以素养为本的跨学科主题教学整体设计

王传俊

【摘 要】跨学科主题教学整体设计是一种对跨学科主题的教与学各元素进行系统规划的教学设计，主要从所跨学科、教学设计说明、学习目标、学习评价设计、学习环境、学习任务或活动设计、作业设计、教学结构图等方面进行系统规划，以使各教学元素之间有机联系、互相支持，从而确保学生在整个学习过程中能够获得连贯、统一的学习体验，以实现教学目标、优化教学效果。

【关键词】跨学科主题学习 主题教学 整体设计

一、研究背景

《义务教育课程方案（2022年版）》提出开展跨学科主题学习，要求各学科跨学科主题学习活动要不少于10%。由于跨学科主题学习不同于传统的学科教学，在主题开发、教学设计、学习指导等方面教师都比较陌生，需要一定的探索与积淀。在聚焦核心素养原则指导下，如何对具有生活价值的真实性跨学科主题进行教学设计就成为目前教师亟须研究的课题。本文意在探索针对跨学科主题教学的整体设计框架，并以“水火箭打靶”这一跨学科主题的教学整体设计为例来阐释这种框架。

二、概念界定

整体设计是一种系统化的教学规划过程，是对教与学的各元素进行系统规划，以确保学生在整个学习过程中能够获得连贯、统一的学习体验。整体设计强调各教学元素之间的有机联系和互相支持，以实现教学目标、优化教学效果。

三、设计框架

主要从所跨学科、教学设计说明、学习目标、学习评价设计、学习环境、学习任务或活动设计、作业设计、教学结构图等方面进行设计。（见表1）

四、设计案例

以下以“水火箭打靶”这一跨学科主题来说明教学的整体设计。

（一）涉及学科

1.物理学科

主要涉及：（1）气体压强等物理知识和运动规律；（2）箭体水量、发射角度、发射气压各因素与落点关系的研究。

2.数学学科

主要涉及：（1）火箭落点分布的统计描述；（2）定水量、定角度情况下的发射气压值与发射距离关系的测算；（3）定水量、定气压情况下的发射角度与发射距离关系的测算。

（二）主题设计说明

本主题设计主要有以下几个方面的依据：

1.物理课程标准

物理课程标准对于跨学科实践方面在学业要求上提出：（1）能在跨学科实践中综合认识所涉及的知识；（2）能在跨学科实践中尝试找出影响活动成效的主要因素，能运用简单模型解决问题；（3）能设计简单的跨学科实践方案，能通过调查等方式收集信息，提出证据。在情景素材建议中，明确给出了“了解水火箭的原理、结构、材料等，小组合作设计并制作简单的水火箭”。

2.数学课程标准

数学课程标准要求“会用数学的眼光观察”“会用数学的思维思考”“会用数学的语言表达”，并要求“经历现实情境数学化，探索数学关系、性质与规律的过程”。

3.学校条件

实验室里有丰富的水火箭器材、设备。同时，一年一度的“理创文化节”是笔者所在学校的传统节日，“理创文化节”中包括水火箭项目在内的科技活动已深得学生喜爱。

4.学生情况

学生在“理创文化节”上对于水火箭有了一定的认识与了解，同时对其也有一定的兴趣。各实验室的开放，为学生的动手操作提供了需要使用的设备器材，同时也提供了锻炼的机会。在动手能力方面學生也就有了一定的基础。在基础知识方面，学生已经学习了机械运动与力的初步知识，会用示意图描述力，并了解了惯性知识等。

（三）主题学习活动目标

本主题活动的目标是：学生通过进行“水火箭50米定点打靶”这一实践活动，了解气体压强等物理知识和运动规律，了解数据收集、整理、统计、分析等的应用，研究发射角度、发射气压各因素对落点的影响。学生通过这一实践活动锻炼自己“根据活动中的现象提出问题、探寻原因并寻找解决问题办法”的探究能力。学生通过这一实践活动锻炼自己的科学推理论证能力以及质疑创新的思维能力。学生通过这一实践活动锻炼数学统计能力以及根据统计数据探寻两个量之间的关系的能力。

（四）主题学习评价设计

主题学习评价设计见表2。

（五）主题学习活动环境

本主题学习环境如下：

1.探究制作室

以学校实验室为探究制作室。实验室里有一体机等教学用设备仪器。实验室内还有六边形制作台8张，每张制作台可以供16个学生一组使用。同时配有8组工具箱。工具箱里有剪刀、刻刀、电工胶、笔等水火箭制作工具。探究制作室里还有制作水火箭需要用到的饮料瓶。

探究制作室里还有用于发射用的水火箭发射底座，数字气压表以及辅助发射用的打气筒、盛水箱、皮尺（80米）、激光测距仪、手持气象仪等设备仪器。

2.运动场

学校有400米标准运动场。运动场中央是足球场。整个运动场可进行封闭管理，这样进行发射练习时可以控制其他人员进入，确保安全。

（六）主题学习活动或任务设计

驱动性问题：（1）如何设计制作出飞行稳定性较好的水火箭？（2）用多大的发射角度进行发射？（3）箭体气压是多大最有可能命中目标？

任务一：设计制作并发射水火箭。

活动概述：本任务是通过设计并制作水火箭，促使学生进行气体压强以及反冲运动等物理规律的学习钻研。其主要过程是在探究制作室里，利用探究制作室内的材料与工具，设计并制作水火箭。再利用气密性完好的发射架到运动场进行至少一次的发射体验。

目标关联：本任务的实施主要指向了解气体压强、反冲运动、惯性运动、抛物线运动等物理知识和运动规律，在评价量规中对应单、多点层级里的表现要素。

任务二：研究发射角度与射程的关系。

活动概述：本任务是通过研究在不同角度下水火箭的发射距离，引导学生对抛物线运动形成认知，在此基础上通过多次试验探寻发射距离与发射角度的关系，从而为选用合适的角度发射水火箭奠定基础，继而培养学生的研究能力。其主要过程是在气压、水量等因素相同的情况下，以不同的发射角度，进行发射实验，之后再测量发射距离，最终对实验结果进行总结。

目标关联：本任务的实施主要指向了解数据收集、整理、统计、分析等的应用，研究发射角度对落点的影响；学生通过这一实践活动锻炼自己“根据活动中的现象提出问题、探寻原因寻找并解决问题办法”的探究能力；学生通过这一实践活动锻炼自己的科学推理论证能力以及质疑创新的思维能力，在评价量规中对应关联层级里的表现要素。

任务三：研究气压与射程的关系。

活动概述：本任务是通过研究在不同气压下水火箭的发射距离与气体压强的关系，从而为选用合适的气压发射奠定基础，继而培养学生的研究能力。其主要过程是在发射角度、水量相同的情况下，以不同的气压进行发射实验，并测量发射距离，最后总结出发射规律。

目标关联：本任务的实施主要指向了解数据收集、整理、统计、分析等的应用，研究发射气压对落点的影响；学生通过这一实践活动锻炼自己“根据活动中的现象提出问题、探寻原因并寻找解决问题办法”的探究能力；学生通过这一实践活动锻炼自己的科学推理论证能力以及质疑创新的思维能力，在评价量规中对应关联层级里的表现要素。

任务四：完成“水火箭50米定点打靶”比赛。

活动概述：本任务是通过实际比赛，训练学生临赛时沉着冷静的应对心理，缓解其在重要时刻的紧张焦虑心理。同时，训练学生综合考虑发射场景中的各种影响因素，提高目标任务的完成度。

目标关联：本任务的实施主要指向学生通过这一实践活动锻炼自己意志力、抗紧张能力等心理品质，在评价量规中对应拓展层级里的表现要素。

（七）主题作业设计

本主题整体作业为：如何才能使自制水火箭精准命中50米定点靶标？（时长为220分钟）

整体作业分解为课时作业（见表3）。

（八）主题教学结構图

综上，本主题的教学结构图如图1。

【参考文献】

[1]中华人民共和国教育部.义务教育课程方案（2022年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2022.

[2]苏传清，占小红.化学课程中跨学科主题教学设计的探索——以“指纹破案”为例[J].化学教学，2019（10）.

[3]熊张晓.跨学科理念下小学数学“综合与实践”领域主题式教学设计研究[D].重庆：西南大学，2022.

注：本文系广东省教育科学规划办立项课题“新课标背景下基于SOLO理念学科实践性项目设计的实践研究”（编号：2022YOJK066）阶段性研究成果。