以素養(yǎng)為本的跨學(xué)科主題教學(xué)整體設(shè)計(jì)

王傳俊

【摘 要】跨學(xué)科主題教學(xué)整體設(shè)計(jì)是一種對(duì)跨學(xué)科主題的教與學(xué)各元素進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃的教學(xué)設(shè)計(jì)，主要從所跨學(xué)科、教學(xué)設(shè)計(jì)說明、學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)任務(wù)或活動(dòng)設(shè)計(jì)、作業(yè)設(shè)計(jì)、教學(xué)結(jié)構(gòu)圖等方面進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃，以使各教學(xué)元素之間有機(jī)聯(lián)系、互相支持，從而確保學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中能夠獲得連貫、統(tǒng)一的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)、優(yōu)化教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】跨學(xué)科主題學(xué)習(xí) 主題教學(xué) 整體設(shè)計(jì)

一、研究背景

《義務(wù)教育課程方案（2022年版）》提出開展跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)，要求各學(xué)科跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)要不少于10%。由于跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)不同于傳統(tǒng)的學(xué)科教學(xué)，在主題開發(fā)、教學(xué)設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)指導(dǎo)等方面教師都比較陌生，需要一定的探索與積淀。在聚焦核心素養(yǎng)原則指導(dǎo)下，如何對(duì)具有生活價(jià)值的真實(shí)性跨學(xué)科主題進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)就成為目前教師亟須研究的課題。本文意在探索針對(duì)跨學(xué)科主題教學(xué)的整體設(shè)計(jì)框架，并以“水火箭打靶”這一跨學(xué)科主題的教學(xué)整體設(shè)計(jì)為例來闡釋這種框架。

二、概念界定

整體設(shè)計(jì)是一種系統(tǒng)化的教學(xué)規(guī)劃過程，是對(duì)教與學(xué)的各元素進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃，以確保學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中能夠獲得連貫、統(tǒng)一的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。整體設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)各教學(xué)元素之間的有機(jī)聯(lián)系和互相支持，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)、優(yōu)化教學(xué)效果。

三、設(shè)計(jì)框架

主要從所跨學(xué)科、教學(xué)設(shè)計(jì)說明、學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)任務(wù)或活動(dòng)設(shè)計(jì)、作業(yè)設(shè)計(jì)、教學(xué)結(jié)構(gòu)圖等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。（見表1）

四、設(shè)計(jì)案例

以下以“水火箭打靶”這一跨學(xué)科主題來說明教學(xué)的整體設(shè)計(jì)。

（一）涉及學(xué)科

1.物理學(xué)科

主要涉及：（1）氣體壓強(qiáng)等物理知識(shí)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律；（2）箭體水量、發(fā)射角度、發(fā)射氣壓各因素與落點(diǎn)關(guān)系的研究。

2.數(shù)學(xué)學(xué)科

主要涉及：（1）火箭落點(diǎn)分布的統(tǒng)計(jì)描述；（2）定水量、定角度情況下的發(fā)射氣壓值與發(fā)射距離關(guān)系的測算；（3）定水量、定氣壓情況下的發(fā)射角度與發(fā)射距離關(guān)系的測算。

（二）主題設(shè)計(jì)說明

本主題設(shè)計(jì)主要有以下幾個(gè)方面的依據(jù)：

1.物理課程標(biāo)準(zhǔn)

物理課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于跨學(xué)科實(shí)踐方面在學(xué)業(yè)要求上提出：（1）能在跨學(xué)科實(shí)踐中綜合認(rèn)識(shí)所涉及的知識(shí)；（2）能在跨學(xué)科實(shí)踐中嘗試找出影響活動(dòng)成效的主要因素，能運(yùn)用簡單模型解決問題；（3）能設(shè)計(jì)簡單的跨學(xué)科實(shí)踐方案，能通過調(diào)查等方式收集信息，提出證據(jù)。在情景素材建議中，明確給出了“了解水火箭的原理、結(jié)構(gòu)、材料等，小組合作設(shè)計(jì)并制作簡單的水火箭”。

2.數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)

數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)要求“會(huì)用數(shù)學(xué)的眼光觀察”“會(huì)用數(shù)學(xué)的思維思考”“會(huì)用數(shù)學(xué)的語言表達(dá)”，并要求“經(jīng)歷現(xiàn)實(shí)情境數(shù)學(xué)化，探索數(shù)學(xué)關(guān)系、性質(zhì)與規(guī)律的過程”。

3.學(xué)校條件

實(shí)驗(yàn)室里有豐富的水火箭器材、設(shè)備。同時(shí)，一年一度的“理創(chuàng)文化節(jié)”是筆者所在學(xué)校的傳統(tǒng)節(jié)日，“理創(chuàng)文化節(jié)”中包括水火箭項(xiàng)目在內(nèi)的科技活動(dòng)已深得學(xué)生喜愛。

4.學(xué)生情況

學(xué)生在“理創(chuàng)文化節(jié)”上對(duì)于水火箭有了一定的認(rèn)識(shí)與了解，同時(shí)對(duì)其也有一定的興趣。各實(shí)驗(yàn)室的開放，為學(xué)生的動(dòng)手操作提供了需要使用的設(shè)備器材，同時(shí)也提供了鍛煉的機(jī)會(huì)。在動(dòng)手能力方面學(xué)生也就有了一定的基礎(chǔ)。在基礎(chǔ)知識(shí)方面，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了機(jī)械運(yùn)動(dòng)與力的初步知識(shí)，會(huì)用示意圖描述力，并了解了慣性知識(shí)等。

（三）主題學(xué)習(xí)活動(dòng)目標(biāo)

本主題活動(dòng)的目標(biāo)是：學(xué)生通過進(jìn)行“水火箭50米定點(diǎn)打靶”這一實(shí)踐活動(dòng)，了解氣體壓強(qiáng)等物理知識(shí)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，了解數(shù)據(jù)收集、整理、統(tǒng)計(jì)、分析等的應(yīng)用，研究發(fā)射角度、發(fā)射氣壓各因素對(duì)落點(diǎn)的影響。學(xué)生通過這一實(shí)踐活動(dòng)鍛煉自己“根據(jù)活動(dòng)中的現(xiàn)象提出問題、探尋原因并尋找解決問題辦法”的探究能力。學(xué)生通過這一實(shí)踐活動(dòng)鍛煉自己的科學(xué)推理論證能力以及質(zhì)疑創(chuàng)新的思維能力。學(xué)生通過這一實(shí)踐活動(dòng)鍛煉數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)能力以及根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)探尋兩個(gè)量之間的關(guān)系的能力。

（四）主題學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

主題學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)見表2。

（五）主題學(xué)習(xí)活動(dòng)環(huán)境

本主題學(xué)習(xí)環(huán)境如下：

1.探究制作室

以學(xué)校實(shí)驗(yàn)室為探究制作室。實(shí)驗(yàn)室里有一體機(jī)等教學(xué)用設(shè)備儀器。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)還有六邊形制作臺(tái)8張，每張制作臺(tái)可以供16個(gè)學(xué)生一組使用。同時(shí)配有8組工具箱。工具箱里有剪刀、刻刀、電工膠、筆等水火箭制作工具。探究制作室里還有制作水火箭需要用到的飲料瓶。

探究制作室里還有用于發(fā)射用的水火箭發(fā)射底座，數(shù)字氣壓表以及輔助發(fā)射用的打氣筒、盛水箱、皮尺（80米）、激光測距儀、手持氣象儀等設(shè)備儀器。

2.運(yùn)動(dòng)場

學(xué)校有400米標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)場。運(yùn)動(dòng)場中央是足球場。整個(gè)運(yùn)動(dòng)場可進(jìn)行封閉管理，這樣進(jìn)行發(fā)射練習(xí)時(shí)可以控制其他人員進(jìn)入，確保安全。

（六）主題學(xué)習(xí)活動(dòng)或任務(wù)設(shè)計(jì)

驅(qū)動(dòng)性問題：（1）如何設(shè)計(jì)制作出飛行穩(wěn)定性較好的水火箭？（2）用多大的發(fā)射角度進(jìn)行發(fā)射？（3）箭體氣壓是多大最有可能命中目標(biāo)？

任務(wù)一：設(shè)計(jì)制作并發(fā)射水火箭。

活動(dòng)概述：本任務(wù)是通過設(shè)計(jì)并制作水火箭，促使學(xué)生進(jìn)行氣體壓強(qiáng)以及反沖運(yùn)動(dòng)等物理規(guī)律的學(xué)習(xí)鉆研。其主要過程是在探究制作室里，利用探究制作室內(nèi)的材料與工具，設(shè)計(jì)并制作水火箭。再利用氣密性完好的發(fā)射架到運(yùn)動(dòng)場進(jìn)行至少一次的發(fā)射體驗(yàn)。

目標(biāo)關(guān)聯(lián)：本任務(wù)的實(shí)施主要指向了解氣體壓強(qiáng)、反沖運(yùn)動(dòng)、慣性運(yùn)動(dòng)、拋物線運(yùn)動(dòng)等物理知識(shí)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，在評(píng)價(jià)量規(guī)中對(duì)應(yīng)單、多點(diǎn)層級(jí)里的表現(xiàn)要素。

任務(wù)二：研究發(fā)射角度與射程的關(guān)系。

活動(dòng)概述：本任務(wù)是通過研究在不同角度下水火箭的發(fā)射距離，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)拋物線運(yùn)動(dòng)形成認(rèn)知，在此基礎(chǔ)上通過多次試驗(yàn)探尋發(fā)射距離與發(fā)射角度的關(guān)系，從而為選用合適的角度發(fā)射水火箭奠定基礎(chǔ)，繼而培養(yǎng)學(xué)生的研究能力。其主要過程是在氣壓、水量等因素相同的情況下，以不同的發(fā)射角度，進(jìn)行發(fā)射實(shí)驗(yàn)，之后再測量發(fā)射距離，最終對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)。

目標(biāo)關(guān)聯(lián)：本任務(wù)的實(shí)施主要指向了解數(shù)據(jù)收集、整理、統(tǒng)計(jì)、分析等的應(yīng)用，研究發(fā)射角度對(duì)落點(diǎn)的影響；學(xué)生通過這一實(shí)踐活動(dòng)鍛煉自己“根據(jù)活動(dòng)中的現(xiàn)象提出問題、探尋原因?qū)ふ也⒔鉀Q問題辦法”的探究能力；學(xué)生通過這一實(shí)踐活動(dòng)鍛煉自己的科學(xué)推理論證能力以及質(zhì)疑創(chuàng)新的思維能力，在評(píng)價(jià)量規(guī)中對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)層級(jí)里的表現(xiàn)要素。

任務(wù)三：研究氣壓與射程的關(guān)系。

活動(dòng)概述：本任務(wù)是通過研究在不同氣壓下水火箭的發(fā)射距離與氣體壓強(qiáng)的關(guān)系，從而為選用合適的氣壓發(fā)射奠定基礎(chǔ)，繼而培養(yǎng)學(xué)生的研究能力。其主要過程是在發(fā)射角度、水量相同的情況下，以不同的氣壓進(jìn)行發(fā)射實(shí)驗(yàn)，并測量發(fā)射距離，最后總結(jié)出發(fā)射規(guī)律。

目標(biāo)關(guān)聯(lián)：本任務(wù)的實(shí)施主要指向了解數(shù)據(jù)收集、整理、統(tǒng)計(jì)、分析等的應(yīng)用，研究發(fā)射氣壓對(duì)落點(diǎn)的影響；學(xué)生通過這一實(shí)踐活動(dòng)鍛煉自己“根據(jù)活動(dòng)中的現(xiàn)象提出問題、探尋原因并尋找解決問題辦法”的探究能力；學(xué)生通過這一實(shí)踐活動(dòng)鍛煉自己的科學(xué)推理論證能力以及質(zhì)疑創(chuàng)新的思維能力，在評(píng)價(jià)量規(guī)中對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)層級(jí)里的表現(xiàn)要素。

任務(wù)四：完成“水火箭50米定點(diǎn)打靶”比賽。

活動(dòng)概述：本任務(wù)是通過實(shí)際比賽，訓(xùn)練學(xué)生臨賽時(shí)沉著冷靜的應(yīng)對(duì)心理，緩解其在重要時(shí)刻的緊張焦慮心理。同時(shí)，訓(xùn)練學(xué)生綜合考慮發(fā)射場景中的各種影響因素，提高目標(biāo)任務(wù)的完成度。

目標(biāo)關(guān)聯(lián)：本任務(wù)的實(shí)施主要指向?qū)W生通過這一實(shí)踐活動(dòng)鍛煉自己意志力、抗緊張能力等心理品質(zhì)，在評(píng)價(jià)量規(guī)中對(duì)應(yīng)拓展層級(jí)里的表現(xiàn)要素。

（七）主題作業(yè)設(shè)計(jì)

本主題整體作業(yè)為：如何才能使自制水火箭精準(zhǔn)命中50米定點(diǎn)靶標(biāo)？（時(shí)長為220分鐘）

整體作業(yè)分解為課時(shí)作業(yè)（見表3）。

（八）主題教學(xué)結(jié)構(gòu)圖

綜上，本主題的教學(xué)結(jié)構(gòu)圖如圖1。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育課程方案（2022年版）[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

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[3]熊張曉.跨學(xué)科理念下小學(xué)數(shù)學(xué)“綜合與實(shí)踐”領(lǐng)域主題式教學(xué)設(shè)計(jì)研究[D].重慶：西南大學(xué)，2022.

注：本文系廣東省教育科學(xué)規(guī)劃辦立項(xiàng)課題“新課標(biāo)背景下基于SOLO理念學(xué)科實(shí)踐性項(xiàng)目設(shè)計(jì)的實(shí)踐研究”（編號(hào)：2022YOJK066）階段性研究成果。