跨学科主题学习的设计与实施

【摘要】构建数字化学习环境、实施跨学科主题教学是落实新课程教育理念的重要途径。基于问题支架的教学模式将有效聚合链接学科知识的力量，以培养新时代具备文化底蕴、科学素养的全面发展的人。本文通过具体案例呈现了实施跨学科主题学习过程中的项目分析与导入、数字化探究与实践、展示分享与交流等环节，以期为广大教师开展跨学科主题教学研究提供些许借鉴。【关键词】跨学科课程；数字化学习；问题支架；工程思维跨学科主题教学是将学生生活经验提高到科学高度的通道，践行通过创建、设计、生成真实世界问题的解决方案来推动创新的主张[1]，并以攻破现实世界的问题作为集成学科的课程切入点，引导学生将现实生活背景与孤立的概念知识建立连接，这种学习方式将改变学生对周围环境的行为，影响学生的内部表征和对现实世界的理解。义务教育新课标倡导跨学科主题学习，信息科技既是学习环境也是探究工具，更是表达和创作的手段，是实施跨学科学习的一块宝地。跨学科主题“包罗万象”项目概述“包罗万象”包装设计与制作项目，以学校“蔷薇绽放毕业在即”为项目的真实情境，选取纸质包装盒作为项目成果的形式，设计了跨科学、技术、工程、艺术和数学等多个学科领域的课程学习内容，包括包装的历史演变、艺术样式、文化意涵、材料结构及设计制作手段等。其中，信息科技依托数字化设计工具软件“包装魔术师”，为跨学科学习的探究、设计、制作和分享提供全方位的支持，丰富学生的数字化学习与实践经验，促进跨学科思维的形成和发展。课例教学目标跨学科教学遵循STEAM教育理念，融合了科学、技术、工程和数学等多学科的方法。学生在跨学科学习过程中除了要认识到不同学科之间的相似性，打破学科壁垒，还可以在综合课程中完成任务挑战，提高参与度，培养学生站在不同的学科视角思考问题的意识。其具体教学目标如下。S（科学）目标：了解包装盒材料在运输过程中的缓冲作用，认识不同盒型的结构特性。T（技术）目标：能熟练使用包装魔术师软件选择盒型，调整参数，掌握分面贴图的方法，理解图层的含义，能熟练调节图层，完成作品设计，并掌握3D视图的相关操作。A（艺术）目标：通过欣赏信封案例，提升学生感受美、理解美、设计美的能力，能自行设计出既贴合主题又美观的信封作品。E（工程）目标：掌握工程设计的基本流程，理解材料折叠后的内损、外增的概念，培养学生实现材料最大化利用的意识，借助骨架透视图培养学生的工程思维。M（数学）目标：培养学生的3D立体思维能力，在理解相关概念的基础上推理尺寸类型之间的数量关系。纸盒包装实施案例1.项目分析与导入本节课程以信封的设计制作为子项目贯穿课程内容，为大项目“蔷薇花下”包装设计与制作奠定基础。教师先展示包装魔术师的多样化盒型作品的3D动画，以激发学生利用软件设计作品的兴趣。学生投票选出最喜欢的作品，根据描述总结设计包装盒要具备的要素和功能。以蔷薇花开、学子毕业、校园印象、教师寄语为课程切入点，对比市面上的信封与学校的专属信封，思考这两種信封适用于该情境时有何不足之处，小组讨论送给初三学子的留念信封应该如何设计，拟定初步设计方案。2.数字化探究与实践（1）选定信封样式，调整尺寸。已有研究表明，问题支架对促进学生理解抽象的科学知识具有积极作用[2]，旨在调动学生挑战解决问题的内在驱动力，把问题作为学生深化认知能力的桥梁。本活动通过构建阶梯性学习支架，由易入难，层层递进，引导学生通过数学原理探秘理解“内损”“外增”的工程概念，借助数字化工具调节各项参数，寻找概念间的联系，发挥跨学科课程的优势开拓数学思维。学生落实设计方案，使用数字化工具选择贴合小组设计风格的信封样式，并调整信封尺寸。（2）给信封贴图美化。通过赏析信封案例的出彩元素，培养学生全局规划设计的意识。初二年级学生具备图像处理基础能力，将分面贴图与整面贴图的学习以导学单的形式下发给学生，如表1所示，采取导学驱动式教学，以探究问题为阶段性目标，改变技能训练式的教学方式，激发小组协作的力量。小组成员按设计流程协作探究美化信封，渲染三维视图。（3）批量化制作信封。当设计完成后学生面临一项实际的工程问题，即在限定的纸张材料约束下，如何实现材料的最大化利用，学生需要考虑数学、技术、科学等知识转换资源实现最优解，数字化工具可发挥算法优势，根据设置需求提供多样化的排版方案，学生在实现手动排版时，排版方案大多如图1左侧所示，很少有学生考虑到夹缝空间。通过设置手动排版活动，培养学生系统分析与权衡的筹划性思维，对比“包装魔术师”的一键排版功能，帮助学生打破思维惯性，感受数字化工具强大的运算能力。数字化工具不仅是为艺术创作提供技术支持，而且从元素设计、分享协作、打印输出等全方位构建数字化生态环境，实现跨学科教学，培养学生的工程思维，落实STEAM教育目标。3.展示分享与交流学生分析在作品设计时遇到的问题以及解决方案，梳理包装盒设计制作的流程。根据小组策划方案选择任务一中添加的信封素材，使用教师提供的扩展素材或者搜索相关素材完成信封设计作品，打印作品并分享交流。小组讨论确定“蔷薇花下”项目包装盒的类型、尺寸、设计理念等，撰写包装盒策划案。教学反思本课借助数字化设计工具，围绕生活中最常见的包装盒实施跨学科主题学习，有效落实了学科核心素养，将工程思维整合嵌入到学习过程中去，学生在设计制作包装盒过程中不断调动知识体系，理解了包装盒的物理压强、数学上的原理结构、包装的历史起源，融入新课程倡导的美育教育，打破了学科边界，还原了学科知识间的连接，拓宽思维视角，是新课标引领下的积极探索尝