PBL案例 垃圾去向追踪

  笔者围绕“垃圾去向追踪”的主题，基于化学、生物学、物理三科中“物质循环、元素守恒、能量守恒”概念间的联系，进行了整合设计，紧跟热点时事，引导学生解决垃圾分类及垃圾处理问题，在答疑解惑的同时也在增强学生的社会责任感。

  智能平台是教师、学生个性化教与学的有效载体。教师可充分的利用智慧学伴上提供的资源及数据等内容，更快速、更准确地认识不一样学科的知识（体系）并掌握学生的学习情况，有效实施跨学科教学。

  2020年5月，《北京市生活垃圾管理条例》开始实施，笔者通过智慧学伴前测发现学生对于垃圾分类存在错误认识。教师设置多样的教学活动，引领学生追踪不同垃圾的去向，让他们学习处理垃圾的方法，认识到正确进行垃圾分类的必要性。

  学生在追踪厨余垃圾去向的过程中，认识化学、生物学、物理三科中“物质循环、元素守恒、能量守恒”概念间的联系。教师引导学生利用多种学科知识，解答学生对于垃圾分类及垃圾处理问题的困惑，增强学生社会责任感，倡导知行合一，让学生成为生活和学习的主人。

  为了调查学生对垃圾分类的认识情况，笔者借助智慧学伴平台实施了前测1，设置了14道关于垃圾分类的题目；为了调查学生对垃圾处理方法的了解情况，实施了前测2，设置了两道题。前测后，教师借助平台做数据分析，快速发现学生现阶段存在的问题，使教学“有证可寻”，为接下来的精准教学提供充分且必要的依据。

  教师让学生阅读《厨余垃圾大变身》绘制流程图，培育学生获取信息、构建模型的能力，提高其科学思维能力。基于学生梳理的厨余垃圾处理主线，教师继续引导，例如借助图片和视频让学生对甲烷菌做多元化的分析，体会微生物在自然界物质循环中的作用；介绍沼渣可以制成肥料，让学生理解物质转化的实质是基于化学的元素守恒；组织发电竞赛，让学生认识到热能可以转化为电能，理解什么叫能量守恒。

  教师组织学生利用课余时间分组调查“其他、可回收、有害垃圾处理”情况，培育学生自主学习、处理问题、合作交流的能力，使学生真正成为学习的主人，在真实情境中解决实际问题。

  教师组织学生探究垃圾分类及处理的意义，使学生真正认识到“垃圾其实是放错地方的资源”，重视垃圾分类、处理工作，从自身做起，积极解决社会热点问题，增强社会责任感。

  课下，教师借助智慧学伴进行后测，分析后测数据，关注学生的进步和发展，评估教学目标达成度，评价教学效果。

  理化生三科研究方向不同，但也有共通之处，它们都是以实验为基础的自然科学。在学科核心素养方面，它们都是利用各自学科优势，帮助学生拓展知识、加深理解的，以提高学生的应用能力和迁移与创新的本领。

  例如，教师组织学生阅读科普作品《厨余垃圾大变身》并绘制流程图，提高了学生的模型建构能力；让学生观察显微镜下的甲烷菌（图片），培养他们对微生物的观察及分析能力；开展“手动发电对决外燃机发电”实验活动，提高学生实验操作及实际运用的能力。

  教师引导学生基于物质循环（化学）、元素守恒（生物学、化学）、能量守恒（物理）三大概念，建立观点、结论和证据之间的联系，增强学生的证据意识，认识对垃圾进行正确分类的意义。在教学过程中，教师紧密结合学科知识和学科交叉知识，引导学生解决真实情境中的问题，夯实学生的知识与技能，使其养成严谨求实的作风，发展其关键能力和必备品格。

  智慧学伴平台上学生学科能力指标均分为“学习理解、应用实践、迁移创新”三大项。不同学科不同级别的要求不一样，这既体现了学科的共通性，又反映出学科的特殊性。此课例为化学、生物学、物理跨学科融合课，具体学科能力有一定的要求如下（如图2）。

  教师借助智慧学伴平台实施了前测1，设置了14道题目，每题1分，有34人参与，只有一人获得满分。班级在A学习理解中A1辨识记忆项上的成绩为0.77。系统统计了各分数段人数。14道题仅有4道是全部答对，其余题目均有人答错。题目及数据如下（见表1）。为调查学生对垃圾处理是否了解，教师借助智慧学伴平台实施了前测2，结果：“十分了解”占26%；“完全不了解”占6%；“了解但不全面”占68%。

  为了检测教学效果，课后教师借助智慧学伴平台对学生进行了后测1。对比数据发现，学生对垃圾分类有了更清楚的认识，满分率从2.9%升到47.2%。在A学习理解中A1辨识记忆项上，班级平均成绩为0.94，较之前有所提升。系统统计了各分数段人数。

  为检测学生的学习效果，教师借助智慧学伴平台做了后测2，受试班级学生的转化与运用能力从前测的0.26升至后测的0.74，整体有明显提高，说明学生对垃圾处理有了更全面的认识。

  智慧学伴平台集成了大数据和人工智能技术，可为中小学提供在线测评、智能作业等教育教学服务。智慧学伴平台教学的核心理念是通过全学习过程数据采集，建构知识与能力结构，发挥并增强学科优势，诊断并分析学生学习中存在的问题，进而实现精准教学。

  教师让学生观察显微镜下的甲烷菌（图片），体会生物学实验对观察微生物的重要意义；组织学生参与发电竞赛，体会手动发电和外燃机发电的区别，并对化学和物理现象做多元化的分析，多角度全面认识生活中火力发电的原理，让学生充分理解燃烧过程中的能量转化关系。

  跨学科教学过程中，教师设计实验活动，将科技知识融入实验，丰富内容，注重实效，强化学生实践操作、情境体验、探索求知、亲身感悟和创新创造，着力提高学生的观察能力、实践能力、创造性思维能力和合作能力，培育学生的兴趣爱好、创新精神、科学素养和意志品质，促进学生全面发展。

  为深入贯彻党的十九大精神，努力培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人，教师在跨学科教学中以垃圾分类这一社会热点问题为切入点，让学生热情参加社会活动，勇于担当。

  如今，全学科阅读作为一项重大教育改革举措已深入校园。全学科阅读的实施增强了学生阅读的自觉性、规范性。此活动中，教师让学生阅读《厨余垃圾大变身》就是践行全学科阅读理念。

  教师基于智慧学伴平台前测的可视化数据，评价学生课前对于垃圾分类及垃圾处理的认识程度，以数据为参考依据，促进精准教学的发生；

  在科普阅读环节，组织学生分组绘制流程图，根据小组汇报情况评价学生的交流能力和信息整合及认知能力；

  组织学生参与实验探究活动，评价学生以学科视角分析问题的能力及运用学科知识的能力。

  组织学生分组交流、分享，评价学生搜集信息、加工整合信息，以及针对前测误区进行精准辨析的解决实际问题的能力；

  此次跨学科教学，以智慧学伴平台前测为教学起点，应用大数据分析技术，帮助教师精准掌握学情，实现对学生认知特征与学习规律的深入理解与精准诊断，使教师在设计教学策略时有证可寻。

  课堂教学结束，以智慧学伴平台后测为教学终点，不仅能为今后的教学指明方向，而且能促进教师反思，助力职业发展。

  在课堂教学的前、后，充分的利用智能技术，可实施课堂教学育人成效评价，既能提高教师的教学效率，又能激发学生的学习动力，使得教与学皆有证可寻。

  教师利用智慧学伴平台的数据分析功能，不仅能了解班级整体的学习水平，而且能深入教与学的微观层面，大幅度提升教学的针对性和有效性，实现个性化精准教学。

  笔者建议：课中的活动环节，关注到位，关注前测数据中的个体学生及个体问题，适时改变教学策略，提高教学的有效性；课后在设置后测内容时，根据学生课堂表现及前测成绩，设计有明确的目的性的题目，精讲精练；最后根据后测数据，认真核实，反思教与学。

  学生的有效学习体现在进步和发展上。学生是教学的主体，教师除了关注学生的学习效果，还要关注学生未来的发展以及继续探索学习的愿望。智能技术平台在教学中的科学运用，可协助教师更客观、具体且动态化记录学生个体发展水平，体现“以学生发展为本”。

  跨学科教学的第一步就是选题。在选题过程中，不同学科的教师能先从自身学科角度思考几个选题，然后交流讨论，不断挖掘同一主题下的不同学科的知识切入点，找到学科间的联系。为选好题，教师要一直交流、相互听课，这样不但可以加深教师对跨学科内容的理解，还能增进教师对于学情的掌握。只有充分了解学情，才能顺利开展教学。

  跨学科教学的选题范围广，教师在选择时可通过跨年级教材串联知识，从跨学科课堂上学习不同学科教学理念，将教学与美育融合，培育学生优秀品格，使教学主题既能切合学生所学，又符合综合性、社会性的课程要求。

  课程改革要求教师革新教育教学观念，摒弃单一教学范式，重视学生核心素养的提升。

  跨学科教学具有很强的综合性，是现今教学模式变革的趋势。跨学科教学中，各学科教师应全力沟通配合，设置合理的教学目标，将知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观相互融合，培育学生严谨的科学态度，提高品格修养，使其成为可为社会服务的人才。

  此次跨学科融合课程借助智慧学伴在线智能教育平台开展，基本实现教学的信息化、智能化，顺应时代需求，促进了教师与学生的个性化发展，提高了课堂教学的有效性。

  在应用智慧学伴平台的过程中，教师可基于对学生的综合性评价，优化教学策略，提高教学质量；基于数据分析情况，因材施教，制定精准教学目标，实现个性化教学；借助平台教学资源，提升教师的数据素养，助力教师专业化成长；运用可视化学习视图，帮助学生自我调节，查漏补缺，提高学生认知能力。

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