運用學習支架開展跨學科項目化學習的實踐及思考

摘? ? ? 要 運用學習支架開展跨學科項目化學習是行之有效的教學策略。實踐表明，在跨學科項目化學習中設計“任務驅動”“問題決策”“交流評估”等學習支架，可讓教師教學的指向性更強，學生學習的路徑更有序，使得知識的迭代遷移、能力形成等現象更容易發生。

關 鍵 詞 物理教學? 學習支架? 跨學科學習? 項目化? 耳機設計

引用格式 歐陽映.運用學習支架開展跨學科項目化學習的實踐及思考[J].教學與管理，2023（22）：45-48.

義務教育課程方案和課程標準（2022年版）要求每一門學科設立跨學科主題學習活動，聚焦各類較復雜且依靠單學科無法解決的系統性問題?；谡J知心理學理論，合理設計和應用學習支架，系統規劃有意義的跨學科項目化學習活動，可以減少學生在項目化學習中的盲目性，讓學生經歷真真切切的學習體驗，感受運用多學科知識、技能、思想方法等協同解決問題并提升綜合素養的價值和意義[1]。

一、結合學生問題，確定項目內容

跨學科項目化學習是聚焦一個源自現實世界有意義的問題，將問題轉化為探究項目主題，運用兩種或兩種以上學科的觀念和知識對主題持續探究，形成觀念物化的產品，由此發展跨學科理解及核心素養的課程[2]?？鐚W科項目化學習與日常生活、工程實踐、及社會熱點問題密切相關。學生在日常生活、社會實踐中時常會提出一些千奇百怪的問題。教師可以有意識地將這些問題收集起來，形成問題“蓄水池”，并以這些“問題”為起點，以項目活動為媒介，讓學生整合多學科的知識和方法去探尋和解答疑惑。同時，項目也要重視學生在問題解決過程中的情感體驗，比如體會對民族、國家、世界所面臨的真實問題的關懷和責任。

“耳機降噪設計”項目緣起于學生的問題“蓄水池”[3]，拓展至市場上熱賣的耳機產品和技術。我校學生曾提出物理問題：“多個聲音疊加在一起，聲音的響度一定會加強嗎？”事實上大部分聲音疊加后響度會增強，但某些特殊的反相聲波疊加后會相互抵消，起到消音的效果。這就是當前智能降噪耳機所采用的主動降噪技術原理。從技術原理到形成耳機產品，其間都需要經歷哪些環節呢？學生對工業設計流程了解甚少，這些缺失導致學生的學習和解決生活實際問題之間產生“裂縫”?！岸鷻C降噪設計”跨學科項目化學習正是為修補這些“裂縫”而設計的。該跨學科項目融合了物理學、社會學、美學、數學、勞動課程等多學科內容，注重培養學生的工程思維和工匠精神，提高學生欣賞、審美、移情能力，倡導團隊合作、開拓創新。

二、設計學習支架，探索實施路徑

跨學科項目化學習需要依托項目任務的探究情境，基于各個學科的內在聯系實現整合[4]。沒有問題鏈的學習設計，難以吸引學生完成挑戰性任務；學科之間缺乏有效交叉滲透的“拼盤式”課程，難以有效激發學生的創造性思維。在學習支架的支持下，教師教學的指向性更強，學生學習的路徑更有序，使得知識的迭代遷移、能力形成等現象更容易發生。

1.搭“任務驅動”學習支架，統整學科內容

設計項目任務是項目化學習中的重要環節，項目任務需要依據項目學習目標來確定。項目需要以真實任務為驅動，從現實生活的實際需求出發，讓學生經歷完整的探究實踐過程，獲得接近現實的項目活動體驗。項目任務應是有序的、聚合的，并指向跨學科的“大概念”。

教師需要梳理并針對跨學科項目中的“大概念”，設計適切的“任務驅動”學習支架，將多學科整合在一起，產生整體性、全景化的學習內容，構建更加開放融通、更有意義的學習路徑。學習支架作為教師、學習內容、學生三者的聯結紐帶，教師在設計學習支架時，需要充分協調和平衡學生認知和學習內容之間的關系：要基于學生的認知最近發展區，對學習內容和活動進行系統規劃，關注聯系、指向發展、有機解構與整合原本的學習任務，輔助學生將靜態的、書本上的知識轉化成動態的、問題解決的方法和策略，讓學生在龐雜的項目活動中撥開“云霧”，收獲到連續、有意義的學習經歷，從中體會和領悟學科共通的核心概念，并逐步實現能力的遷移。

“耳機降噪設計”項目針對“設計”大概念，提出“作為一名耳機設計師，如何為用戶設計一款舒適、高品質的耳機”這一驅動性問題，圍繞“設計思維”過程搭建“任務驅動”學習支架，系統規劃項目的學習流程（如圖1）?！霸O計思維”學習支架基于學生的原有認知水平，統整物理學、社會學、美學、數學、勞動課程等多學科知識，從解決設計任務的實際需求出發，梳理各個環節的關鍵任務。在學習支架的引導下，學生首先親身體驗耳機用戶的聆聽需求，尋求共鳴；然后通過分析耳機、剖析任務，思考產品結構與技術之間的關系，確定需要解決的技術問題；再進一步調查和訪談耳機用戶，初步構思，明確市場定位；進而展開頭腦風暴，設計創意方案；最后依據設計方案，制作耳機模型并測試優化。項目在“任務驅動”學習支架的統整和聯結下，關于“設計”“系統”“資源”“因果”等抽象概念逐漸變得生動形象起來。隨著項目的推進，學生的學習熱情也不斷被激活。

2.搭“問題決策”學習支架，構建專家思維

跨學科項目化學習要求學生像現實世界中的科學家、工程師、數學家、外交官、新聞記者等那樣，遇到真實問題時，能夠創造性地思考和解決問題。專家們往往能夠準確、快速地找到解決問題的方法或途徑。有效應用學習支架幫助學生逐步構建“專家思維”，學會像專家一樣思考，就顯得特別重要。如果學生“建構了專家思維，那么就在學校教育和現實世界、現在和未來之間搭建了一座堅固的橋梁，專家思維是可以從學校教育遷移到現實世界的”[5]。學習支架就是需要破解專家思維“密碼”，即專家是基于“哪些程序”產生了這樣的思考。

（1）圖表梳理問題鏈，全方位思考并決策

學生在跨學科項目化學習中的會遇到錯綜復雜的問題。運用圖表直觀、明了地呈現復雜問題之間的邏輯關系，可以幫助學生多角度、多層次、全方位地思考和解決問題。在設計領域，作為設計師僅僅考慮美學因素做出決策是遠遠不夠的，良好的設計需要考慮用戶、概念、結構、運作之間的關系，一個維度的決策改變必將會影響其他維度。設計是在決策時需要從系統的角度思考和取舍[6]。在“耳機降噪設計”項目中，學生會面臨諸多問題決策障礙，其中“設計決策”障礙尤為突出。項目起始階段，學生對“設計決策維度”的認識比較粗淺，甚至有學生簡單地認為“設計”就是畫一張設計圖，和美術畫圖相差無幾。為幫助學生系統地作出設計決策，成為一名“合格”的耳機設計師，項目以巴萊克斯的設計決策五邊形[7]（如圖2）為原型設計學習支架，通過問題鏈引導探究活動，指引學生從設計決策的五個維度思考和開展耳機模型設計。

“耳機降噪設計”項目中的各個課時對設計決策領域的五個維度各有側重，并依據設計決策設置問題鏈引導學生實踐探究，逐步加深學生對設計決策的五個維度在產品設計中的價值認同（見表1）。

“耳機是什么”是學生知識能力建構的第一課時，設計了三個子問題引導學生轉變角色，從工業設計師的角度思考設計的維度，并引導實踐拆解耳機“黑箱盲盒”、探究耳機零部件的功能，初步體會設計決策領域中“技術的”“結構的”在產品設計中的重要意義和價值?！岸鷻C為誰設計”承接上一節的內容，側重引導學生思考市場用戶需求對設計概念的影響?！岸鷻C產品分析”則引導學生充分考慮設計決策領域的五個維度，加深學生對客觀市場規律的理解，考慮和技術發展的相關收益和成本問題，為接下來的耳機產品設計做知識儲備?！岸鷻C產品設計”需要學生在實踐中充分考慮設計決策的五個維度進行產品設計，同時耳機產品設計方案的評價標準也圍繞設計決策的五個維度，從外觀（審美的）、材料設備（技術的）、人體工學（結構的）、成本（市場的）、創意（概念的）等方面行評價。在設計問題決策學習支架的引導下，學生從問題開始進行思考，并在實踐中不斷嘗試和運用設計師思維去尋找答案。

（2）利用可視化工具，多維度獲取信息

可視化是利用計算機圖形和圖像處理技術，將數據轉換成圖形或圖像在屏幕上顯示出來，再進行交互處理的理論、方法和技術[8]。可視化工具即為計算機圖形數據處理工具或類似的數據信息圖像顯性化工具。在跨學科項目化學習中，可以借助可視化工具的圖形化手段，清晰直觀地表達信息，幫助學生從抽象的概念或龐雜的數據中獲取形象的、具體的、有價值的信息。

在“耳機降噪設計”項目的“耳機為誰設計”一課中，學生需要確定所設計的耳機類型以及相應的市場營銷策略。應用可視化工具——用戶移情圖作為學習支架，引導學生以耳機用戶需求為出發點設計調查問卷，深入剖析消費者特征。用戶移情圖最早是由Xplane公司開發設計的一個可視化工具，通過分析用戶的以下六個關鍵點：所看、所聽、所想、所做、所愛、所厭，從而獲得越來越豐盈的用戶形象。然后學生再利用“問卷星”制作網絡調查問卷，通過微信發放并回收問卷，初步收集用戶信息。“問卷星”即問卷系統，具有網絡問卷收發便捷、問卷數據信息統計可視化等優勢。學生從問卷星的可視化統計數據——“詞云圖”中提取七個關鍵信息點作為用戶體驗評價的七個維度，即“外觀感受”“降噪體驗”“音質表現”“連接體驗”“延遲測試”“續航表現”“價格定位”，進而設計耳機用戶訪談提綱中的主要問題。然后各小組通過調查和訪談，獲取了足量的用戶資料，在此基礎上充分討論并確定需要設計的耳機類型和功能，突出耳機產品設計創意與用戶需求的匹配程度。

各小組經調查、訪談研討確定耳機目標用戶及耳機類型（見表2），從中可以發現有些同學的想法很有創意。比如“彩虹之上”小組，他們調查發現，有的用戶會選擇頭戴式耳機，包裹性更好、降噪效果更理想；有的用戶會選擇入耳式耳機，體積小巧，便于攜帶。因此他們想設計一款頭戴式、入耳式可切換的智能耳機，讓所有的人都可以選擇他們所設計的耳機產品。他們所預設的耳機類型是一種“組合體”，設計突破了選擇入耳式或者頭戴式耳機的思維定式。盡管這個創意耳機的模型制作遇到了很多困難，最終的耳機模型較現實的高端耳機產品有一定的差距，但是他們耳機概念產品的創意設計還是非常值得鼓勵的。也正是這些“差距”的存在，讓他們更加深刻地體會到從“設計”到“產品”形成過程的不易，學會珍惜和愛護他人的勞動成果。

3.搭“交流評估”學習支架，激發創新意識

“交流評估”是跨學科項目化學習中不可或缺的一環，學生從交流評估活動中進行比較、分析，體會每個小組在學習過程和項目成果上的優勢和不足，促進項目成果的更新和迭代。在跨學科項目化學習中應用適當的“交流評估”學習支架，不僅可以幫助學生檢查、診斷、甄別產品的優劣，還以可幫助學生發現、設計新的創意產品，質疑、挑戰那些陳舊的事物，激發學生的創新意識。教師在評價學生的想法和創意時，不能只是傾向于獎勵“正確”的答案，而“不同”的答案也同樣需要鼓勵，因為這些“不同”可能正是創造性思維和行動的“果實”。

在“耳機降噪設計”跨學科項目中，物理、美術、工程、社會等多學科的交叉融合、擴展延伸為學生學習創造力萌發提供了沃土，團隊協作、交流評估的工作模式為學生創新意識的產生提供條件，而清晰、有效的“交流評估”學習支架則能夠為學生的創新思維提升助力。學生的一個偶然想法或機遇往往會引發一個更好的創意，“耳機降噪設計”項目學習活動中利用好“交流評估”學習支架則可以提高這些“偶然性”發生的幾率。比如，在交流評估活動中應用了一系列的“項目評價量表”，包括“耳機設計方案評價標準”“耳機模型創建評價量表”“耳機產品介紹評價量表”等。在比較分析各小組的耳機設計方案時，應用“旋轉木馬”學習支架，將各小組的設計方案都張貼在墻上，讓組員們像玩“旋轉木馬”游戲一樣行動起來，每位成員輪流利用便簽貼對墻上的設計方案提出意見和建議。組員匯總后修改本小組的耳機設計方案，再次交給同學們評估。“旋轉木馬”的交流評估方式，讓學生有更多的自主思考、自主評價的時間和空間，能夠更有效地發散學生的思維，產生更多有關耳機設計和制作的新想法和新認識。在這些激發創意的學習支架的引導下，學生進入到學習領域的無限空間，在不確定性中追求確定性。

三、反思設計策略，促進項目迭代

1.具體化：呈現細化的學習支架，引導自主學習

學習支架旨在引導學生暴露隱性思維，外顯學習方式。具體化、細致化的學習支架的體驗性、互動性更強，能夠引導學生自主學習。產品設計并不是一個線性的過程，而是在不斷地修正和完善中形成的。在“耳機降噪設計”項目中，學生經歷從設計概念到形成產品的完整過程，其間也必定會遇到重重困難。項目過程中師生共同設計了系列“項目評價量表”作為交流評估活動的學習支架，同時細化評價量表的各項指標，伙伴們依此相互切磋琢磨、精益求精，主動調整和優化作品的設計和制作。在應用“旋轉木馬”學習支架前，老師也需要跟學生們清晰地交代“旋轉木馬”評估活動的游戲規則，讓學生能夠課后積極主動思考并參與活動。

2.螺旋式：不斷推進學習支架內化，引導遷移運用

教師在實施跨學科項目的過程中，需要將學習支架不斷融入學習內容和探究活動，啟發學生自悟。在“耳機降噪設計”項目入項階段，教師發現學生缺乏工程設計相關知識，于是就圖文并茂地介紹了巴萊克斯的設計決策五邊形，同時還安排了一些有關設計決策的討論活動，將抽象的“問題決策”學習支架具體化、形象化，幫助學生建立對設計決策五邊形的初步認識，為學生后續進行耳機設計做好鋪墊。在項目實施階段，各有側重地把設計決策的五個維度進一步融入到拆解耳機、調研耳機、設計耳機、制作耳機、評估耳機等探究學習活動中，通過前后聯動、螺旋遞進、不斷滲透，引導學生吸收內化，從而實現遷移運用。

跨學科項目化學習是關于知識、生活和個體經驗情感的整體性學習，項目中比較棘手的問題往往需要應用多元化的學習支架，以幫助學生實現知識內化，促進問題解決。在項目課程的起始階段，就應根據學生的當前認知水平，預判學生可能遇到的問題，并設計學習支架，提供方法指導；在項目實施的過程中，需要根據學生的認知發展變化，不斷調整和降低學習支架的支持程度，逐漸使學生能夠獨立完成任務、解決問題。

參考文獻

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【責任編輯? 孫曉雯】