跨學科主題學習的設計與實施

趙惠美

【摘 要】構建數字化學習環(huán)境、實施跨學科主題教學是落實新課程教育理念的重要途徑。基于問題支架的教學模式將有效聚合鏈接學科知識的力量，以培養(yǎng)新時代具備文化底蘊、科學素養(yǎng)的全面發(fā)展的人。本文通過具體案例呈現了實施跨學科主題學習過程中的項目分析與導入、數字化探究與實踐、展示分享與交流等環(huán)節(jié)，以期為廣大教師開展跨學科主題教學研究提供些許借鑒。

【關鍵詞】跨學科課程；數字化學習；問題支架；工程思維

【中圖分類號】G434? ?【文獻標識碼】B

【論文編號】1671-7384（2023）08-067-02

跨學科主題教學是將學生生活經驗提高到科學高度的通道，踐行通過創(chuàng)建、設計、生成真實世界問題的解決方案來推動創(chuàng)新的主張[1]，并以攻破現實世界的問題作為集成學科的課程切入點，引導學生將現實生活背景與孤立的概念知識建立連接，這種學習方式將改變學生對周圍環(huán)境的行為，影響學生的內部表征和對現實世界的理解。義務教育新課標倡導跨學科主題學習，信息科技既是學習環(huán)境也是探究工具，更是表達和創(chuàng)作的手段，是實施跨學科學習的一塊寶地。

跨學科主題“包羅萬象”項目概述

“包羅萬象”包裝設計與制作項目，以學校“薔薇綻放 畢業(yè)在即”為項目的真實情境，選取紙質包裝盒作為項目成果的形式，設計了跨科學、技術、工程、藝術和數學等多個學科領域的課程學習內容，包括包裝的歷史演變、藝術樣式、文化意涵、材料結構及設計制作手段等。其中，信息科技依托數字化設計工具軟件“包裝魔術師”，為跨學科學習的探究、設計、制作和分享提供全方位的支持，豐富學生的數字化學習與實踐經驗，促進跨學科思維的形成和發(fā)展。

課例教學目標

跨學科教學遵循STEAM教育理念，融合了科學、技術、工程和數學等多學科的方法。學生在跨學科學習過程中除了要認識到不同學科之間的相似性，打破學科壁壘，還可以在綜合課程中完成任務挑戰(zhàn)，提高參與度，培養(yǎng)學生站在不同的學科視角思考問題的意識。其具體教學目標如下。

S（科學）目標：了解包裝盒材料在運輸過程中的緩沖作用，認識不同盒型的結構特性。T（技術）目標：能熟練使用包裝魔術師軟件選擇盒型，調整參數，掌握分面貼圖的方法，理解圖層的含義，能熟練調節(jié)圖層，完成作品設計，并掌握3D視圖的相關操作。A（藝術）目標：通過欣賞信封案例，提升學生感受美、理解美、設計美的能力，能自行設計出既貼合主題又美觀的信封作品。E（工程）目標：掌握工程設計的基本流程，理解材料折疊后的內損、外增的概念，培養(yǎng)學生實現材料最大化利用的意識，借助骨架透視圖培養(yǎng)學生的工程思維。M（數學）目標：培養(yǎng)學生的3D立體思維能力，在理解相關概念的基礎上推理尺寸類型之間的數量關系。

紙盒包裝實施案例

1.項目分析與導入

本節(jié)課程以信封的設計制作為子項目貫穿課程內容，為大項目“薔薇花下”包裝設計與制作奠定基礎。教師先展示包裝魔術師的多樣化盒型作品的3D動畫，以激發(fā)學生利用軟件設計作品的興趣。學生投票選出最喜歡的作品，根據描述總結設計包裝盒要具備的要素和功能。以薔薇花開、學子畢業(yè)、校園印象、教師寄語為課程切入點，對比市面上的信封與學校的專屬信封，思考這兩種信封適用于該情境時有何不足之處，小組討論送給初三學子的留念信封應該如何設計，擬定初步設計方案。

2.數字化探究與實踐

（1）選定信封樣式，調整尺寸。已有研究表明，問題支架對促進學生理解抽象的科學知識具有積極作用[2]，旨在調動學生挑戰(zhàn)解決問題的內在驅動力，把問題作為學生深化認知能力的橋梁。本活動通過構建階梯性學習支架，由易入難，層層遞進，引導學生通過數學原理探秘理解“內損”“外增”的工程概念，借助數字化工具調節(jié)各項參數，尋找概念間的聯(lián)系，發(fā)揮跨學科課程的優(yōu)勢開拓數學思維。學生落實設計方案，使用數字化工具選擇貼合小組設計風格的信封樣式，并調整信封尺寸。

（2）給信封貼圖美化。通過賞析信封案例的出彩元素，培養(yǎng)學生全局規(guī)劃設計的意識。初二年級學生具備圖像處理基礎能力，將分面貼圖與整面貼圖的學習以導學單的形式下發(fā)給學生，如表1所示，采取導學驅動式教學，以探究問題為階段性目標，改變技能訓練式的教學方式，激發(fā)小組協(xié)作的力量。小組成員按設計流程協(xié)作探究美化信封，渲染三維視圖。

（3）批量化制作信封。當設計完成后學生面臨一項實際的工程問題，即在限定的紙張材料約束下，如何實現材料的最大化利用，學生需要考慮數學、技術、科學等知識轉換資源實現最優(yōu)解，數字化工具可發(fā)揮算法優(yōu)勢，根據設置需求提供多樣化的排版方案，學生在實現手動排版時，排版方案大多如圖1左側所示，很少有學生考慮到夾縫空間。

通過設置手動排版活動，培養(yǎng)學生系統(tǒng)分析與權衡的籌劃性思維，對比“包裝魔術師”的一鍵排版功能，幫助學生打破思維慣性，感受數字化工具強大的運算能力。數字化工具不僅是為藝術創(chuàng)作提供技術支持，而且從元素設計、分享協(xié)作、打印輸出等全方位構建數字化生態(tài)環(huán)境，實現跨學科教學，培養(yǎng)學生的工程思維，落實STEAM教育目標。

3.展示分享與交流

學生分析在作品設計時遇到的問題以及解決方案，梳理包裝盒設計制作的流程。根據小組策劃方案選擇任務一中添加的信封素材，使用教師提供的擴展素材或者搜索相關素材完成信封設計作品，打印作品并分享交流。

小組討論確定“薔薇花下”項目包裝盒的類型、尺寸、設計理念等，撰寫包裝盒策劃案。

教學反思

本課借助數字化設計工具，圍繞生活中最常見的包裝盒實施跨學科主題學習，有效落實了學科核心素養(yǎng)，將工程思維整合嵌入到學習過程中去，學生在設計制作包裝盒過程中不斷調動知識體系，理解了包裝盒的物理壓強、數學上的原理結構、包裝的歷史起源，融入新課程倡導的美育教育，打破了學科邊界，還原了學科知識間的連接，拓寬思維視角，是新課標引領下的積極探索嘗試。

實施跨學科學習要求教師不僅要知道主題，還要積極開展跨學科教研，了解其他學科知識，要有能力聚合創(chuàng)造性的學習環(huán)境，理解工程設計過程的價值和力量。各科教師在設計教學活動時要讓大項目的實施與各學科更具體的子案例之間形成認知聯(lián)系，避免拼盤式教學。

參考文獻

郭華. 跨學科主題學習的意義與特征[J]. 中國基礎教育，2022 （12）： 17-20.

朱龍，付道明. 一種提升學生問題解決能力的問題支架應用框架——基于翻轉課堂的實證研究[J]. 電化教育研究，2020（2）.

編? ?輯：徐靖程