創客教育中的跨學科學習

摘要：創客教育通過項目實踐解決指向真實世界的問題 ，跨學科學習是必然途徑。創客教育中的跨學科學習要避免簡單的 “學科拼盤 ”“網絡搜索 ”等誤區。同時 ，可采用 “5W模型 ”，提出跨學科項目 ;借助關鍵問題 ，引發跨學科思維 ;在關鍵節點上 “駐足 ”，讓跨學科學習 “慢下來 ”。

關鍵詞 ：創客教育 ;跨學科學習 ;跨學科項目 ;跨學科思維

一、創客教育需要跨學科學習的加持

創客教育因其自由開放、創新創意、探究體驗的教育理念 ，受到廣大中小學生的熱愛。我校創客社團的學生通過一段時間的學習 ，創作了一批優秀的創客作品 ，比如 “噪音管理器”（見圖 1）、 “驅魔師護眼頭帶 ”（見圖 2）等。

這些作品的創作過程 ，涉及以下知識 ：人工智能 （人臉識別、語音識別等 ），物理 （測量、科學實驗的方法等 ），數學 （坐標系、空間的認識等 ），技術 （工程、迭代的思維等）。此外 ，還有語言表達和藝術的美觀、舒適感等等。也就是說 ，要完成這些作品 ，學生不僅要有信息科技學科知識 ———會算法、會編程、懂一點人工智能 ，還需要有物理、數學、語文、美術甚至更多學科領域的知識。

因此 ，跨學科學習是學生解決真實問題的迫切需求 ———不是 “自上而下的指令 ”，而是“自下而上的倒逼 ”;不是 “被動 ”的，而是 “主動 ”的。

創客教育強調人人都是創造者 ，世界在創造中發展。工業革命流水線的生產 ，使得社會分工越來越精細化 ，也催生了分科教學。然而 ，不可避免地 ，絕對的分科教學使學生變成儲存學科知識的 “水池 ”，教師則成為灌輸學科知識的 “水泵 ”，其結果必然使教學脫離思維 ，學生缺乏主動性、泯滅好奇心 ，學習淪為一項被動任務而非一種快樂。隨著智能技術的發展 ，人類社會迎來人機協同、跨界融合、共創分享的智能時代 ，這個時代需要創新能力和合作精神。這就要求我們變革教學 ，培育學生從生活中的真實情境中發現問題然后解決問題的能力。由于真實情境并非已經抽象好的學科模型 ，學生很難用單一學科的知識去解決錯綜復雜的現實問題 ，那么 ，必然要求學生綜合運用多個學科的知識、原理與方法進行跨學科學習。

二、創客教育中跨學科學習的應然樣態

所謂 “跨學科學習 ”，是基于跨學科意識 ，運用兩種或兩種以上的學科觀念以及跨學科觀念 ，解決真實問題的課程與學習取向。[1]跨學科學習強調學科思維的充分應用 ，要求學生像不同領域的學科專家一樣去思考 [2]，從而解決問題。創客教育中的跨學科學習要體現學生的主動性 ，但也不能一味 “放羊 ”。如果創客項目的完成從頭到尾是 “放羊式 ”的———從提出項目創意到項目需求分析、項目設計實施、項目優化迭代 ……都由學生完全自主 ，教師被隔離在 “局外 ”———這跟學生找幾個志同道合的小伙伴在家里搭搭積木、改造玩具沒有區別。創客教育中的跨學科學習 ，要求學生在實現項目創意的過程中 ，觸摸到不同學科的學科本質與學科原理 ，觸及學科核心思想 ，以期能夠用習得的學科思想方法去遷移解決其他的問題。簡單的 “學科拼盤 ”不是創客教育中的跨學科學習。例如 ，數學學科中用尺規作圖畫出一個圖形 ，后讓學生選擇一款電腦軟件繪制出相同的圖形 ，以鞏固對該圖形特性的認識。這里 ，信息技術只是做了技能層面的操練，計算機軟件作圖對于學生理解尺規作圖的原理沒有正向幫助 ，對于學生深入理解信息科技學科核心思想也并未有體現。那么 ，這樣的跨學科學習就是一種簡單的 “學科拼盤”，僅是課堂形式變得花哨了 ，卻徒增了學生的負擔。數學中稍復雜的平面圖形 ，在計算機中都是由多個 “基本圖元 ”通過 “多個圖層”疊加在一起組合而成的。跨學科學習應既涉及尺規作圖的核心原理 ，又充分彰顯信息科技學科 “層”的思想以及基本圖元的 “重用”思維。

簡單的 “網絡搜索 ”也不是創客教育中的跨學科學習。例如 ，在使用 “紅外線傳感器 ”設計 “智能樓道燈系統 ”的項目中 ，對于 “紅外線是什么 ”“人體會發出紅外線嗎 ”這些跨學科的知識 ，僅僅引導學生從生活常識出發 ，通過簡單的網絡搜索做膚淺閱讀 ，獲得常識化的理解 ，而漠視物理學科的理論基礎、學科思維方式與學科研究方法。這樣的學習也不是跨學科學習。

三、創客教育中的跨學科學習如何開展

那么 ，創客教育中應怎樣合理開展跨學科學習 ，以摒棄 “放羊式 ”的 “偽創客教育 ”？筆者經過多年的創客教育實踐 ，總結了以下三點經驗 ：

（一）采用 “5W模型 ”，提出跨學科項目

“創”就是創新 ，“創客 ”意思是勇于創新、努力將自己的想法變成現實的人。項目伊始，參與者往往會通過短暫的討論 ，達成一致，確立項目主題 ，而這個 “討論 ”就被稱之為 “頭腦風暴 ”。“頭腦風暴 ”本意是在座談或會議中打破常規、積極思考、暢所欲言、充分發表等 ，而此處將 “頭腦風暴 ”定義為 ———一種有組織的七嘴八舌。“頭腦風暴 ”要有深度 ，必須要有計劃、有組織 ，否則就是浪費時間 ，于事無益。而這里的 “組織 ”就要依靠 “5W模型”提供的腳手架 ，通過思維導圖 ，將 “Why———為什么做、What———做些什么、Who———人員分工、When———時序進度、 Which———哪些學科 ”這些問題 ，在動手做之前梳理清楚。這一模型可以讓學生很清楚地發現不足 ，催生主動學習 ，及時填補跨學科領域的空缺。

例如 ，“制作智慧農業溫室大棚 ”項目中 ，學生借助 “5W模型 ”發現 “環境對植物的影響”這一生物學知識的缺漏 ，通過跨學科學習，發現除了溫度、光線、空氣、水分、土壤等非生物因素 ，還有其他生物的影響 ，那么 ，后續項目設計搭建的時候 ，就要從這些因素出發去設計產品。可見 ，“5W模型 ”可以幫助預期項目成果 ，在項目分析、實施之前預先形成跨學科知識圖譜 ，打下項目順利開展的堅實基礎。

（ 二）借助關鍵問題 ，引發跨學科思維

關鍵問題是可以解答的、有啟發性的、起到媒介作用的問題。[3]首先 ，關鍵問題要具有一定的開放性。關鍵問題不是僅僅依靠書本或網絡媒介就能輕松獲得答案的問題 ，而是需要學生綜合運用所學知識技能進行思考、探究 ，可能需要轉幾個彎才能獲得答案的問題。它具有挑戰性 ，能激發學生的探究欲。其次 ，關鍵問題能夠打破學科壁壘 ，聯結多個學科領域的知識 ，需要用跨學科知識、跨學科方法、跨學科思維來解決 ，能引發學生的跨學科思考與實踐。[4]

例如 ，在“智能喚醒枕頭 ”項目中 ，為了在計時器計時結束之后 ，枕頭能順利 “振動 ”以喚醒睡懶覺的人 ，學生設計了一款 “連桿 ”結構（如圖 3所示）。

那么 ，此處教師可以提出的關鍵問題有 ：這個結構的原理是什么 ？為什么采用軟皮筋，而不是軟木棒 ？這個結構還可以應用在生活中的什么場景中 ？真實情境中 ，枕頭大約需要承受多大的力 ？真實情境中 ，每個舵機的扭力需要達到多少才能順利牽引枕頭振動？ ……這些關鍵問題帶有驅動性、引導性 ，能夠調動學生在物理等學科領域深入探究的積極性。對于關鍵問題 ，我們并不關注問題結果的 “對”或“錯”，而是重視學生尋找答案的過程 ，要求學生做好過程性的記載 ，將在探究過程中習得的相關領域知識在 “項目進度記載 ”表中記錄 ，并做全班交流。

值得一提的是 ，關鍵問題的提出需要不同學科領域教師的合力。因為一個學科的專職教師知識再豐富 ，也主要局限在本學科的專業領域內 ，即在本學科內可能有敏銳的專業眼光 ，能及時提出關鍵問題引發學生的學科思維。但是 ，在跨學科領域的知識水平就會不夠專業 ，這個時候就需要組建教師團隊 ，由多個學科的教師共同參與 ，在各自學科領域以特有的學科視角提出跨學科的驅動性關鍵問題。比如 ，我們的校本選修課鼓勵由多位不同學科的教師共同授課 ，多位教師不是輪流上課 ，而是全程參與。

（三）在關鍵節點上 “駐足 ”，讓跨學科學習“慢下來 ”

創客教育最終一定是指向物化的作品的，但是我們不能僅追求物化的作品本身 ，而應當注重過程中的收獲 ，去功利化 ，讓創客教育中的跨學科學習慢下來。當然 ，注重過程細節 ，同樣也會反哺創客作品的最終完成。 “慢下來 ”，指的是學生動 “手”之前 ，一定要動足“腦”，要充分調動思維 ，做好充足的預設和準備 ，那么 ，動 “手”的時候才可能提高效率 ，事半功倍。否則 ，學生有可能嘗試來、嘗試去，最后發現圍繞一個簡單的問題在原地打轉。因此，“慢下來”，看似浪費時間，實則節省時間。

例如，創客作品中的外形設計———激光切割。我收集了許多學生切割廢了的小盒子，不是相鄰兩個面的卡口鋸齒嚙合不了，就是盒子尺寸太大或太小;不是孔徑開錯位置，導致無法通過數據線，就是壓根兒忘記開孔……多次切割導致耗材的浪費。究其原因，在于學生急于求成，沒有測量準確或沒有對測量的數據進行 “二次校驗”，從而導致切割失敗，這也從一定程度上說明教師跨學科學習指導的缺位。

長度、直徑等是物理學中最基本的測量，精確測量具體數值的方法可以是直接測量，也可以是間接測量，常見的間接測量方法有累積法、替代法、平移法、滾動法等。工匠精神講求精益求精，學生不能因為追求速度快，就都使用“約估”的方法。況且，實際測得的數據還要加上切割的誤差，并留有一定的余量才能順利拼裝。因此，學生除了需要使用物理學中的科學測量方法并關注誤差，還要做好測量記錄和數據校驗。可以用數學中 “畫三視圖”的方式繪圖并記錄測得的數據，反復校驗核對;也可以是一位學生負責測繪，一位學生負責校驗，這樣避免個人思維定式。待到反復核對無誤以后，再動手制版雕刻，這樣可以大大降低切割廢品率。

可見，“慢下來”是磨刀不誤砍柴工。學習的結果固然重要，但是過程中的收獲亦不容小覷。在跨學科學習的關鍵節點上 “駐足”，慢下來，收獲的是考慮問題的全面性與精益求精的工匠精神，習得的是思維的廣闊性、批判性與深刻性，提升的是整體素養。

綜上所述，創客教育通過項目實踐解決指向真實世界的問題，跨學科學習是必然途徑。雖然跨學科學習在實踐層面尚處于探索階段，然而我們深信，通過一線教師的智慧與不斷努力，最終必會走向跨學科的綜合育人。

參考文獻：

[1]張華.跨學科學習：真義辨析與實踐路徑[J].中小學管理，2017（11）：21.

[2]張華.論理解本位跨學科學習[J].基礎教育課程，2018（22）：10.

[3]J.Bruner.Theproces of education [M].Cambridge：Harvard UniversityPres， 1960：40.

[4]孟璨.跨學科主題學習的何為與可為 [J].基礎教育課程，2022（11）：8.

（秦曉蘭，江蘇省錫山高級中學實驗學校。無錫市教學能手。曾獲江蘇省初中信息技術教學基本功大賽一等獎，無錫市初中信息技術評優課一等獎第一名。）