跨學科主題活動視域下的—以“新勞技動術教勞動育：新我和途機徑器人”為例

王麗麗 江蘇省南京市金陵匯文學校（小學部）

●案例背景

從《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》和《義務教育勞動課程標準（2022年版）》來看，信息科技中的跨學科主題“小型系統(tǒng)模擬”和“互聯(lián)智能設計”與勞動任務群中的“新技術體驗與應用”任務群有著密切聯(lián)系：“掌握一項新技術的使用方法，知道其工作原理，根據(jù)需要制作簡單的產(chǎn)品原型。”“初步具有親近新技術的情感和使用新技術進行勞動的意愿。”“在跨學科主題教學中樹立學生的勞動意識，滲透勞動教育理念，培養(yǎng)學生的勞動價值觀。”

因此，本文以信息科技中的控制系統(tǒng)“掃地機器人”為主題內(nèi)容，通過對比傳統(tǒng)勞動“掃地”和“掃地機器人”的工作原理，讓學生了解信息科技給人類生活帶來的便捷，并利用激光切割技術和開源硬件技術，制作掃地機器人的原型，利用設計算法、編寫程序，實現(xiàn)掃地機器人的控制系統(tǒng)。通過對本案例的學習拓展學生對勞動內(nèi)涵的認知，在創(chuàng)造性勞動的實踐中達到綜合育人的教育目標。

●案例實施

1.在情境中樹立勞動意識

師：看到“勞動”這個詞語，你想到了哪些畫面？

生1：打掃衛(wèi)生。

生2：做家務。

生3：班級里做值日生。

師：你們說的都是日常勞動中的清潔與衛(wèi)生勞動、收納與整理勞動以及服務性勞動中的志愿者服務勞動。

通過與學生的對話，教師了解了學生跨學科學習的起點—對勞動的認知。大部分學生基于已有的生活經(jīng)驗認為勞動就是打掃衛(wèi)生、做家務等，忽視了生產(chǎn)勞動中的新技術勞動。

師：（出示四年級寒假特色作業(yè)清單—春節(jié)前大掃除）大家都完成了嗎？

生：完成了。

師：年前掃塵是中國人的一項傳統(tǒng)勞動習俗，有著除陳布新的寓意。

假期中的一次勞動對學生來說很輕松，但如果每天都堅持勞動，則會感覺累、單調(diào)、浪費時間。在這個環(huán)節(jié)中一方面讓學生認識到勞動很快樂，另一方面讓學生意識到傳統(tǒng)勞動的艱辛，為引出新技術勞動工具—掃地機器人做鋪墊。

2.在對比中了解工作原理

師：（出示掃地機器人）別看它體積小，但它的功能很強大。它集掃地、簸箕、拖把于一體，你們家有掃地機器人嗎？掃地機器人能模擬人掃地的過程，仔細觀察，人是如何掃地的？

（情境再現(xiàn)：學生手持傳統(tǒng)勞動工具打掃衛(wèi)生）

師：她剛才發(fā)現(xiàn)垃圾，走過去，掃起垃圾，放進簸箕，眼睛環(huán)視四周有沒有障礙物。這一系列的過程是由大腦來控制的，那掃地機器人呢？

生1：掃地機器人是在巡走過程中隨機清掃垃圾。

生2：它用輪子滑過去。

生3：利用毛刷和滾刷掃起垃圾。

生4：垃圾儲存在下方的真空泵里。

生5：掃地機器人利用前方的傳感器來判斷前方是否有障礙物。

師：掃地機器人的大腦是？

生：主控板。

師：掃地機器人是由誰造出來的？

生：人。

師：是的，掃地機器人是人類勞動升級的產(chǎn)物，人不僅制造了機器人，在后期使用時，人還要負責操控機器人。

3.在制作中體驗信息科技

在這個環(huán)節(jié)學生要動手操作：用激光切割機切割出掃地機器人的外形（如圖1）；三人一組合作，動手組裝掃地機器人；掌握超聲波傳感器的使用方法；借助流程圖分析掃地機器人的算法；在編程星空軟件中編寫程序；為機器人設計名字，利用畫筆、超輕黏土美化機器人（如圖2）。最終，讓機器人實現(xiàn)以下功能：避開障礙物、把垃圾收集起來。

圖1

圖2

師：你們的機器人能完成任務嗎？還需要做哪些改進？

生1：它會碰到墻壁，需要在前后左右都安裝超聲波傳感器。

生2：在左邊的墻角時，它不知道往右轉彎。

生3：超聲波傳感器的位置不對，測不到前方矮一點的物體，要降低超聲波傳感器。

生4：它不能看到垃圾，能不能裝個攝像頭試試？

師：你們發(fā)現(xiàn)了掃地機器人的不足，提出的改進意見非常了不起。目前，市面上的掃地機器人成品也無法解決精準發(fā)現(xiàn)垃圾的問題，利用開源硬件我們可以解決部分問題，但像精準定位問題，還有待你們繼續(xù)努力去攻克。

從程序、外觀、功能等方面來改進新技術勞動工具“掃地機器人”，讓它能解決測試中遇到的問題，如碰到墻不知道左轉右轉問題、不能掃到邊角問題、不能精準定位垃圾問題，在改進中提升學生綜合利用知識創(chuàng)造性解決問題的能力，提高掃地機器人的勞動效率。

師：新技術勞動工具和傳統(tǒng)勞動工具，究竟誰更牛？我們來一場人機大戰(zhàn)，PK一下。（教師布置比賽場地，一位學生用掃把、簸箕參賽，另一位學生用自制的掃地機器人參賽）

學生思考問題：①誰更牛？②和比賽前，你心里猜的結果一樣嗎？③哪些因素導致這樣的結果？④如果改變勞動的環(huán)境，掃地機器人會反敗為勝嗎？為什么？

師：我們的比賽結果是？

生：人更牛。

師：和你預期的一樣嗎？是什么原因導致出現(xiàn)這樣的結果？為什么會這樣？

生：因為它看不見垃圾，不能像人一樣快速地掃垃圾。人一下能掃很多，機器人一次只能掃一點。

師：這也是機器人有待改進的地方。但如果把場地變大一些，如操場，那機器人就會獲勝。

生：如果把比賽的場地變?yōu)楹溯椛涞膱龅兀艘┲雷o衣一點點掃，運用機器人就會更合適。

師：為什么呢？

生：因為人會疲憊，機器人只要有電，就會一直工作。人對勞動的環(huán)境有一定的要求，而機器人沒有。

師：過冷過熱的環(huán)境人會不舒服，為什么機器人沒有？

生:因為機器人是機器，是沒有感受的。

師：機器人是對我們?nèi)祟悇趧拥哪７潞蛷娀且环N程序，它不具備主觀意識，這是它的優(yōu)點，也是它的缺點。正是因為它不能思考，所以機器人需要我們協(xié)助它去更新，去完善。

學生通過改進、測驗新技術工具，并和傳統(tǒng)勞動工具的勞動效率進行對比，獲得豐富的勞動體驗。

4.在辯論中樹立勞動觀念

師：新技術勞動工具已經(jīng)走進我們生活的方方面面，像今天所學的掃地機器人、馬路上的自動掃路機、工廠里的自動生產(chǎn)機器人，它給我們的生活帶來了哪些變化？

生1：在田地里，讓機器人去勞作、去澆水，農(nóng)民伯伯就可以休息。

生2：在圖書館分書、還書是一件很煩瑣的事情，用機器人來操作就能提高勞動效率。

師：新技術勞動工具解放了我們的雙手，空出了我們的時間，提高了我們的效率，讓我們有更多的時間去提升自我，做自己想做的事。那人類是不是就可以躺平，不需要勞動了呢？

生：我們還要和機器人一起勞動，機器人不是那么完美。

師：對啊，我們也不能懈怠，要讓我們的大腦和雙手動起來，不斷地創(chuàng)新使用和改進新技術勞動工具。

教師引導學生正確看待新技術勞動給現(xiàn)實生活帶來的變化，辨析人和新技術勞動工具之間的關系，理解勞動創(chuàng)造美好生活的道理。

教師將新技術勞動與具體的勞動項目相結合，在勞動項目中融入智能化因素，引導學生思考如何升級當下的勞動。學生在應用中加深了對新技術勞動的理解，擴大了對勞動內(nèi)涵的認知。

●案例反思

在“新技術勞動：掃地機器人”跨學科主題式教學中，教師提前預設學生學習需要的技術支持和知識儲備，明確小組內(nèi)的人員分工，為跨學科主題學習做好資源支持和活動準備。本教學案例充分發(fā)揮了學生的主體性、積極性和創(chuàng)造性，綜合運用多學科知識，真正讓學生做到了知行合一、學創(chuàng)融通、手腦并用、體腦結合，既能落實信息科技核心素養(yǎng)，又培養(yǎng)了勞動素養(yǎng)。當然，在實施跨學科主題教學時，筆者也遇到了一些困惑，但在邊教邊解惑的過程中對跨學科主題式學習也有了更深的認識。

1.選擇跨學科主題學習的主題

疑問：如何確立有價值的跨學科主題？教師自定跨學科主題還是選擇課標提供的活動主題？在開展跨學科主題教學時一定要堅持學科立場，還是隱性融合？

本案例是跨信息科技學科與勞動學科的主題學習，在確定學習主題時，筆者先翻閱了兩門學科的課標，找到可融合的契合點。在勞動課標中，對“新技術體驗與應用”任務群的內(nèi)容給予了清晰的描述：“選擇1、2項新技術，如三維打印技術、激光切割技術、智能控制技術等，初步進行勞動體驗與技術應用。熟悉某項新技術的主要功能及簡單的使用方法。感受新技術在提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質量及創(chuàng)造性解決問題等方面的重要作用，感受現(xiàn)代勞動中的創(chuàng)新精神?！痹谛畔⒖萍颊n標中有這樣的描述：“通過分析典型應用場景，了解計算機可用于實現(xiàn)過程與控制，能在實驗系統(tǒng)中通過編程等手段驗證過程與控制系統(tǒng)的設計。從智能家居中提取算法問題作為教學實例，學生通過閱讀理解、修改運行等體驗計算機程序，設置和調(diào)整參數(shù)，觀察討論，執(zhí)行驗證程序?！?/p>

環(huán)節(jié) 問題鏈 學習成果1.在情境中樹立勞動意識 1.勞動是什么？2.如果讓你天天勞動，你能堅持嗎？2.在對比中了解工作原理 1.掃地機器人是如何工作的呢？2.掃地機器人是由誰制作出來的？3.在制作中體驗信息科技 1.利用開源硬件和激光切割板組裝一臺掃地機器人2.為掃地機器人編寫程序4.在辯論中樹立勞動觀念 1.有了掃地機器人，我們是否可以不勞動了？2.勞動還是什么？

通過以上課標描述，筆者結合學校現(xiàn)有的教學裝備“掃地機器人”、日常勞動任務群中“清潔與衛(wèi)生”中的掃地勞動，以及學校的開源硬件設備，將研究主題鎖定為“新技術勞動：掃地機器人”。

2.制訂跨學科主題學習的目標

疑問：每門學科都有系統(tǒng)的知識體系，有自己的學科特色。那么，跨學科主題式教學是否也有一個系統(tǒng)的知識體系呢？除跨學科主題式教學涉及的學科知識目標外，跨學科主題學習是否也應有自身的目標，如合作、交流、表達等？

跨學科主題學習的出發(fā)點是學習目標的確立。教師首先要明確帶學生到哪里去，才能設計學習過程帶學生去。不同于學科內(nèi)的學習目標，跨學科主題的學習目標更具有綜合性、連貫性。筆者圍繞“認識掃地機器人—制作掃地機器人—改進掃地機器人—討論掃地機器人”這幾個維度展開，依次描述學習要達成的目標。

3.確定跨學科主題學習的實施途徑

疑問：豐富的跨學科主題活動時間會較長，如何在有限時間內(nèi)完成相關活動？如何區(qū)分主題教學中的多學科和跨學科？兩位教師一起上課，還是一位教師上課？

在“雙減”后，筆者所在學校的每位教師都可以開設自己的社團。每周兩次社團課，再加一節(jié)信息科技課，三節(jié)課時恰好能一完成一次完整的跨學科主題教學活動。

有的主題教學圍繞一個關鍵詞，從多學科展開，如“長征”，語文學科讀長征，數(shù)學學科量距離，美術學科畫人物，音樂學科拍戲劇。而跨學科學習，則是為了完成一個主題，綜合利用多學科知識而開展的學習。

如果涉及專業(yè)性較強的跨學科主題，如教學水果樂器的演奏，即為音樂課和信息科技課的跨學科，則需要兩位教師同時上。信息科技教師教會學生利用水果和開源硬件制作鋼琴，調(diào)出七個基本音，樂譜、節(jié)奏的教學就需要由音樂教師來完成。

4.跨學科主題教學中的評價問題

疑問：評價讓學生的實踐水平和學習質量得到及時反饋，那么在跨學科主題教學中，如何評價才能看到最真實的成長？

問題鏈能串起學科間的知識點，是落實核心素養(yǎng)的有效抓手。教師根據(jù)教學環(huán)節(jié)梳理教學中的問題鏈，形成跨學科主題學習方案評價單（如上表），讓學生以小組為單位對學習中的表現(xiàn)進行評價。另外，還可以根據(jù)學生的作品進行表現(xiàn)性評價，從外觀、結構、功能三方面判斷是否達到預期的效果。