類社會發(fā)展的貢獻,也可以選擇制作一把簡易的桿秤等.③ 考慮難易因素.跨學科實踐剛處于起步階段,教師初期嘗試時可以選擇容易成功的課題實施,例如選擇一些學生感興趣的調查類課題,例如我國太空站建設有何重大意義?不同的體育運動對鞋子有什么要求?等等.等學生取得一定的實踐成果并被教師和其他學生肯定時,等學生收獲到成功的喜悅時,教師則可以指導學生選擇難度大一點的工程制作類課題,往往水到渠成.④ 考慮學情因素.同一班級的學生本就存在差異,學生的基礎可能不同、家庭背景可能不同、學生的愛好可能不同,等等.這些都會影響學生跨學科實踐的執(zhí)行力,教師在指導學生選題時可以為同一班級的學生多提供幾個選擇,多考慮不同學生的需求,這將便于分層實施,活動更容易成功.當然,如果能創(chuàng)造機會讓學生主動提出他們最喜歡的實踐課題,效果更佳!如某位老師選擇的課題:“幻燈show(學生用自制幻燈機和幻燈片展示自己喜歡的事情)”,該課題就帶有較強的發(fā)散性,不同學生可以展示自己喜愛的事情,可以是大自然美景,也可以是美食,也可以是體育運動……這個選題就充分考慮和尊重了學情因素,而且真正促進學生“跨出去”了,把物理學問題和其他學科問題融合到一起,真正實現(xiàn)了較高品質的跨學科實踐,促進了學生高階思維能力的發(fā)展.

2 跨學科實踐過程的分層實施

實施過程是跨學科實踐活動的核心,實施過程質量如何直接決定跨學科實踐教學的品質.教師全面考慮區(qū)域因素、校情因素、難易因素和學情因素,選擇好課題后,就要確定教學目標,制訂活動的實施計劃.由于跨學科實踐具有綜合性、實踐性、探究性和創(chuàng)新性等特征,和傳統(tǒng)的班級授課教學還是有明顯差異的,因此需要教師拿出勇氣、打破常規(guī)、大膽摸索.那么,如何提升跨學科實踐實施過程的質量呢?下面,為大家提供幾條從實踐中總結出的活動實施原則.

2.1 適切性原則

如果教師所在學校比較薄弱,學生在跨學科實踐方面的經驗積累非常單薄,那么教師除了選題要考慮簡單一些,在開展活動時也不要急于求成,盲目追求“高、大、上”,那樣會直接導致學生無所適從,使活動失敗.教師可以策劃周期短、難度小的活動,可以多策劃和學生所使用教材中高度相關的活動,有些活動甚至在課內就可以完成,先讓學生樂于接受跨學科實踐這種學習方式再說.例如,新課標中提供的跨學科實踐案例“人體中的杠桿”,就可以直接模仿一下,讓學生分組研究一下人體中的各種杠桿,學生既有知識積累,又有親身體驗,卻又存在諸多神秘和未知,只要借助網絡、書籍或直接咨詢生物老師和化學老師就可以成功開展活動了,比較容易成功.再如,調查中學生近視眼的成因和近視率,提出如何防治近視這類活動,學生容易實踐、容易成功.有時課題雖然簡單些、老套些,活動開展難度也可能小些,但是適合學生學情的,才是最好的.

如果教師所在學校身處發(fā)達地區(qū),家長和學生對學生的綜合素養(yǎng)提升很注重,教師在選擇有挑戰(zhàn)性的跨學科實踐課題后,完全可以策劃更為復雜的活動,可以策劃學生探究自由度比較大的活動.例如蘇州某學校的學生在開展“測力計制作”實踐過程中,有的學生直接用上了“3D”打印,如圖1所示;有的則直接用上了樂高玩具里一些自動控制裝置,使用樂高的EV3主機,極大地提高了用途以及測量環(huán)境的多元性,通過對代碼的編譯,建立伸長距離和物體所受重力的函數(shù),讓該測力計在不同重力環(huán)境下(如火星、月球上),都可以測量,如圖2所示.這群學生在跨學科實踐活動過程中,創(chuàng)造性地解決了一系列難題,遠遠超出教師預期,同時也遠遠超出學生自己的預期,在實踐過程中,學生的多種能力得到了發(fā)展,尤其寶貴的是學生創(chuàng)新和實踐能力得到了充分發(fā)展.

圖1 用3D打印制作測力計外殼等部件

圖2 用樂高的EV3主機做的測力計

另外,興趣永遠是最好的老師,在學生自主選題的基礎上,引導學生去做自己有興趣的實踐活動,跨學科實踐更容易得到深入開展.例如,在“幻燈show”跨學科實踐中,某學生小組對模型制作非常癡迷,在自制幻燈機連續(xù)播放過程中,先后用3D打印嘗試制作了“馬爾蒂十字車模型”和其他模型,如圖3.該小組從2022年10月7日開始,先初選“馬爾蒂十字車模型”,然后覺得很難,又選擇“方案2”,學生們發(fā)現(xiàn)更難實現(xiàn),最終決定選擇首選方案并專心攻克,最終耗時一個多月,終于用3D打印出來了,如圖4.在匯報成果時,他們組的效果最好,贏得了師生共同的贊譽.試想,如果學生沒有興趣,強迫他們完成這么復雜的制作幾乎不可能.另外,該小組的“3D”高手,原來學習成績比較落后,在這次跨學科實踐活動中,因為特殊的表現(xiàn)而獲得特殊的贊譽,他竟然對日常的學習活動恢復了熱情,從潛力生漸漸躍為優(yōu)等生,考試成績進步非常大.可見,尊重學生的興趣不僅有效促進了跨學科實踐的開展,還對促進學生的發(fā)展大有裨益.

圖3 選擇合適的播放裝置并用3D打印

圖4 充滿挑戰(zhàn)的3D制作過程

所以說,跨學科實踐活動的開展切勿貪功冒進,教師應該依據(jù)校情和學情,選擇適切的活動形式,考慮學生的最近發(fā)展區(qū),尊重學生的興趣,這才是最佳途徑.

2.2 循序漸進原則

實踐表明,在跨學科實踐的整個過程中,不是選題最難,也不是教學目標確定最難,也不是匯報最難,而是跨學科實踐過程中的學生動手制作、探究或實地調查等實踐過程最難,這也是我們目前義務教育階段學校教育的短板之一.那么,怎么突破這一難題呢?實踐發(fā)現(xiàn),教師在組織跨學科實踐的實施過程中,一定要注意“循序漸進原則”.教師在學生根據(jù)自己興趣選擇好課題后,可以組織全班學生進行“破冰行動”,對學生的實踐過程提出具體指導,將任務分成不同的執(zhí)行階段,讓每個階段都有清晰的實施目標和行動要求.指導學生在完成階段性任務后,再嘗試完成下一階段任務.這樣由點到面、逐個突破、逐漸深入,可以循序漸進地實現(xiàn)活動目標.具體來說,可以參照“物理跨學科實踐實施流程圖”,[2]如圖5.在該流程圖中,“中期評估”非常重要,師生一起評估活動實施的進展,群策群力,及時修正活動過程中存在的各種不良因素,可以使活動回到準確軌道上,也可以促進學生活動的深入開展.例如,參加“幻燈show”跨學科實踐的某組同學,他們在制作幻燈機的過程中就通過“中期評估”修正了3次.學生第1次做的幻燈機存在3大問題:① 光源中間亮、周邊暗,且光源總體太暗,導致成像效果不好;② 幻燈機的電影膠卷沒辦法實現(xiàn)連續(xù)轉動;③ 幻燈機外殼用紙箱做的,不夠堅固,承重有限.在“中期評估”時,教師和學生一起發(fā)現(xiàn)了問題所在.最終該組學生在教師激勵下,通過網絡檢索,找到了問題解決的方案:選擇一個激光燈作為光源,它亮度高,只有一個燈珠;再搭配前后菲涅爾透鏡,使聚光效果更好,成像更加清晰.為解決連續(xù)轉動問題,學生研究并采用了“馬爾蒂十字車模型”,還使用3D技術打印了該裝置……由此可見,中期評估是跨學科實踐實施過程中含金量比較高的環(huán)節(jié),是比較關鍵的環(huán)節(jié),對師生的要求都比較高.該環(huán)節(jié)是否正常開展將決定跨學科實踐的教學質量高低.教師在開展跨學科實踐教學時,必須把握好這一關鍵環(huán)節(jié),才能提升教學的品質.為了把控“中期評估”的質量,開展“幻燈show”的教師根據(jù)“表現(xiàn)性評價量表”[3]設計了一份簡化版的評價量表,如表1,該量表從制作準備、制作過程、成果展示、小組匯報等方面要求學生進行反思與評價,主動規(guī)范自己的實踐過程,圍繞既定的活動目標開展實踐,逐步推動活動深入開展并取得成果.所以說,對于條件較好的學校,開展跨學科實踐過程中,引入“表現(xiàn)性評價量表”可以使活動如虎添翼、保質保量地完成.

表1 “幻燈show”表現(xiàn)性評價量表

圖5 物理跨學科實踐實施流程圖

2.3 聚焦性原則

跨學科實踐由于具有綜合性、實踐性、探究性和創(chuàng)新性等特征,在實施時難免要面對諸多真實的情境和真實的問題,難免要涉及到不同學科間的交叉、滲透.某些復雜性較大的跨學科實踐活動可能要涉及到工程、技術、數(shù)學等多門科學學科和人文藝術學科.跨學科實踐的復雜性給教師組織教學和學生開展實踐都帶來了諸多困難,但是也給教師和學生帶來各種發(fā)展的機會.在開展跨學科實踐活動時,教師和學生都會面對諸多新鮮事物或陌生的挑戰(zhàn),把握好機會,就能取得好的發(fā)展.不過,由于跨學科實踐活動還在試水階段,再加上諸多教師專業(yè)素養(yǎng)上的短板,目前對于大多數(shù)教師來說,開展復雜度較高的跨學科實踐教學還不現(xiàn)實.所以,有的專家建議,目前的跨學科實踐可以適當聚焦物理學科:“從初中階段來看,跨學科實踐更多地強調基于本學科學習的跨學科,如物理學科的跨學科實踐,就是基于物理學科去跨學科,換句話說,就是從物理跨到其他學科,但最后還要回到物理學科.”[4]通俗地講,就是教師指導學生的活動可以從物理學科出發(fā),經歷一定的跨學科實踐,再回到物理學科.

除了內容適當聚焦物理學科外,教師對學生能力的培養(yǎng)也可以適當聚焦.跨學科實踐涉及的內容比較綜合,對學生多方面能力的發(fā)展都有幫助,但是這種形式的活動對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新和實踐能力幫助較大、較獨特,所以教師指導學生實踐時可以適當聚焦學生的創(chuàng)新和實踐.例如,在圖5的“中期評估”過程中,筆者發(fā)現(xiàn)指導學生學習并使用“創(chuàng)造性實驗反思策略”.[5]這樣可以很好地引導學生把注意力聚焦在創(chuàng)新上,可以優(yōu)化學生實踐的過程,引發(fā)學生一系列的創(chuàng)新.例如,在“幻燈show”跨學科實踐中,教師在“中期評估”階段就指導學生使用了“創(chuàng)造性實驗反思策略”,使得學生小組“百花齊放”,在初始的制作基礎上能不斷深入創(chuàng)新,做出了各具特色的幻燈機和幻燈片.

3 跨學科實踐結果的分層評價

高質量的跨學科實踐活動,離不開交流評價階段.教師通過組織學生交流評價,讓學生展示自己的精彩實踐,和別人分享自己的探索與成功,對學生是最好的肯定和激勵.通過交流評價,還可以讓學生了解自己和他人的優(yōu)勢和不足,積累實踐經驗,為今后的實踐活動提供借鑒與支持.不過,針對目前不同地區(qū)、不同學校之間的差距,在交流評價階段也應注重分層實施,讓分層的交流評價更好地適應不同層次的活動需求,這才是比較客觀的.

例如,有的學校學生基礎比較薄弱,師生能嘗試開展跨學科實踐已屬不易,在最終的交流評價階段最好以簡單為主,以鼓勵為主,讓學生盡可能多得到肯定的表揚和激勵,否則可能就沒有下次了.再如,在基礎比較好的學校,學生已經在跨學科實踐活動中做得風生水起,取得了豐富的成果,教師在教學設計時最好計劃組織一次較高水平的交流評價,才能和學生的投入和熱情般配.在設計交流評價活動時,要注意分小組、分角色、分標準,可以有學生互評,也可以有教師評學生,也可以有學生評教師,必要時也可以請其他學科的教師參與評價,甚至還可以請關注學生活動的家長參與評價.在表1中,開展“幻燈show”的教師設計了教師評價、學生自評和學生小組間互評等環(huán)節(jié),要求學生在跨學科實踐活動結束時分組做好匯報用的PPT,展示小組學生的選題、實施(含遇到的困難、改進等過程)和成果(含實物演示),最終根據(jù)“表現(xiàn)性評價量表”中預設的權重給各小組評分、評獎,對整個活動進行了深度的交流和評價,既讓學生彰顯了自己的學習力,還讓學生體驗到了快感和成就感,同時也為學生參加新的跨學科實踐做了濃厚的鋪墊.

4 結語

跨學科實踐雖然是新鮮事物,但是這種特殊形式的教學活動很重要,對學生的成長很有益,可以有效彌補目前義務教育階段的短板.跨學科實踐是有規(guī)律可循的,教師如果能注重分層實施,把握好跨學科實踐的育人精髓,那么跨學科實踐一定會迎來燦爛的明天.