“雙驅(qū)動(dòng)”式初中物理跨學(xué)科實(shí)踐初探①
——以“室內(nèi)植物展臺(tái)的設(shè)計(jì)與制作”為例

張 蓉 姜垚伶

(南京師范大學(xué)附屬中學(xué)樹(shù)人學(xué)校,江蘇 南京 210000)

1 引言

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》在課程內(nèi)容的一級(jí)主題中新增了“跨學(xué)科實(shí)踐”,占總課時(shí)的10%。但是,目前的相關(guān)研究較為單薄,尚未形成完整的理論體系及實(shí)踐方案。很多教師在嘗試跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)的過(guò)程中會(huì)感到困惑:如何找到不同學(xué)科的融合點(diǎn)?如何讓跨學(xué)科實(shí)踐和現(xiàn)有課程實(shí)現(xiàn)有效鏈接?

筆者所在學(xué)校承擔(dān)了江蘇省基礎(chǔ)教育前瞻性教學(xué)改革項(xiàng)目,并于2022年2月開(kāi)展了系列跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng),筆者在“室內(nèi)植物展臺(tái)的設(shè)計(jì)與制作”的教學(xué)實(shí)踐中,采用以問(wèn)題解決為活動(dòng)驅(qū)動(dòng)和以問(wèn)題鏈為思維驅(qū)動(dòng)的模式,培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科知識(shí)應(yīng)用的能力、分析和解決問(wèn)題的綜合能力、動(dòng)手操作的實(shí)踐能力。

2 設(shè)計(jì)思路

在跨學(xué)科實(shí)踐的教學(xué)中,應(yīng)創(chuàng)設(shè)具有綜合性、實(shí)踐性和開(kāi)放性的真實(shí)問(wèn)題情境,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)和方法解決問(wèn)題,不斷提升學(xué)生的問(wèn)題解決能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力。筆者在教學(xué)設(shè)計(jì)中先不刻意尋找學(xué)科融合點(diǎn),而是采用了以問(wèn)題解決為活動(dòng)驅(qū)動(dòng)和以問(wèn)題鏈為思維驅(qū)動(dòng)的模式來(lái)設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程。

2.1 以問(wèn)題解決為活動(dòng)驅(qū)動(dòng)開(kāi)展教學(xué)

筆者將問(wèn)題解決分為4個(gè)階段:(1) 呈現(xiàn)問(wèn)題情景,為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問(wèn)題情境。(2) 明確問(wèn)題的目標(biāo)和已知條件。(3) 填補(bǔ)空隙,這是解決問(wèn)題過(guò)程的核心。此時(shí)問(wèn)題解決者必須調(diào)動(dòng)認(rèn)知結(jié)構(gòu)中與當(dāng)前問(wèn)題相關(guān)的認(rèn)知,運(yùn)用問(wèn)題解決策略以使已知條件和目標(biāo)之間的空隙得以填補(bǔ)。(4) 檢查推理有無(wú)錯(cuò)誤,填補(bǔ)空隙的途徑是否最為簡(jiǎn)捷等。

2.2 以問(wèn)題鏈為思維驅(qū)動(dòng)開(kāi)展教學(xué)

在教學(xué)過(guò)程中設(shè)置層層遞進(jìn)、富有思維含量的問(wèn)題鏈,為跨學(xué)科實(shí)踐注入靈魂,促進(jìn)知識(shí)的跨學(xué)科遷移和整合,不斷提高學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)和動(dòng)手操作能力。

基于雙驅(qū)動(dòng)模式,筆者將本活動(dòng)分為以下6個(gè)環(huán)節(jié):發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和提出問(wèn)題、制定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、植物展臺(tái)的設(shè)計(jì)、植物展臺(tái)制作、植物群匹配、展示交流和評(píng)價(jià),在各個(gè)環(huán)節(jié)穿插有梯度的問(wèn)題鏈。

3 教學(xué)設(shè)計(jì)

3.1 發(fā)現(xiàn)和提出問(wèn)題

問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)和提出需要有真實(shí)的情境為支撐,因此筆者在課前深入學(xué)生家中,對(duì)其進(jìn)行視頻采訪及參觀拍攝家中綠植,并提出以下問(wèn)題:

(1) 家中有哪些綠植?為什么選擇它們?

(2) 在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題?嘗試用過(guò)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(jìn)呢?

通過(guò)播放采訪視頻,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出任務(wù):要想集中打理綠植,打造出好看的家庭一角,需要設(shè)計(jì)、制作一個(gè)室內(nèi)植物展臺(tái)。

3.2 展臺(tái)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

在該環(huán)節(jié),引導(dǎo)學(xué)生討論:一個(gè)好的植物展臺(tái)應(yīng)該具備哪些功能?為后續(xù)的展臺(tái)設(shè)計(jì)提供方向,為評(píng)價(jià)提供依據(jù)。學(xué)生提出的室內(nèi)植物展臺(tái)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是:結(jié)實(shí)耐用、材料抗?jié)穹栏⒄古_(tái)布局符合植物的生態(tài)要求、環(huán)保無(wú)污染、物美價(jià)廉等。

3.3 植物展臺(tái)設(shè)計(jì)

請(qǐng)學(xué)生基于評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)嘗試構(gòu)畫(huà)展臺(tái)的設(shè)計(jì)圖(圖1、圖2)。待初稿完成后,組織學(xué)生討論:在設(shè)計(jì)中你遇到了哪些困難?學(xué)生遇到的最大困難是:如何使得展臺(tái)更加穩(wěn)定?

圖1

為解決這個(gè)問(wèn)題,可將其拆分為遞進(jìn)的一串問(wèn)題:

(1)其他條件一樣,外形高窄和矮寬的展臺(tái)哪個(gè)更穩(wěn)定?

(2) 架子腿的朝向不同(圖3),哪個(gè)展臺(tái)更穩(wěn)定?

(3) 對(duì)圖3的架子腿還可怎么處理,使它更穩(wěn)定?

對(duì)于這個(gè)問(wèn)題學(xué)生會(huì)想到可以連接各個(gè)架子腿,而其中最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4

(4) 如何設(shè)計(jì)多層展臺(tái)?如上層展臺(tái)面積不同(圖5、圖6),哪個(gè)展臺(tái)更穩(wěn)定?

圖5

圖6

(5) 對(duì)于圖5中的結(jié)構(gòu)有沒(méi)有改進(jìn)的方法?

學(xué)生會(huì)提到增加下層材料的質(zhì)量。

(6) 優(yōu)化背后的物理原理是什么?

請(qǐng)學(xué)生根據(jù)討論結(jié)果,再修改、優(yōu)化設(shè)計(jì)稿。

設(shè)計(jì)意圖:先引導(dǎo)學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)并提出有意義的問(wèn)題,然后再將大的穩(wěn)定性問(wèn)題拆分為一串小問(wèn)題,使學(xué)生聯(lián)想到“穩(wěn)定性和重心高低的關(guān)系”的相關(guān)知識(shí),考查學(xué)生的日常觀察能力,增強(qiáng)學(xué)生的技術(shù)和工程素養(yǎng),體現(xiàn)“從生活走向物理,從物理走向社會(huì)”的課程理念。

3.4 植物展臺(tái)的制作

3.4.1 初步制作

這一環(huán)節(jié)耗時(shí)較長(zhǎng),需要在課后組織學(xué)生到工作室完成(圖7),在此過(guò)程中教師要給予學(xué)生具體的指導(dǎo)。在測(cè)量、切割、組裝、打磨和刷漆環(huán)節(jié)中,提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

圖7

3.4.2 討論優(yōu)化

待學(xué)生制作完成后,提出室內(nèi)植物展臺(tái)投入家中使用后將面臨的一些實(shí)際問(wèn)題:

(1) 要把展臺(tái)放在木制地板上,如何避免木地板下陷留下印記?

(2) 若展臺(tái)較輕,展臺(tái)腳放在瓷磚上,怎么避免打滑?

(3) 如何使展臺(tái)的使用壽命更長(zhǎng)?你使用的材料具有抗?jié)穹栏δ軉?

在考慮以上問(wèn)題時(shí),學(xué)生自然會(huì)調(diào)用到相關(guān)的物理知識(shí),如增大受力面積或減小壓力可以減小壓強(qiáng),增大接觸面的粗糙程度可以增大摩擦力。對(duì)于問(wèn)題(3),學(xué)生可以通過(guò)搜索網(wǎng)絡(luò)資源,查找防水防腐的材料,找尋改進(jìn)的方法,如涂防水漆、加防水布等,以培養(yǎng)學(xué)生搜索資料和自學(xué)的能力,待討論后,再請(qǐng)學(xué)生去反思、優(yōu)化自己的作品,讓其感受到學(xué)習(xí)的持續(xù)性和實(shí)用性。

設(shè)計(jì)意圖:引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)解決問(wèn)題,通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作,完成實(shí)物搭建及美化裝飾,培養(yǎng)學(xué)生的合作能力、工程素養(yǎng)、審美能力。

3.5 植物群的選擇

向?qū)W生提供多種植物和相關(guān)介紹材料,讓學(xué)生閱讀和討論,從中選出適合自己展臺(tái)的植物并且放置在展臺(tái)上,再討論以下問(wèn)題:

(1) 為什么展臺(tái)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(yīng)分別放在何處?

問(wèn)題(2)除了考查學(xué)生的生物學(xué)知識(shí)外,更側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)整合能力,學(xué)生需要了解植物的習(xí)性,根據(jù)自己展臺(tái)的結(jié)構(gòu)選出合適的植物,放在合適的位置。

3.6 展示、交流、評(píng)價(jià)

每組上臺(tái)來(lái)介紹、展示自己的展臺(tái)(圖8),其他小組對(duì)其進(jìn)行提問(wèn)、評(píng)價(jià)。

甲組介紹了他們的植物展臺(tái),一人模擬買家,一人模擬賣家,“那一抹綠色是滿墻的生機(jī)”的話語(yǔ)打動(dòng)了所有的同學(xué)。其他同學(xué)理性地評(píng)析他們展臺(tái)的材料、結(jié)構(gòu)、功能,用“三角形結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定”這樣具有依據(jù)的論點(diǎn)說(shuō)服了大家。乙組的創(chuàng)意較為新穎,由他們的展臺(tái)衍生出“養(yǎng)幾株植物的全套定制方案”,帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行頭腦風(fēng)暴。丙組從展臺(tái)的文學(xué)內(nèi)涵出發(fā),引用《木字旁的人生》一文中的話語(yǔ)來(lái)介紹他們作品的立意:“木字旁的人生,是自由生長(zhǎng),是萬(wàn)籟俱寂,因?yàn)椴菽静粻?zhēng),萬(wàn)物祥和。”其他同學(xué)也提出了一些質(zhì)疑,大家在互相交流中進(jìn)行反思和優(yōu)化。最后,學(xué)生根據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)自己小組和他組的作品進(jìn)行評(píng)價(jià)。

設(shè)計(jì)意圖:這個(gè)環(huán)節(jié)旨在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)準(zhǔn)確表達(dá)自己的觀點(diǎn),培養(yǎng)他們的反思、總結(jié)與評(píng)價(jià)能力。

4 結(jié)語(yǔ)

在設(shè)計(jì)跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)時(shí),不必過(guò)度追求學(xué)科內(nèi)容的深度融合,應(yīng)該著眼于引導(dǎo)學(xué)生解決問(wèn)題,在大的問(wèn)題方向確定后,以問(wèn)題解決為活動(dòng)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行環(huán)節(jié)設(shè)計(jì),以問(wèn)題鏈為思維驅(qū)動(dòng)來(lái)細(xì)化各個(gè)環(huán)節(jié),力求在解決問(wèn)題的過(guò)程中讓學(xué)生聯(lián)系已學(xué)的各科知識(shí),潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。