综上所述,跨学科构筑了一个更加综合的视角,拓展了我们的认知,提高了我们理解问题、提出问题和解决问题的能力。适当从跨学科角度分析,可以让学生对现象的理解,从“知其然”到“知其所以然”。在探究实践中,我们还需要把高阶思维引入其中,让学生既动手,又动脑,获得更全面的训练。
不仅如此,我们通过建模分析发现品柱的距离符合等比数列关系,正好与音乐中的12平均律吻合,再利用编程,就可以自己做曲。最后,学生在其中获得了一些本质的规律,解释了很多现象,培养了学生用多学科融合思想去创造性解决问题的能力。
上述跨学科案例以音乐为主农村小伙子放弃回家创业,涉及语文、数学、物理、历史与计算机多门学科。在探究该项目的过程中,我们带领学生对吉他发声问题进行简化建模,用获得的理论结果解释实际现象,证明建模合理,培养了学生的批判性思维;音调的高低可以通过旋钮调整琴弦张力来实现,给系统留有调整的余地,是工程思维的体现。
跨学科探究小项目怎么写
作为一位工科教师,我通过跨学科的思想初步掌握了编曲的技能。这更加说明跨学科探究实践对于学生的重要作用,它既能够帮助学生点亮更多技能,也能够帮助学生去解决一些真实的问题。
在钢琴的键盘中,两个白色键盘直接挨着的键就是半音,其他的键中间都隔着黑色键。而半音对于音乐天赋好的人是能够清晰分辨的,反之则不容易分辨。由此,我们就可以从音乐视角上进一步理解成语“五音不全”的含义。
这个案例还可以继续联想到中国文化上。我们都知道有个成语叫“五音不全”,其中的“五音”指的就是宫、商、角、徵、羽五个音调,类似现在简谱中的1、2、3、5、6,与现代音符相比缺了Fa与Xi两个半音。
通过对比,我还发现了一个很有意思的结论:如下表所示,对音乐熟悉的同学可能会注意到,国际标准音的频率与部分品柱距离(红色)竟然十分接近 (该吉他34寸,全长866mm,如果是其他品牌,品柱距离会变化,但比值不变)。
建模后结合牛顿第二定律,我们发现:如果我们根据公式设好琴弦的截面积、单位长度、质量之后,就可以分析出琴弦的频率是多少。结合平时弹吉他的经验,手按住琴弦某处,相当于琴头处的固定端移到手指处的品柱,改变了琴弦的长度,从而改变了振动。即从理论上证明了品柱距离与频率成反比的关系。
以钢琴的琴键为例,从低音的Do到高音的Do之间有12个音,它的频率是2倍关系。按照这样的排列,它们相邻之间的频率是根号2开12次方,约等于1.0595,与刚才算出的吉他品柱距离之比相等。因此我们发现,原来吉他品柱距离之比就是音乐频率之比。
接下来我们可以进行跨学科的联想,即回到“曲”上面来。资料显示,世界通行把一组八度音分成十二个半音音程的律制,每八度音频率是2倍。因此各相邻两音的振动频率之比完全相等,亦称“十二等程律”。
解决问题的方式有多种,第一种可以采取数学计算的方式。第一步我们可以将上述不同的距离长度测量并记录下来,把这些数据来回的加减乘除,从中找到规律。经过对数据进行各种运算,最终发现弦长是等比数列,即l/l1≈1.0595,越到后面就越宽。
吉他、琵琶能演奏出优美的旋律,本质是琴弦振动的频率和幅度。科学从观察和提出问题开始,我们首先可以观察到吉他由共鸣箱、琴颈、琴头及琴弦等部件组成,每根琴弦粗细不同,固定在琴桥与琴头之间,琴颈上有19根长品柱,第i个品柱与琴桥的距离为l,之间的距离从密到稀排列着。
白居易的《琵琶行》中曾写道“忽闻水上琵琶声……未成曲调先有情”。据历史记载,琵琶原名“批把”,最早载于汉代刘熙《释名·释乐器》“批把本出于胡中,马上所鼓也。推手前日批,引手却日把,象其鼓时,因以为名也。”,与现代乐器吉他的弹法很相似。
由此我们可以去观察此时月亮的形状,可以发现确实与古代弓箭的形状一致。再对比现代的弓箭,我们又可以引申出另一个问题:为什么现在弓箭设计的这么复杂?让学生可以不断发散思维,去探究更多的问题。
下一步,我们要验证月亮的运动规律。太阳24小时转一圈,因此每小时转15°;而月亮平均30天圆缺一次,每天滞后一些,因此每天比太阳滞后12°,每小时少转0.5°,即月亮每小时转14.5°。
再如探究“月似弓”的描述是否准确,首先要清楚月相的问题。农历初一的时候太阳月亮同升同落,看不到月亮,十五的时候你升我落,所以看到满月。我们据此可以画出一个示意图,在每天18:00的时候,模拟月亮大概的情况及其形状分布。以此为基础,我们可以借助模型来探究问题。
且液体表面不是平面,而是曲面,曲面又与大小相关联,曲面越小越接近于球体。导致露珠一般都很小,尺寸稍大时由于重力作用会塌陷,所以在地面上难以形成很圆的大水珠。结合按比例查询的图像可以得出,诗词中将露珠比作珍珠,略有夸张成分。
其中相对靠下的某一个分子,它周边有相互的作用,使其可以处于一个动态平衡的状态。但是表面的水分子上方空气比较稀薄,分子密度的不同导致了它向下受力比较多,因此它不能处于平衡状态。
比如我们可以与学生一起探究为什么“露似真珠”?这其实涉及到液体表面张力的问题。我们可以假设一个杯子底下是水,上面是空气,用小圆圈表示空气的分子,如下图所示,这就是系统模型的一个简化。
最后,学生需要运用工程思维,通过制作模型来探究问题。这个模型可以用来验证实验结果的可重复性和准确性,同时也可以用来展示研究成果。通过制作模型,学生们可以更加深入地了解问题的本质,从而更好地解决问题。
同时,学生还需要运用创新思维,将问题转换成受力和角度之间的关系,从而提出新的创意想法。此外,他们还需要运用计算思维,将复杂问题转换成可以计算的问题,并通过对数据的分析得出结论。例如,通过分析颈部在不同姿势下的受力数据,可以明显发现角度和受力之间的关系。
在活动中,学生首先需要运用批判性思维,基于证据和逻辑来进行实验,并通过可复现的实验来证明颈部受力在不同姿势下的变化。例如,当头部直立时,颈部的受力相对较小,而一旦头部弯曲,受力就会明显增加。因此,长期低头看手机容易导致肌肉疲劳和骨骼劳损。
该活动是为了让学生通过自己动手制作模型并探究,以此来提升他们的跨学科能力和思维水平。它不仅包含了生物学的知识,还涉及到物理、数学、技术工程等多个领域。
通过简易的建模与试验,我们发现:头在直立时,颈椎关节承受头部的重量,颈部肌肉基本不受力;低头时,颈椎关节和肌肉受力与低头角度有关,可以是头部重量的好几倍。从而得出结论:低头看手机额外增加了颈椎关节和肌肉的负担,长期容易导致肌肉疲劳和硬化。
大家普遍认可低头看手机有危害,但是到底是什么原因可能不容易说清楚。但我们可以带领学生设计制作一个简化的实际模型,进行实际测量,基于实际的证据来解释其中原因。
但不论什么形式,都必须以真实情境为基点开展探究与实践活动。因为相比作业来说,真实情境中的问题具有跨学科、情境性、实践性、创新性等特征,更为复杂、综合和挑战性,学生需要先进行适当简化和建模,然后才能把相关知识应用起来,解决问题。
关于高阶思维的培养,跨学科学习是一个很好的途径。近十年来,各国中小学的科学教育也日益重视跨学科学习,并已开始重视学生的跨学科思维能力培养。目前在开展的项目化学习、Steam教学等多种跨学科学习形式都可以培养学生在真实情境中综合运用知识解决问题的能力。
但在目前的教育模式下,学生越往高年级创造性水平却越低。因此,我们期望在未来能够进一步提升批判思维、创造性思维等高阶思维能力。
高阶思维在理论层面主要体现为批判性思维和创造性思维,应用层面主要为工程思维和计算思维。这些思维方式需要不断学习和提升,以便更好地处理问题。通过培养高阶思维,学生可以更全面地看待问题,并在处理问题的过程中将其内化为自己的思维方式,这是一个相互促进的过程。
由于学生在幼年时期就逐渐接触到生活中的各种现象,这些经历让他们慢慢形成一些感知和经验。在他们进入学校接受教育之后会逐渐培养出各种思维模式,包括形象思维、抽象思维等基本的思维方式。
学生的探究实践是一种知识的再创造,是对科学家科学探究的模仿,因此它是一个典型的、简化的科学探究活动,也是一个从未知到已知的探索和发现历程。同时,探究实践也是对工程师的工程实践的模仿,因此它需要经历简单的设计,是一种从无到有的创新过程。
在2022版义务教育科学课程标准中,“探究”一词出现了352次,实践”一词出现146次,“探究实践”一词出现35次。由此看出,科学课标对探究实践特别重视,也是我们后续教学中的重点。
本文中,清华大学航天航空学院教授、国家义务教育科学课程标准修订组核心成员高云峰用三个跨学科实践探究案例,让跨学科学习更加落地、有实感,助力教师更好的带领学生开展跨学科学习,培养高阶思维的同时,为培育创新人才奠基。
符合新课标的跨学科实践作业、项目作业的五一假期实践创意案例分享。
写给家长的话:各位家长,您的孩子已经或者即将14岁了,您对孩子有什么期望?您希望孩子具有什么样的品质?也许您因为平时工作繁忙,没有时间和孩子交流沟通,那么,现在请您抽出一点儿时间,给孩子写一封信,让孩子了解您的心情和想法。谢谢您的合作。
写给孩子的话:孩子,你在被一篇篇美文感动的同时,要记得回味父母的亲情,不要让无数感人的瞬间在眼前消逝;不要粗心大意,忽略、无视父母的爱…请拔动你的心弦,务力回忆,抓取你同亲人之间的感人事例、动人瞬间,与大家分享你身边爱的故事。
情是什么?爱是什么?是爷爷老掉牙的故事,是奶奶永远不会停止的唠叨,是每天清晨上学出门时妈妈的叮%,是每次考试考砸后爸爸的呵斥…爱是相互的,你在享受春晖般的亲情时,有淡有想过如何回报你的亲人呢?
漂泊的船儿永远惦记着港湾;高飞的鸟儿始终牵挂着故林;远走他乡的游子,无论是身处顺境还是遭遇坎坷,心中时时惦念的,还是那温情如水的家,那血浓于水的亲情,那真真切切的爱。
值此五一长假之际,我们诚邀各位家长与学生携手合作,共同完成一份温馨的家庭作业—“至爱亲情纪念册”。这个纪念册可以让孩子体味亲情的真挚,感悟亲情的伟大。感谢您的热情参与!
为了响应教育部作业管理相关规定,结合新课标学科实践活动要求,本着培养学生动手能力、实践能力、创新能力之目的,以用以致学为出发点,以钟表为载体,借助项目性研究性学习,创意了如下跨学科假期作业:,以钟表为载体,利用所学知识,用个性化实物、作品来展示学习成果。
总之,我们的教师在教育过程中,我们的学生在学习的过程中都应该是幸福的。我们在五育并举和全人教育的思想下,教师自己也要不断地学习、实践和反思,陪伴、引导、激励、鼓励、督促学生养成终身学习成长的习惯,全面发展核心素养。
在思维型跨学科的科学实践中,我们以学生的学科核心概念为基础,通过多层次、多角度、合作化的螺旋式进阶学习形式为学生构建了一个动态、开放、交互性的学习生态环境。这个学习环境包括行政班级的学习,也包括选修课的学习、社团的学习以及每年的生命周、科技节,以及校外科技场馆、科研院的实践学习等。
我们设计了相应的评价标准,参考高中生物学课标的四个核心素养分成四个维度,每一个维度之下设立二级指标,每一个指标又分为三个水平。后期我们还会继续做相应的教学实证研究,修订这个标准。
教师还让学生把他们的产品进行义卖,利用义卖所得买了一些书籍去关爱重庆儿童医院的白血病患儿,和他们做了一些交流,给他们送去了图书。
教师带领学生将实验中提取的中药精油制作成精油香薰挂件、本草驱蚊液、抑菌免水洗凝胶、手工皂等。然后,加上学生自己设计的logo和包装盒。这也体现了五育并举,让学生在科学活动的同时也进行劳动实践。
第四个阶段是总结反思阶段。我们对传统的蒸馏装置的工作原理、优点和缺点进行了总结和对比,然后反过来对之前的实验设计进行了完善。
(3)调查访问,了解当地百姓人家的端午习俗,制作端午香囊, 让学生直观地闻到中药中有一些芳香精油,为下一步的提取和应用做铺垫。
(1)参观访问重庆市中药博物馆,了解博大精深的中药传统文化。学生在博物馆看到了38万多份动植物矿物标本梦到别人做小生意是啥意思,直接给学生一个感官上的刺激,让他们有一个直觉的兴趣启发 。
深入挖掘中药传统文化、药用植物资源用于抑菌免疫、驱瘟辟邪、防病保健等用途及现代医药科技等内容,可以更好地传承传统文化,让学生体验现代科技的魅力,发展核心素养。
涉及到的跨学科概念主要有系统与模型;结构与功能;物质与能量;稳定与变化。同时,在这个活动中介绍和引导学生通过文献检索法、调查法、实验探究法、比较分析法这些研究方法进行科学探究。
工程技术:技术的核心是发明,是人们对自然的利用和改造;工程的关键是设计,工程是运用科学和技术进行设计、解决实际问题和制造产品的活动等。
这是一个以中药植物多样性及应用为主题的跨学科科学实践案例。针对这一主题,我们做了一系列相关的实践活动,其中一个课题为《探究端午传统中药植物芳香油的提取及应用》。
思维型教学提出五大基本原理:动机激发、认知冲突、自主建构、自我监控与应用迁移。大量研究表明,有效的教学必须遵循这五个原理。
教师在开发这些跨学科实践主题的时候要充分分析各学科领域的学科概念,然后基于学生的知识经验、认知水平、兴趣特点,遵循学生的学习规律和依照学科的内在逻辑进行有机的整合。
以大概念(或大主题、大任务)为中心,对多个学科学习内容进行分析、整合、重组和开发,形成具有明确的主题、目标、任务、情境、活动、评价等要素的一个结构化的具有多种课型的统筹规划和科学设计。
我们在设计思维型跨学科科学实践这个项目的时候,是基于学生对学科核心概念和跨学科概念的深度理解和应用迁移,在真实的情境中引导学生通过观察、收集、比较、提取相关的信息并且运用分析、综合、抽象、概括、归纳、演绎、类比、迁移、应用、创新等思维方式进行创造性的科学问题的提出和解决的一个学习过程。
专题:
农村创业县
在农村创业
农村初创业