初中物理跨学科实践的分层教学

陈海涛

(苏州市吴江区苏州湾外国语学校,江苏 苏州 215021)

在2022年版《义务教育物理课程标准》中,首次把“跨学科实践”确定为重要的五大“课程内容”之一,并把跨学科实践活动的教育功能定位在“旨在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、动手操作的实践能力,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]首次突出了“跨学科实践”的重要性.之所以这样重视跨学科实践,是因为在我国的基础教育中:过于分科教学带来了明显的负面效果,使学生对于自然科学缺乏整体、系统和深入的认知,这和人们在现实中遇到的问题往往都具有“跨学科属性”相背离;同时由于过于突出应试教育,使不少学生普遍缺乏创新精神、实践能力和社会责任感.为了打破这一现状,不少一线教师已经在进行跨学科实践的探索.笔者通过调研发现,目前有不少教师开展的跨学科实践效果差强人意,还停留在“摸着石头过河”的初级阶段.究其原因,除了应试因素外,主要是因为大多数教师对跨学科实践的认识还不足,还不知道如何依据学情、因地制宜地分层对待跨学科实践活动.下面,笔者将结合实践经验,就开展跨学科实践教学,教师如何指导学生根据自己的学习进度和能力水平分层选题、分层实施和分层评价,并提出一些教学建议,以飨读者.

1 跨学科实践课题的分层设计

选择一个适切的课题开展跨学科实践,是教学活动能否成功进行的必要条件之一;选择了合适的课题,教学活动就可以正常开展,顺利实现教学目标,事半功倍.

在2022年版《义务教育物理课程标准》中,对跨学科实践的内容进行了规范,从“物理学与日常生活”“物理学与工程实践”和“物理学与社会发展”[1]这3大方面进行了比较详细的阐述,涉及的面比较宽泛.这些都可以作为教师开展跨学科实践选题的重要参考,教师可以优先考虑新课标中提供的选题指导,把握好“综合、跨学科、实践、创新、态度、责任”这些关键词,适当聚焦工程精神和创新精神,最终选择的跨学科教学课题就不会偏离新课改的航向.

但是,在实践中发现,同一个跨学科实践课题,在一所学校开展得很好,换了一所学校效果就不一定好;甚至在同一所学校的不同班级选择同一个课题进行跨学科实践活动,效果也可能大相径庭.之所以这样,主要是教师忽视了学情不同,没有做到“分层对待”.教育家维果斯基说得好,教学应着眼于学生的最近发展区,为学生提供带有适当难度的内容,发挥其潜能,激励学生超越其最近发展区而达到更高的水平.教学最近发展区理论同样适用于跨学科实践教学,针对不同的学校,不同的学生,教师要能分层考虑,选择适合自己学生的才是最好的.那么,跨学科实践的选题如何分层对待呢?教师最好能兼顾以下几个因素进行选择: ① 考虑区域因素.例如苏州工业园区属于高端制造比较集中的区域,该区某学校的某班级家长有博士学位的就有十多位,有的家长就是研究纳米技术的,该班学生选择纳米技术的发展和应用方面课题去探究,就具备顺利开展活动的诸多便利,但是这个课题如果放到经济薄弱地区的某山区学校就明显不合适,他们说不定上网都困难,更不用说纳米技术方面的实地参观或实践应用研究了.不过,对于该山区的孩子如果选择在山中通过不同方法辨识方向的课题,可能将更容易实施,也更加适合孩子的需要.恰当地利用区域因素,那么该因素就会成为优势,教师就可能选择到具有区域特色的好课题,开展活动时会如虎添翼.② 考虑校情因素.即使在同一地区,不同学校也是存在较大差距的.重点中学的学生基础较好、优质资源拥有率较高,可以多考虑一些挑战性较大的跨学科实践课题,多关注社会热点来选题,选题可以多一些跨学科的权重,活动的素养目标要求可以更高些.而薄弱学校能把跨学科实践开展起来就不错了,选题要求可以适当降低难度,可以选择周期短的调查类或简易制作类课题,例如调查汽车的发展及对人类社会发展的贡献,也可以选择制作一把简易的杆秤等.③ 考虑难易因素.跨学科实践刚处于起步阶段,教师初期尝试时可以选择容易成功的课题实施,例如选择一些学生感兴趣的调查类课题,例如我国太空站建设有何重大意义?不同的体育运动对鞋子有什么要求?等等.等学生取得一定的实践成果并被教师和其他学生肯定时,等学生收获到成功的喜悦时,教师则可以指导学生选择难度大一点的工程制作类课题,往往水到渠成.④ 考虑学情因素.同一班级的学生本就存在差异,学生的基础可能不同、家庭背景可能不同、学生的爱好可能不同,等等.这些都会影响学生跨学科实践的执行力,教师在指导学生选题时可以为同一班级的学生多提供几个选择,多考虑不同学生的需求,这将便于分层实施,活动更容易成功.当然,如果能创造机会让学生主动提出他们最喜欢的实践课题,效果更佳!如某位老师选择的课题:“幻灯show(学生用自制幻灯机和幻灯片展示自己喜欢的事情)”,该课题就带有较强的发散性,不同学生可以展示自己喜爱的事情,可以是大自然美景,也可以是美食,也可以是体育运动……这个选题就充分考虑和尊重了学情因素,而且真正促进学生“跨出去”了,把物理学问题和其他学科问题融合到一起,真正实现了较高品质的跨学科实践,促进了学生高阶思维能力的发展.

2 跨学科实践过程的分层实施

实施过程是跨学科实践活动的核心,实施过程质量如何直接决定跨学科实践教学的品质.教师全面考虑区域因素、校情因素、难易因素和学情因素,选择好课题后,就要确定教学目标,制订活动的实施计划.由于跨学科实践具有综合性、实践性、探究性和创新性等特征,和传统的班级授课教学还是有明显差异的,因此需要教师拿出勇气、打破常规、大胆摸索.那么,如何提升跨学科实践实施过程的质量呢?下面,为大家提供几条从实践中总结出的活动实施原则.

2.1 适切性原则

如果教师所在学校比较薄弱,学生在跨学科实践方面的经验积累非常单薄,那么教师除了选题要考虑简单一些,在开展活动时也不要急于求成,盲目追求“高、大、上”,那样会直接导致学生无所适从,使活动失败.教师可以策划周期短、难度小的活动,可以多策划和学生所使用教材中高度相关的活动,有些活动甚至在课内就可以完成,先让学生乐于接受跨学科实践这种学习方式再说.例如,新课标中提供的跨学科实践案例“人体中的杠杆”,就可以直接模仿一下,让学生分组研究一下人体中的各种杠杆,学生既有知识积累,又有亲身体验,却又存在诸多神秘和未知,只要借助网络、书籍或直接咨询生物老师和化学老师就可以成功开展活动了,比较容易成功.再如,调查中学生近视眼的成因和近视率,提出如何防治近视这类活动,学生容易实践、容易成功.有时课题虽然简单些、老套些,活动开展难度也可能小些,但是适合学生学情的,才是最好的.

如果教师所在学校身处发达地区,家长和学生对学生的综合素养提升很注重,教师在选择有挑战性的跨学科实践课题后,完全可以策划更为复杂的活动,可以策划学生探究自由度比较大的活动.例如苏州某学校的学生在开展“测力计制作”实践过程中,有的学生直接用上了“3D”打印,如图1所示;有的则直接用上了乐高玩具里一些自动控制装置,使用乐高的EV3主机,极大地提高了用途以及测量环境的多元性,通过对代码的编译,建立伸长距离和物体所受重力的函数,让该测力计在不同重力环境下(如火星、月球上),都可以测量,如图2所示.这群学生在跨学科实践活动过程中,创造性地解决了一系列难题,远远超出教师预期,同时也远远超出学生自己的预期,在实践过程中,学生的多种能力得到了发展,尤其宝贵的是学生创新和实践能力得到了充分发展.

图1 用3D打印制作测力计外壳等部件

图2 用乐高的EV3主机做的测力计

另外,兴趣永远是最好的老师,在学生自主选题的基础上,引导学生去做自己有兴趣的实践活动,跨学科实践更容易得到深入开展.例如,在“幻灯show”跨学科实践中,某学生小组对模型制作非常痴迷,在自制幻灯机连续播放过程中,先后用3D打印尝试制作了“马尔蒂十字车模型”和其他模型,如图3.该小组从2022年10月7日开始,先初选“马尔蒂十字车模型”,然后觉得很难,又选择“方案2”,学生们发现更难实现,最终决定选择首选方案并专心攻克,最终耗时一个多月,终于用3D打印出来了,如图4.在汇报成果时,他们组的效果最好,赢得了师生共同的赞誉.试想,如果学生没有兴趣,强迫他们完成这么复杂的制作几乎不可能.另外,该小组的“3D”高手,原来学习成绩比较落后,在这次跨学科实践活动中,因为特殊的表现而获得特殊的赞誉,他竟然对日常的学习活动恢复了热情,从潜力生渐渐跃为优等生,考试成绩进步非常大.可见,尊重学生的兴趣不仅有效促进了跨学科实践的开展,还对促进学生的发展大有裨益.

图3 选择合适的播放装置并用3D打印

图4 充满挑战的3D制作过程

所以说,跨学科实践活动的开展切勿贪功冒进,教师应该依据校情和学情,选择适切的活动形式,考虑学生的最近发展区,尊重学生的兴趣,这才是最佳途径.

2.2 循序渐进原则

实践表明,在跨学科实践的整个过程中,不是选题最难,也不是教学目标确定最难,也不是汇报最难,而是跨学科实践过程中的学生动手制作、探究或实地调查等实践过程最难,这也是我们目前义务教育阶段学校教育的短板之一.那么,怎么突破这一难题呢?实践发现,教师在组织跨学科实践的实施过程中,一定要注意“循序渐进原则”.教师在学生根据自己兴趣选择好课题后,可以组织全班学生进行“破冰行动”,对学生的实践过程提出具体指导,将任务分成不同的执行阶段,让每个阶段都有清晰的实施目标和行动要求.指导学生在完成阶段性任务后,再尝试完成下一阶段任务.这样由点到面、逐个突破、逐渐深入,可以循序渐进地实现活动目标.具体来说,可以参照“物理跨学科实践实施流程图”,[2]如图5.在该流程图中,“中期评估”非常重要,师生一起评估活动实施的进展,群策群力,及时修正活动过程中存在的各种不良因素,可以使活动回到准确轨道上,也可以促进学生活动的深入开展.例如,参加“幻灯show”跨学科实践的某组同学,他们在制作幻灯机的过程中就通过“中期评估”修正了3次.学生第1次做的幻灯机存在3大问题:① 光源中间亮、周边暗,且光源总体太暗,导致成像效果不好;② 幻灯机的电影胶卷没办法实现连续转动;③ 幻灯机外壳用纸箱做的,不够坚固,承重有限.在“中期评估”时,教师和学生一起发现了问题所在.最终该组学生在教师激励下,通过网络检索,找到了问题解决的方案:选择一个激光灯作为光源,它亮度高,只有一个灯珠;再搭配前后菲涅尔透镜,使聚光效果更好,成像更加清晰.为解决连续转动问题,学生研究并采用了“马尔蒂十字车模型”,还使用3D技术打印了该装置……由此可见,中期评估是跨学科实践实施过程中含金量比较高的环节,是比较关键的环节,对师生的要求都比较高.该环节是否正常开展将决定跨学科实践的教学质量高低.教师在开展跨学科实践教学时,必须把握好这一关键环节,才能提升教学的品质.为了把控“中期评估”的质量,开展“幻灯show”的教师根据“表现性评价量表”[3]设计了一份简化版的评价量表,如表1,该量表从制作准备、制作过程、成果展示、小组汇报等方面要求学生进行反思与评价,主动规范自己的实践过程,围绕既定的活动目标开展实践,逐步推动活动深入开展并取得成果.所以说,对于条件较好的学校,开展跨学科实践过程中,引入“表现性评价量表”可以使活动如虎添翼、保质保量地完成.

表1 “幻灯show”表现性评价量表

图5 物理跨学科实践实施流程图

2.3 聚焦性原则

跨学科实践由于具有综合性、实践性、探究性和创新性等特征,在实施时难免要面对诸多真实的情境和真实的问题,难免要涉及到不同学科间的交叉、渗透.某些复杂性较大的跨学科实践活动可能要涉及到工程、技术、数学等多门科学学科和人文艺术学科.跨学科实践的复杂性给教师组织教学和学生开展实践都带来了诸多困难,但是也给教师和学生带来各种发展的机会.在开展跨学科实践活动时,教师和学生都会面对诸多新鲜事物或陌生的挑战,把握好机会,就能取得好的发展.不过,由于跨学科实践活动还在试水阶段,再加上诸多教师专业素养上的短板,目前对于大多数教师来说,开展复杂度较高的跨学科实践教学还不现实.所以,有的专家建议,目前的跨学科实践可以适当聚焦物理学科:“从初中阶段来看,跨学科实践更多地强调基于本学科学习的跨学科,如物理学科的跨学科实践,就是基于物理学科去跨学科,换句话说,就是从物理跨到其他学科,但最后还要回到物理学科.”[4]通俗地讲,就是教师指导学生的活动可以从物理学科出发,经历一定的跨学科实践,再回到物理学科.

除了内容适当聚焦物理学科外,教师对学生能力的培养也可以适当聚焦.跨学科实践涉及的内容比较综合,对学生多方面能力的发展都有帮助,但是这种形式的活动对培养学生的创新和实践能力帮助较大、较独特,所以教师指导学生实践时可以适当聚焦学生的创新和实践.例如,在图5的“中期评估”过程中,笔者发现指导学生学习并使用“创造性实验反思策略”.[5]这样可以很好地引导学生把注意力聚焦在创新上,可以优化学生实践的过程,引发学生一系列的创新.例如,在“幻灯show”跨学科实践中,教师在“中期评估”阶段就指导学生使用了“创造性实验反思策略”,使得学生小组“百花齐放”,在初始的制作基础上能不断深入创新,做出了各具特色的幻灯机和幻灯片.

3 跨学科实践结果的分层评价

高质量的跨学科实践活动,离不开交流评价阶段.教师通过组织学生交流评价,让学生展示自己的精彩实践,和别人分享自己的探索与成功,对学生是最好的肯定和激励.通过交流评价,还可以让学生了解自己和他人的优势和不足,积累实践经验,为今后的实践活动提供借鉴与支持.不过,针对目前不同地区、不同学校之间的差距,在交流评价阶段也应注重分层实施,让分层的交流评价更好地适应不同层次的活动需求,这才是比较客观的.

例如,有的学校学生基础比较薄弱,师生能尝试开展跨学科实践已属不易,在最终的交流评价阶段最好以简单为主,以鼓励为主,让学生尽可能多得到肯定的表扬和激励,否则可能就没有下次了.再如,在基础比较好的学校,学生已经在跨学科实践活动中做得风生水起,取得了丰富的成果,教师在教学设计时最好计划组织一次较高水平的交流评价,才能和学生的投入和热情般配.在设计交流评价活动时,要注意分小组、分角色、分标准,可以有学生互评,也可以有教师评学生,也可以有学生评教师,必要时也可以请其他学科的教师参与评价,甚至还可以请关注学生活动的家长参与评价.在表1中,开展“幻灯show”的教师设计了教师评价、学生自评和学生小组间互评等环节,要求学生在跨学科实践活动结束时分组做好汇报用的PPT,展示小组学生的选题、实施(含遇到的困难、改进等过程)和成果(含实物演示),最终根据“表现性评价量表”中预设的权重给各小组评分、评奖,对整个活动进行了深度的交流和评价,既让学生彰显了自己的学习力,还让学生体验到了快感和成就感,同时也为学生参加新的跨学科实践做了浓厚的铺垫.

4 结语

跨学科实践虽然是新鲜事物,但是这种特殊形式的教学活动很重要,对学生的成长很有益,可以有效弥补目前义务教育阶段的短板.跨学科实践是有规律可循的,教师如果能注重分层实施,把握好跨学科实践的育人精髓,那么跨学科实践一定会迎来灿烂的明天.