多学科融合下的 支架式教学法 应用探索——以 python 变量值交换教学为例
【摘要】教育部再次修订《普通高中课程方案》，突出强调学科融合的重要性，教学中要实现学科融合，需要教师为同学们创造支架，扫清障碍，落实知识迁移。
【关键词】支架式教学 学科融合 学科思维
人类社会的发展，经历了以土地和劳动力为核心资源的农业经济时代，以技术和市场为核心资源的工业经济时代，当前社会已经进入以人的素质为核心资源的知识经济时代。为适应时代的发展，2020年教育部再次修订《普通高中课程方案》（以下简称《方案》），《方案》中突出强调了学科内容的选择、活动的设计与学生核心素养培养的联系，关注学科间的联系与整合。有研究表明，学生如果在学习的过程中不能发现学科与学科之间、学科各章节之间知识的纵横联系以及其应用价值，那他的学习的过程将是冰冷抽象、枯燥乏味的。这样的学习，最终的结果也是将各个学科的知识形成了一座座孤岛，每个知识点也将是孤岛中的孤石，知识的应用与能力创新更何从谈起？创新的基础是敢于探索，如何培养具有探索精神，反思能力，笔者尝试从以下几个方面开展教学工作。
一、我们努力为学生在探索知识的道路上扫清障碍。
新课程改革纲要指出：教学要注重培养学生的学习能力和思维能力，教师的任务不仅仅是简单的知识传授，而是教给学习者学习的方法，提高学习者的知识迁移能力和实践能力[1]。创新的基础是敢于探索，会探索，会反思。当下的中学生探索的勇气和能力欠缺，独立思考无从谈起。作为教师，应该在学生探索的道路上提供支持，贡献智慧。支架式教学为学生扫清探索道路上障碍提供了理论基础，并鼓励学生参与探索。支架式教学是由美国著名教育心理学家布鲁纳依据维果茨基的最近发展区理论所提出的教学模式。它是基于建构主义学习理论提出的一种以学习者为中心，以培养学生的问题解决能力和自主学习能力为目标的教学方法[2]。下面，笔者以python变量值交换教学为例，介绍在多学科融合下背景下的支架式教学法应用。
二、回顾已有知识，在学生最近发展区搭建支架，帮助学生完成知识迁移。
python教学中，在探索“变量值交换”知识前，学生已经掌握了赋值符号的使用，下面进入赋值运算的应用环节，当A变量赋得一个值，B变量赋得一个值（A与B不相等），如何去进行A、B两个变量的值的交换呢？咋一想，A赋值给B，B再赋值给A不就得了。我们可以通过实验来验证一下这个想法，结果是A和B两个变量的值都是A变量的值了。这个想法的失败成了我们探究变量值交换的焦点。
如果我们直接将这个问题抛给学生探索，他们将无从下手，从而失去探索的勇气，作为教师，我们鼓励学生探索，努力为他们扫除探索之路上的障碍，考虑为他们搭建支架，为了让支架被学生顺利使用，所以支架必须在学生的最近发展区搭建。首先我们将问题生活化，假使在化学实验中现在拿来A、B两只试管并分别装上甲溶液和乙溶液，现在我们需要将这两个试管中的溶液交换（假设每次倒出均倒空），该怎么办呢？根据生活经验，每个孩子都能想出解决的方案，我们可以再来一个试管C，先把A试管中的甲溶液倒入C试管，再将B试管的溶液倒入A试管，最后将C试管的溶液倒入B试管。太棒了，有了这样的支架，学生很快就能开展自我探索并完成A、B两个变量值的交换的程序设计了。程序设计参考如下：A=input(‘请输入A变量的值’) B=input(‘请输入B变量的值’) C=A A=B B=C 。以上支架的设计采纳了化学实验中试剂交换的思想，我们暂且称这种方法为化学法。
三、知识往往不是孤立的，尝试学科融合，构建知识体系。
每一个知识点本身是独立的，但是在应用的领域里它们却是灵活的，我们努力尝试在各个学科领域里实现学科思想的融合。针对变量值交换的问题，下面我们尝试从数学学科思想去搭建支架，鼓励学生进一步开展探究活动。我们很容易知道下面算术的结果A+B-A的结果是B，
A+B-B的结果是A，下面我们通过一个表格来设计支架，假使A获得一个初始值5，B获得一个初始值8，如果通过运算让A的值变为8，B的值变为5呢？
A
①5
③13（A=A+B）
⑤8（A=A-B）
B
②8
④5（B=A-B）
表格说明：1、以上表格中的“=”的含义并非数学中的等于号，而是编程语言中的赋值符号，涉及赋值时，对应变量的值将发生变化；2、①②③④⑤表示每一个步骤。
ios 字符串转数组
有了以上的数学学科思想的支架，相信同学们很快就能自我探索并完成A、B两个变量值的交换的程序设计了，程序设计参考如下：A=input(‘请输入A变量的值’) B=input(‘请输入B变量的值’) A=A+B B=A-B A=A-B 。我们暂且称这种方法为数学法。
我们再来从物理学的角度看看，是否有合适的解决方案，借助于物理学科的思想为学生们搭建支架。在物理学逻辑电路中，我们学习了异或运算，简单回顾一下异或运算。二进制两数异或运算结果：0 ^ 0 = 0；0 ^ 1 = 1；1 ^ 0 = 1；1 ^ 1 = 0，异或运算简单总结为：相同得0，相异得1，下面我们来做一个异或的实验：①假使A获得一个初始值5（二进制表示为101）
；②假使B获得一个初始值8（二进制表示为1000）；③异或运算：101^1000结果为1101；④异或运算：1101^1000结果为101（十进制表示为5）⑤异或运算：101^1101结果为1000（十进制表示为8）。用表格整理以上算法支架步骤如下：
A
①5（101）
③1101（A^B）
⑤1000（A^B）
B
②8（1000）
④101（A^B）
有了以上的物理逻辑电路异或运算的支架，相信同学们很快就能自我探索并完成A、B两个变量值的交换的程序设计了。程序设计参考如下：A=input(‘请输入A变量的值’) B=input(‘请输入B变量的值’) A=A^B B=A^B A=A^B 。我们暂且称这种方法为物理法。
探索完化学、数学、物理相关学科思想的支架教学后，不禁有同学会质疑，难道python就是把其他学科的思想的应用吗？python没有自己的方法吗？由此，我们可以将同学的问题转变为课题，探索python特有的多变量赋值，python中对于多变量赋值的方式有两种，第一种：例如a = b = c = 5；第二种：例如a, b, c = 1, 2,5。新的知识又可以作为支架，引导学生深入探究几个问题：第一种方法与第二种方法的区别在哪里？对于第二种赋值方法，我们是否可
以从中得到什么启发？可否应用于变量值的交换？经过探究，同学们很容易完成代码的编写。程序设计参考如下：A=input(‘请输入A变量的值’) B=input(‘请输入B变量的值’) A,B=B,A 。
如果课程的设计仅仅停留在这里，那么学生学会的就仅仅是记忆和套用，而无法将课程的内容进行升华和应用，未来也很难懂得创新。
四、回顾学习过程，反思探索过程，形成学科思维。
以上问题，我们分别从多学科思想的角度，借助支架式教学法开展探究活动，在教学的过程中我深信探索知识的过程往往比知识本身更重要。探索过程结束后，我们应该鼓励学生对自己的探究过程开展总结与反思，形成特有的学科思维，以便未来应用于其它学科或者日常的生活中。例如，我们可以结合编程语言将“化学法”总结为临时变量法的思想，“数学法”我们可以总结为多重运算法思想，“物理法”可以总结为逻辑运算法思想，通过逻辑运算法我们甚至可以总结得出这样一个规律：三次异或运算可以交换两个数，为了强化学科思维的建立，我们还可以鼓励学生从宏观上去分析比较以上探究出的四种方式的优缺点。
支架的构建，帮助学生清除了探索道路上的障碍，教师的智慧不仅仅体现在支架的设计，还需要注重各学科间知识的融合，努力让一个个独立的支架形成一个整体，构建为一个系统。正如著名语言学家诺姆·乔姆斯基所说的那样：生活的最高目标就是去探究和创造，去寻过去积累的财富，尝试内化其中对你意义重大的部分，并以自己的方式深入理解和探索。
1] 保罗·基尔希纳，约翰·斯维勒，理查德·克拉克，等.为什么“少教不教”不管用——建构教学、发现教学、问题教学、体验教学与探究教学失败析因[J].开放教育研究，2015，21（2）：16-29，55.
2] 冯永晋, 陈娇, 黄小明. 支架式教学法探究[J]. 社会工作与管理, 2005, 5(0z1):232-234.

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