摘要:依托現(xiàn)代信息技術(shù),教師從學(xué)生感興趣的有趣自然現(xiàn)象入手,聚焦一個(gè)真實(shí)而復(fù)雜的問題,充分發(fā)揮技術(shù)賦能跨學(xué)科主題教學(xué)的優(yōu)勢,依據(jù)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)邏輯,在線上線下融合式教學(xué)支持下,有效選取能夠解決問題的知識(shí)和能力,持續(xù)深入解決問題,形成整合性的學(xué)習(xí)成果,優(yōu)化學(xué)生參與跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)體驗(yàn),創(chuàng)造性地發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)。
關(guān)鍵詞:跨學(xué)科主題學(xué)習(xí);融合式教學(xué);地理;技術(shù)賦能
2022年教育部頒布的各學(xué)科義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)明確要求各門課程規(guī)劃不少于總課時(shí)10%的課時(shí)進(jìn)行跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)。跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)以解決問題為核心,整合兩門及以上學(xué)科的知識(shí)、技能、理念和方法,旨在全面推動(dòng)教育目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。地理課程跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)是基于學(xué)生的基礎(chǔ)、體驗(yàn)和興趣,圍繞某一研究主題,以地理課程內(nèi)容為主體,運(yùn)用并整合其他課程相關(guān)知識(shí)和方法,開展綜合學(xué)習(xí)的一種方式。它立足于核心素養(yǎng)的培育,關(guān)注學(xué)生探究能力、創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐能力、社會(huì)責(zé)任感的培養(yǎng),促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展和師生共同進(jìn)步。
然而,在具體操作過程中,教師受學(xué)科教學(xué)限制,在設(shè)計(jì)和實(shí)施高質(zhì)量跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)還存在一定的困難。對(duì)此,教師可借助現(xiàn)代信息技術(shù)彌補(bǔ)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)與實(shí)施的不足,有效整合線上教學(xué)與線下教學(xué)優(yōu)勢,提高教學(xué)效益,實(shí)現(xiàn)因材施教,促進(jìn)學(xué)生更好發(fā)展 [1]。
一、基于大型語言模型的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)
隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展,大型語言模型(LLM)作為一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自然語言處理技術(shù),具有智能對(duì)話、文本生成、翻譯等功能,可以理解和生成人類語言。我校位于上海市區(qū),校園栽種多棵相同品種的雞爪槭,有的種在教學(xué)樓的周圍或者中庭,有的種在教學(xué)樓的屋頂花園。每到秋季,雞爪槭由綠變紅格外醒目,但同一校園的雞爪槭變紅不是同步的。為此,我們以學(xué)生感興趣的有趣自然現(xiàn)象為例,借助大型語言模型進(jìn)行跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)設(shè)計(jì),具體涉及以下四個(gè)步驟。
(一)提出跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的真實(shí)問題
針對(duì)這個(gè)有趣的自然現(xiàn)象進(jìn)行跨學(xué)科主題學(xué)習(xí),師生要先提出一個(gè)跨學(xué)科的真實(shí)問題。在此,我們綜合運(yùn)用多個(gè)大型語言模型,以期提出的問題更聚焦(如圖1)。
借助大型語言模型,我們可以將此現(xiàn)象聚焦到跨學(xué)科的真實(shí)問題上。由于不同語言模型描述的真實(shí)問題不盡相同,這與它們的數(shù)據(jù)庫、算法不同有關(guān)。對(duì)此,教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)情、教學(xué)條件等優(yōu)化跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的真實(shí)問題,如:在校園內(nèi)不同位置的雞爪槭葉片顏色變紅的時(shí)間差異和哪些環(huán)境因素有關(guān)?這些因素是如何影響雞爪槭葉片顏色的變化的?
(二)選取可用于問題解決的、指向核心素養(yǎng)的知識(shí)和能力
首先,師生要明確解決這一真實(shí)問題涉及哪些學(xué)科。其次,這些學(xué)科中與真實(shí)問題有關(guān)的知識(shí)與能力是哪些。最后,這些學(xué)科的知識(shí)與能力是如何統(tǒng)整地作用于跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)問題解決的[2]。
該問題涉及的學(xué)科主要是地理和生物學(xué),但不同學(xué)科教師在分析跨學(xué)科問題時(shí)對(duì)其他學(xué)科的理解有一定的困難,這時(shí)我們可以借助大型語言模型進(jìn)一步分析(如圖2)。
借助大型語言模型,教師能夠不斷加深對(duì)該跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)真實(shí)問題的認(rèn)識(shí)。它不僅包含地理與生物學(xué)的知識(shí),還涉及統(tǒng)計(jì)學(xué)的知識(shí)。在該問題的探究過程中,學(xué)生不僅需要通過記錄數(shù)據(jù)分析植物生長與自然環(huán)境的相關(guān)性,還需要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證植物生長對(duì)環(huán)境因素的響應(yīng)。
(三)學(xué)習(xí)不同學(xué)科知識(shí),持續(xù)深入地解決問題
跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)中,學(xué)生要學(xué)習(xí)并綜合運(yùn)用不同學(xué)科知識(shí)和能力持續(xù)深入地解決問題,形成問題解決的邏輯鏈條(如圖3)。
雖然大型語言模型可以邏輯清晰地呈現(xiàn)解決該問題的具體任務(wù)鏈,還對(duì)各任務(wù)進(jìn)行了解讀,但是教師要把握任務(wù)的科學(xué)性、適切性,聚焦符合學(xué)情的核心內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生深入探究。
(四)形成整合性的項(xiàng)目成果和新理解
跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)要形成整合性的項(xiàng)目成果和新理解。切合問題的項(xiàng)目成果與新理解,既能反映學(xué)生整體理解相關(guān)學(xué)科觀念與信息的能力,也能評(píng)價(jià)學(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)水平。大型語言模型生成成果形式的建議和評(píng)價(jià)方案如圖4所示。
跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)涉及多個(gè)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng),評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)要與學(xué)科教學(xué)目標(biāo)達(dá)成相結(jié)合,在有效落實(shí)核心素養(yǎng)培育要求的同時(shí),還要關(guān)注對(duì)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的培養(yǎng)情況??鐚W(xué)科主題學(xué)習(xí)的核心是解決真實(shí)的問題,評(píng)價(jià)需要關(guān)注學(xué)生解決問題的程度、效率,多維度關(guān)注學(xué)生項(xiàng)目成果質(zhì)量,讓學(xué)生在參與項(xiàng)目的過程中學(xué)習(xí),重視學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)。
二、融合式教學(xué)方式下的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)實(shí)踐
跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)不僅對(duì)教師來說有一定的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn),學(xué)生實(shí)施起來也有不少困難。由于學(xué)生的跨學(xué)科知識(shí)儲(chǔ)備和能力不足,加之課時(shí)有限,僅僅采用常規(guī)授課方式效果不佳。為此,我們在實(shí)施過程中,借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),通過線上與線下相結(jié)合的方式,有機(jī)整合課前、課中、課后環(huán)節(jié),提高跨學(xué)科教學(xué)效能。
(一)課前運(yùn)用微信公眾平臺(tái)助力跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)內(nèi)容準(zhǔn)備
微信公眾平臺(tái)是當(dāng)前人們推送圖文信息的主流渠道之一。用戶關(guān)注后,就可以收到該公眾號(hào)推送的圖文內(nèi)容。教師可以注冊用于跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的微信公眾號(hào)并邀請(qǐng)學(xué)生關(guān)注,在學(xué)習(xí)之前,按照設(shè)計(jì)流程“選取可用于問題解決的、指向各核心素養(yǎng)的知識(shí)和能力”,將需要了解的知識(shí)通過微信公眾號(hào)提前推送給學(xué)生預(yù)習(xí)。
根據(jù)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)需要,如果僅僅閱讀相關(guān)材料不足以做好相應(yīng)的準(zhǔn)備,教師還可在微信推送頁面插入調(diào)查問卷(選擇題),或者要求學(xué)生通過寫留言的方式回答相應(yīng)問題。學(xué)生提交之后,教師通過后臺(tái)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)能夠了解學(xué)生對(duì)所需知識(shí)和能力的掌握情況,以此為依據(jù)調(diào)整教學(xué)安排。
除此以外,教師還可借助微信公眾平臺(tái)的關(guān)鍵詞回復(fù)功能,為有需要的學(xué)生拓展相關(guān)知識(shí),引導(dǎo)學(xué)生在微信公眾號(hào)對(duì)話界面輸入感興趣的關(guān)鍵詞獲取對(duì)應(yīng)推送,從而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化指導(dǎo)。
在“雞爪槭葉片顏色變化與環(huán)境因素相關(guān)性分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)開始前,教師可以借助微信公眾平臺(tái)的圖文和關(guān)鍵詞推送雞爪槭生長的氣候、土壤、光照等環(huán)境條件,雞爪槭葉綠素、花青素的合成與分解等生理特征,以及相關(guān)性分析和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法等知識(shí),并通過問卷和留言等方式,了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。
(二)課中借助融合式平臺(tái)明確與解決問題
跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)問題的解決需要學(xué)生持續(xù)深入探究,問題具有一定的挑戰(zhàn)性,教師要調(diào)整自己的教學(xué)組織方式。尤其是問題鏈的設(shè)計(jì)和問題的解決,需要師生、生生較多的交流互動(dòng)。為打破時(shí)空限制,服務(wù)更多學(xué)生,我們運(yùn)用了優(yōu)幕(UMU)互動(dòng)平臺(tái)。它是一個(gè)專業(yè)的互動(dòng)交流平臺(tái),不僅有問卷調(diào)查、測試等交互功能,還能提供提問、討論等交互服務(wù),實(shí)時(shí)上傳學(xué)生的創(chuàng)意書畫或者音視頻作品。通過大屏幕展示,平臺(tái)可以實(shí)時(shí)呈現(xiàn)客觀題的選項(xiàng)數(shù)據(jù)、主觀題的高頻詞條,以及學(xué)生的創(chuàng)意作品等。
在“雞爪槭葉片顏色變化與環(huán)境因素相關(guān)性分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)開始時(shí),學(xué)生初步了解研究問題后,可以通過問卷互動(dòng)方式推測影響雞爪槭葉片顏色變化的環(huán)境因素,如溫度、光照、濕度、肥力、水分等。教師借助提問互動(dòng)方式引導(dǎo)學(xué)生嘗試分析不同環(huán)境因素如何作用于雞爪槭葉片顏色的變化;然后,指導(dǎo)學(xué)生小組合作自主設(shè)計(jì)觀察方案驗(yàn)證猜想,邀請(qǐng)學(xué)生將小組的觀察方案通過拍照上傳的方式在大屏幕前和全體學(xué)生交流,指導(dǎo)學(xué)生互相借鑒和完善自己的方案。
第一次課結(jié)束后,在融合式平臺(tái)的支持下,學(xué)生可以進(jìn)行觀察與記錄。運(yùn)用“花花草草”探測儀,學(xué)生可以精細(xì)化獲取局部區(qū)域的環(huán)境因素,之后在教師創(chuàng)建的問卷互動(dòng)平臺(tái)中上傳觀測數(shù)據(jù)。經(jīng)過一段時(shí)間的觀測記錄,教師可在云端發(fā)布數(shù)據(jù)相關(guān)性分析微課,指導(dǎo)學(xué)生對(duì)觀測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
第二次課上,教師邀請(qǐng)各小組交流觀測的數(shù)據(jù)與所做的相關(guān)性分析,初步判斷影響雞爪槭葉片顏色變化的環(huán)境因素,如與溫度、光照等因素變化有較強(qiáng)的相關(guān)性,但是仍然無法解釋這些環(huán)境因素影響雞爪槭葉片變色的機(jī)制。此時(shí),教師需要引導(dǎo)學(xué)生從生物學(xué)的視角設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,控制其他變量驗(yàn)證溫度或光照如何改變雞爪槭葉片的顏色。學(xué)生小組的實(shí)驗(yàn)方案除了可以借助融合式平臺(tái)進(jìn)行線上、線下交流外,還可借助大型語言模型進(jìn)行提示和完善。
第三次課上,為各組提供所需的實(shí)驗(yàn)設(shè)備指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。在驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)過程中,教師可將學(xué)生的操作過程錄制成視頻,并要求學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行反思與交流。同時(shí),布置撰寫跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)相關(guān)探究論文的任務(wù),通過融合式平臺(tái)為學(xué)生提供論文撰寫相關(guān)參考,引導(dǎo)學(xué)生在大型語言模型的幫助下撰寫一篇高質(zhì)量的論文。
在線上、線下融合式平臺(tái)的支持下,學(xué)生的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)得以有序推進(jìn)。融合式平臺(tái)的交互性優(yōu)化了跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)問題的有效解決路徑,在保證質(zhì)量的同時(shí)提高了問題解決效率。
(三)課后依托融合式平臺(tái)形成和展示項(xiàng)目成果
課后,學(xué)生完成論文后要將其上傳到優(yōu)幕互動(dòng)平臺(tái)。在平臺(tái)上,教師可以進(jìn)一步指導(dǎo)學(xué)生完善,并將優(yōu)質(zhì)的論文作品通過微信公眾平臺(tái)進(jìn)行推廣。
由于跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)問題的解決有一定的難度,所以學(xué)習(xí)過程并不是一帆風(fēng)順的,教師要根據(jù)融合式平臺(tái)提供的反饋數(shù)據(jù),對(duì)學(xué)生出錯(cuò)較多和理解困難的部分制作成音視頻微課推送給學(xué)生,讓他們查漏補(bǔ)缺。同時(shí),融合式平臺(tái)以小步子、多環(huán)節(jié)的方式把跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)全流程完整地呈現(xiàn)在云端,供學(xué)生自主選擇與反復(fù)學(xué)習(xí),大大提高了學(xué)習(xí)效率。而且,流程化的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)還能幫助學(xué)生建構(gòu)對(duì)應(yīng)的知識(shí)與思考邏輯,起到事半功倍的效果。
三、實(shí)踐評(píng)價(jià)與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
基于此,在大型語言模型的支持下,通過線上與線下教學(xué)的有機(jī)融合,我們完成了關(guān)于雞爪槭葉片顏色變化的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)探究任務(wù)。同時(shí),基于此案例,我們歸納出了融合式教學(xué)視域下跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)方案設(shè)計(jì)與實(shí)施的一般模式(如圖5)。
跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)通過打破學(xué)科間的屏障,幫助學(xué)生在多學(xué)科融合的學(xué)習(xí)中激發(fā)興趣、啟迪智慧、學(xué)以致用、樹立志向,在自己的“最近發(fā)展區(qū)”內(nèi),在自然耦合的學(xué)科生態(tài)中,在復(fù)雜的問題式學(xué)習(xí)情境中,實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的培育[3]。在立德樹人根本任務(wù)的指引下,跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng),提高學(xué)生運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)綜合解決實(shí)際問題的能力,從而提升他們的整體素質(zhì)。
多種現(xiàn)代信息技術(shù)、海量數(shù)據(jù)和資料,以及大型語言模型的運(yùn)用,使得教師更好地構(gòu)建融合式教學(xué)視域下的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)課堂,以科學(xué)合理的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)邏輯和實(shí)踐理念,彌補(bǔ)教學(xué)的不足,優(yōu)化學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn),提高跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)效率。
隨著義務(wù)教育新版教材的投入使用,跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)將向更多學(xué)科拓展,教師在儲(chǔ)備跨學(xué)科知識(shí)的同時(shí),要大膽地將現(xiàn)代信息技術(shù)為我所用,主動(dòng)發(fā)掘以大型語言模型為代表的人工智能技術(shù)在跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)中的設(shè)計(jì)與建構(gòu)價(jià)值,整合線上與線下融合教學(xué)方式,優(yōu)化跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)問題解決方式,自主開發(fā)各種專業(yè)化應(yīng)用,突破跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)瓶頸。
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[2] 夏雪梅.跨學(xué)科項(xiàng)目化學(xué)習(xí):內(nèi)涵、設(shè)計(jì)邏輯與實(shí)踐原型[J].課程·教材·教法,2022(10):78-84.
[3] 孫學(xué)東,唐國瑞.跨學(xué)科教學(xué)芻議[J].教育研究與評(píng)論, 2023(5):24-28.
(作者高立洋系上海市南洋模范中學(xué)備課組組長、高級(jí)教師;姚偉國系上海市民立中學(xué)副校長、特級(jí)教師;田娜系上海市民立中學(xué)教師、二級(jí)教師;孫曉偉系上海市民立中學(xué)教師、二級(jí)教師)
責(zé)任編輯:孫建輝
中小學(xué)數(shù)字化教學(xué)2024年12期