基于項目化混合式學習的跨學科實踐活動探索
——以“噴泉行動”為例

梁 婷 梁云香 史津宇

(北京市第一〇一中學雙榆樹校區,北京 100086)

隨著2022年版初中物理課程標準的推出,“跨學科實踐”這個新一級主題進入大眾視野.這部分內容的設計旨在發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,培養學生積極認真的學習態度和樂于實踐、敢于創新的精神.[1]如何有效開展跨學科實踐活動,指導學生深度學習,成為一線教師探索的重要課題.

1 項目化混合式學習

項目式學習(PBL)最早是美國教育家克伯屈于20世紀初提出的,發展到現在,人們已對其內涵和外延有了很多研究和解讀.隨著時代變遷,北師大學者楊明全教授提出,在核心素養時代,項目式學習是一種建構性的教與學方式,教師將學生的學習任務項目化,指導學生基于真實情境提出問題,并利用相關知識與信息資料開展研究、設計和實踐操作,最終解決問題并展示和分析項目成果.楊明全教授認為新時代下項目式學習不僅為素質教育的發展提供育人方式的選擇,還為學生發展實踐能力和綜合素養提供載體.[2]因此,項目式學習是有效開展跨學科實踐活動的重要教學方式.例如,首都師范大學的韓思思等人,以項目式學習開發了案例“制作潛水艇模型”.[3]

然而,項目式學習也有其局限性,例如,活動繁瑣耗時長,知識零散不系統.這就需要教師在教學過程中更加關注自己的“主導”地位,利用混合式學習來解決困境. “混合式學習”最早出現在2000年《美國教育技術白皮書》中,北師大何克抗教授指出,混合式學習就是整合傳統教學和網絡教學的優勢,實現線上線下教學相融合.[4]通過混合式教學,可以有效縮短活動耗時,使學生習得知識更加系統.

綜上所述,項目化混合式學習,就是基于真實情境提出的問題,通過小組合作、線上線下相融合的學習途徑,開展研究、設計和實踐,最終解決問題并展示和分析項目成果.

2 基于項目化混合式學習的跨學科實踐活動教學模式

將跨學科實踐活動分成前期分組、中期活動和后期展示3個部分,基于項目化混合式學習的教學模式如圖1所示.

圖1 基于項目化混合式學習的跨學科實踐活動教學模式

為了提高效率,方便統計和修改,教師采用“線上”分組.利用微信小程序或“共享文檔”讓學生知悉任務內容,并自愿報名;建立微信“群聊”進行組內資料共享,組內分工和指導.學生“活動”采用線上線下混合式學習.如有設計、制作等任務,須在專業教室進行;任務的學習、交流和改進可以線上進行.另外,還要注意小組合作與組間合作.教師要發揮分組、分任務以及匯報整合的指導作用.匯報課是跨學科實踐活動的收尾環節,其作用不僅僅是任務結果的匯報和疊加,而是要有結構有梯度地促進學生深度學習.最后,一定要通過“自評”“互評”和“師評”3個角度進行過程性評價.

3 “噴泉行動”案例分析

3.1 案例選擇

物理學與日常生活關系密切,與工程實踐密不可分,與科技進步息息相關.物理學發展至今,有很多跨學科內容可供選擇.以八年級下第8章“壓強”的學習為一個大單元,學生學完液體壓強、大氣壓強和流體壓強后,讓學生完成主題任務:如何在學校水池搭建一個不用電驅動的噴泉?在本課例研發之前,“噴泉”在北師大物理課本中的體現僅僅是兩道課后題.

3.2 教學過程

活動開始前,將學生分成調查組、考察組、設計組、工程組和問題組.如圖2所示,調查組和考察組的初步結果要反饋給設計組,故距離匯報課3周前展開,設計組2周,其初步結果要反饋給工程組和問題組,故工程組和問題組的活動在1周前展開.

圖2 “噴泉行動”活動分組

教師先通過“共享文檔”讓學生自由選組,然后再進行微信建群,方便學生組內分配角色和教師線上進行指導.

調查組負責調查國內外噴泉的歷史和基本原理,制作PPT,分享給設計組,在此過程中,學生了解了中國古代的第一個噴泉和“水法”,了解了虹吸原理,感受到科學技術對人類生活的影響.考察組到學校水池實地考察、測量,水池形狀不規則,他們通過表格、作圖等方式進行記錄,運用比例尺和參照物思想測量假山高度,體現了物理與數學、美術的融合,能夠創造性地解決實際問題.設計組是“噴泉行動”的核心,該組成員最多,又分6個小組,每組3人.他們參考調查組和考察組的結果,利用飲料瓶,吸管,熱熔膠、電烙鐵等工具,在勞技教室進行制作.他們在制作過程中不斷發現問題,改進方案和制作工藝,最終才呈現出理想效果.工程組負責考察設計組的方案,制訂評價維度,并在校園內進行展示和宣傳.在展示互動的過程中工程組對噴泉結構和原理等因素有更深入的理解.問題組的主要任務是從核心素養角度,緊扣課程內容,設計本節匯報課的課后作業.通過線上提交,線下討論相結合的形式,進行習題篩選和原創設計.

這次活動以一節匯報課收尾,每組展示都用統一PPT模板,并且會有1～2個與展示內容相關的互動問題,整個過程都由學生主持、學生展示,學生提問,充分體現學生的主體地位.匯報課流程如圖3所示.

圖3 “噴泉行動”匯報流程

設計組展示的6組噴泉,如圖4所示,“鋼缸戲珠”復演了傳說中國最早的噴泉,原理是液體壓強; “暴龍戰神”工藝簡單效果棒,原理是大氣壓強;“噴霧噴泉”原理是流體壓強……這6組噴泉,不僅讓大家認識了不同的噴泉設計,更重要的是,原理由簡到難,實現知識的遞進;問題由淺入深,實現思維的遞進.

圖4 設計組6組噴泉展示

3.3 案例反思

在“噴泉行動”活動中,調查組解釋噴泉原理時自發加上演示實驗,使原理更加易懂,通過圓明園“水法”的講解,激發學生的民族自豪感和實現中華民族偉大復興的使命感.考察組綜合運用跨學科技能,對水池進行勘測,并從安全和視野等角度,給出了噴泉展示的3個方位建議.設計組設計“永動”噴泉時,由于吸管長度,容器大小以及密封程度都會影響噴泉效果,故該組做了多次多個噴泉,并將自己的研究變成數據,生成問題.

由課本的兩道課后題,到一個基于項目化混合式學習的跨學科實踐活動,學生不僅加深了對噴泉的認識,更是通過教與學方式的改變,實現了學生人人參與、人人主體,激發了學習熱情,提高了學生動手實踐能力,鍛煉了學生的科學推理、質疑創新等能力. “噴泉行動”案例的探索,充分說明了項目化混合式學習非常適用于跨學科實踐活動課程的開展.

4 結語

跨學科實踐活動已經以蓬勃之勢進入中學物理課堂,如何通過該課程發展學生的科學素養,提高學生運用綜合知識解決復雜問題的能力,是我們亟待探索的課題.采用項目化混合式教學模式推進跨學科實踐活動的完成,實現深度學習和跨學科學習,是一個有效嘗試,但該模式不是唯一路徑.例如,蔡雨等老師提出的遞進型項目化學習模型,[5]王紅燕老師以思維模型建構的方式進行跨學科學習,[6]相信無論以什么方式進行跨學科活動,適合的就是最好的.