跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

【摘要】構(gòu)建數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境、實(shí)施跨學(xué)科主題教學(xué)是落實(shí)新課程教育理念的重要途徑。基于問題支架的教學(xué)模式將有效聚合鏈接學(xué)科知識(shí)的力量，以培養(yǎng)新時(shí)代具備文化底蘊(yùn)、科學(xué)素養(yǎng)的全面發(fā)展的人。本文通過具體案例呈現(xiàn)了實(shí)施跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)過程中的項(xiàng)目分析與導(dǎo)入、數(shù)字化探究與實(shí)踐、展示分享與交流等環(huán)節(jié)，以期為廣大教師開展跨學(xué)科主題教學(xué)研究提供些許借鑒?！娟P(guān)鍵詞】跨學(xué)科課程；數(shù)字化學(xué)習(xí)；問題支架；工程思維跨學(xué)科主題教學(xué)是將學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)提高到科學(xué)高度的通道，踐行通過創(chuàng)建、設(shè)計(jì)、生成真實(shí)世界問題的解決方案來推動(dòng)創(chuàng)新的主張[1]，并以攻破現(xiàn)實(shí)世界的問題作為集成學(xué)科的課程切入點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生將現(xiàn)實(shí)生活背景與孤立的概念知識(shí)建立連接，這種學(xué)習(xí)方式將改變學(xué)生對(duì)周圍環(huán)境的行為，影響學(xué)生的內(nèi)部表征和對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的理解。義務(wù)教育新課標(biāo)倡導(dǎo)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)，信息科技既是學(xué)習(xí)環(huán)境也是探究工具，更是表達(dá)和創(chuàng)作的手段，是實(shí)施跨學(xué)科學(xué)習(xí)的一塊寶地?？鐚W(xué)科主題“包羅萬象”項(xiàng)目概述“包羅萬象”包裝設(shè)計(jì)與制作項(xiàng)目，以學(xué)校“薔薇綻放畢業(yè)在即”為項(xiàng)目的真實(shí)情境，選取紙質(zhì)包裝盒作為項(xiàng)目成果的形式，設(shè)計(jì)了跨科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的課程學(xué)習(xí)內(nèi)容，包括包裝的歷史演變、藝術(shù)樣式、文化意涵、材料結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)制作手段等。其中，信息科技依托數(shù)字化設(shè)計(jì)工具軟件“包裝魔術(shù)師”，為跨學(xué)科學(xué)習(xí)的探究、設(shè)計(jì)、制作和分享提供全方位的支持，豐富學(xué)生的數(shù)字化學(xué)習(xí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)跨學(xué)科思維的形成和發(fā)展。課例教學(xué)目標(biāo)跨學(xué)科教學(xué)遵循STEAM教育理念，融合了科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等多學(xué)科的方法。學(xué)生在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中除了要認(rèn)識(shí)到不同學(xué)科之間的相似性，打破學(xué)科壁壘，還可以在綜合課程中完成任務(wù)挑戰(zhàn)，提高參與度，培養(yǎng)學(xué)生站在不同的學(xué)科視角思考問題的意識(shí)。其具體教學(xué)目標(biāo)如下。S（科學(xué)）目標(biāo)：了解包裝盒材料在運(yùn)輸過程中的緩沖作用，認(rèn)識(shí)不同盒型的結(jié)構(gòu)特性。T（技術(shù)）目標(biāo)：能熟練使用包裝魔術(shù)師軟件選擇盒型，調(diào)整參數(shù)，掌握分面貼圖的方法，理解圖層的含義，能熟練調(diào)節(jié)圖層，完成作品設(shè)計(jì)，并掌握3D視圖的相關(guān)操作。A（藝術(shù)）目標(biāo)：通過欣賞信封案例，提升學(xué)生感受美、理解美、設(shè)計(jì)美的能力，能自行設(shè)計(jì)出既貼合主題又美觀的信封作品。E（工程）目標(biāo)：掌握工程設(shè)計(jì)的基本流程，理解材料折疊后的內(nèi)損、外增的概念，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)現(xiàn)材料最大化利用的意識(shí)，借助骨架透視圖培養(yǎng)學(xué)生的工程思維。M（數(shù)學(xué)）目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的3D立體思維能力，在理解相關(guān)概念的基礎(chǔ)上推理尺寸類型之間的數(shù)量關(guān)系。紙盒包裝實(shí)施案例1.項(xiàng)目分析與導(dǎo)入本節(jié)課程以信封的設(shè)計(jì)制作為子項(xiàng)目貫穿課程內(nèi)容，為大項(xiàng)目“薔薇花下”包裝設(shè)計(jì)與制作奠定基礎(chǔ)。教師先展示包裝魔術(shù)師的多樣化盒型作品的3D動(dòng)畫，以激發(fā)學(xué)生利用軟件設(shè)計(jì)作品的興趣。學(xué)生投票選出最喜歡的作品，根據(jù)描述總結(jié)設(shè)計(jì)包裝盒要具備的要素和功能。以薔薇花開、學(xué)子畢業(yè)、校園印象、教師寄語為課程切入點(diǎn)，對(duì)比市面上的信封與學(xué)校的專屬信封，思考這兩種信封適用于該情境時(shí)有何不足之處，小組討論送給初三學(xué)子的留念信封應(yīng)該如何設(shè)計(jì)，擬定初步設(shè)計(jì)方案。2.數(shù)字化探究與實(shí)踐（1）選定信封樣式，調(diào)整尺寸。已有研究表明，問題支架對(duì)促進(jìn)學(xué)生理解抽象的科學(xué)知識(shí)具有積極作用[2]，旨在調(diào)動(dòng)學(xué)生挑戰(zhàn)解決問題的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力，把問題作為學(xué)生深化認(rèn)知能力的橋梁。本活動(dòng)通過構(gòu)建階梯性學(xué)習(xí)支架，由易入難，層層遞進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生通過數(shù)學(xué)原理探秘理解“內(nèi)損”“外增”的工程概念，借助數(shù)字化工具調(diào)節(jié)各項(xiàng)參數(shù)，尋找概念間的聯(lián)系，發(fā)揮跨學(xué)科課程的優(yōu)勢(shì)開拓?cái)?shù)學(xué)思維。學(xué)生落實(shí)設(shè)計(jì)方案，使用數(shù)字化工具選擇貼合小組設(shè)計(jì)風(fēng)格的信封樣式，并調(diào)整信封尺寸。（2）給信封貼圖美化。通過賞析信封案例的出彩元素，培養(yǎng)學(xué)生全局規(guī)劃設(shè)計(jì)的意識(shí)。初二年級(jí)學(xué)生具備圖像處理基礎(chǔ)能力，將分面貼圖與整面貼圖的學(xué)習(xí)以導(dǎo)學(xué)單的形式下發(fā)給學(xué)生，如表1所示，采取導(dǎo)學(xué)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)，以探究問題為階段性目標(biāo)，改變技能訓(xùn)練式的教學(xué)方式，激發(fā)小組協(xié)作的力量。小組成員按設(shè)計(jì)流程協(xié)作探究美化信封，渲染三維視圖。（3）批量化制作信封。當(dāng)設(shè)計(jì)完成后學(xué)生面臨一項(xiàng)實(shí)際的工程問題，即在限定的紙張材料約束下，如何實(shí)現(xiàn)材料的最大化利用，學(xué)生需要考慮數(shù)學(xué)、技術(shù)、科學(xué)等知識(shí)轉(zhuǎn)換資源實(shí)現(xiàn)最優(yōu)解，數(shù)字化工具可發(fā)揮算法優(yōu)勢(shì)，根據(jù)設(shè)置需求提供多樣化的排版方案，學(xué)生在實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排版時(shí)，排版方案大多如圖1左側(cè)所示，很少有學(xué)生考慮到夾縫空間。通過設(shè)置手動(dòng)排版活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)分析與權(quán)衡的籌劃性思維，對(duì)比“包裝魔術(shù)師”的一鍵排版功能，幫助學(xué)生打破思維慣性，感受數(shù)字化工具強(qiáng)大的運(yùn)算能力。數(shù)字化工具不僅是為藝術(shù)創(chuàng)作提供技術(shù)支持，而且從元素設(shè)計(jì)、分享協(xié)作、打印輸出等全方位構(gòu)建數(shù)字化生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維，落實(shí)STEAM教育目標(biāo)。3.展示分享與交流學(xué)生分析在作品設(shè)計(jì)時(shí)遇到的問題以及解決方案，梳理包裝盒設(shè)計(jì)制作的流程。根據(jù)小組策劃方案選擇任務(wù)一中添加的信封素材，使用教師提供的擴(kuò)展素材或者搜索相關(guān)素材完成信封設(shè)計(jì)作品，打印作品并分享交流。小組討論確定“薔薇花下”項(xiàng)目包裝盒的類型、尺寸、設(shè)計(jì)理念等，撰寫包裝盒策劃案。教學(xué)反思本課借助數(shù)字化設(shè)計(jì)工具，圍繞生活中最常見的包裝盒實(shí)施跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)，有效落實(shí)了學(xué)科核心素養(yǎng)，將工程思維整合嵌入到學(xué)習(xí)過程中去，學(xué)生在設(shè)計(jì)制作包裝盒過程中不斷調(diào)動(dòng)知識(shí)體系，理解了包裝盒的物理壓強(qiáng)、數(shù)學(xué)上的原理結(jié)構(gòu)、包裝的歷史起源，融入新課程倡導(dǎo)的美育教育，打破了學(xué)科邊界，還原了學(xué)科知識(shí)間的連接，拓寬思維視角，是新課標(biāo)引領(lǐng)下的積極探索嘗