創(chuàng)客教育中的“跨學(xué)科學(xué)習(xí)”教學(xué)初探

秦曉蘭

摘要：本文論述了在創(chuàng)客教育中落地跨學(xué)科學(xué)習(xí)要避免“學(xué)科拼盤”“網(wǎng)絡(luò)搜索”等誤區(qū)，并結(jié)合創(chuàng)客社團(tuán)教學(xué)實(shí)踐，提出了在創(chuàng)客教育中促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)行之有效的做法，以期為廣大一線教師提供參考。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)客教育；跨學(xué)科學(xué)習(xí)；項(xiàng)目教學(xué)

中圖分類號：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 論文編號：1674-2117（2023）12-0060-03

《義務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)，創(chuàng)客教育通過項(xiàng)目實(shí)踐解決指向真實(shí)世界的問題，跨學(xué)科學(xué)習(xí)是必然途徑。跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)課程協(xié)同育人，原則上，各門課程用不少于10%的課時(shí)設(shè)計(jì)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)，可設(shè)計(jì)拓展內(nèi)容，供學(xué)有余力或有興趣愛好的學(xué)生選學(xué)。

為何？

創(chuàng)客教育因其自由開放、創(chuàng)新創(chuàng)意、探究體驗(yàn)的教育理念，受到廣大中小學(xué)生的熱愛，筆者所在學(xué)校創(chuàng)客社團(tuán)的小團(tuán)員們通過一段時(shí)間的學(xué)習(xí)創(chuàng)作出不少優(yōu)秀的創(chuàng)客作品，如《噪音管理器》《自追蹤云臺》《驅(qū)魔師護(hù)眼頭帶》……這些作品涉及以下知識：人工智能（人臉識別、語音識別等）；物理（測量、科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法等）；數(shù)學(xué)（坐標(biāo)系、空間的認(rèn)識等）；技術(shù)（工程、迭代的思維等）；語言表達(dá)和藝術(shù)（美觀、舒適感）等。要完成這些作品，學(xué)生不僅要會算法、會編程，還需要有物理、數(shù)學(xué)、語文、美術(shù)、技術(shù)甚至更多學(xué)科領(lǐng)域的知識來支撐。

因此，跨學(xué)科學(xué)習(xí)不是因?yàn)橛小肮俜降恼呶募辈坏貌蝗?zhí)行，而是學(xué)生為“解決真實(shí)問題的迫切需求”不得不去學(xué)習(xí)運(yùn)用；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。

隨著社會智能化的發(fā)展，人類社會迎來人機(jī)協(xié)同、跨界融合、共創(chuàng)分享的智能時(shí)代。時(shí)代需要具有創(chuàng)新能力和合作精神的高端人才，這就要求教師要變革教學(xué)方法，培育學(xué)生從生活中的真實(shí)情境中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。而由于很難用單一學(xué)科的知識去解決錯(cuò)綜復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)問題，所以，應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用多個(gè)學(xué)科的知識、原理與方法進(jìn)行跨學(xué)科學(xué)習(xí)。

何謂？

“跨學(xué)科學(xué)習(xí)”（interdisciplinary study）是基于跨學(xué)科意識，運(yùn)用兩種或兩種以上的學(xué)科觀念以及跨學(xué)科觀念，解決真實(shí)問題的課程與學(xué)習(xí)取向。[1]跨學(xué)科學(xué)習(xí)要求學(xué)生能像不同領(lǐng)域的學(xué)科專家一樣去思考和解決問題。

創(chuàng)客教育中的跨學(xué)科學(xué)習(xí)，要求學(xué)生在實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目創(chuàng)意的過程中，能夠觸摸到不同學(xué)科的學(xué)科本質(zhì)與學(xué)科原理，觸及到學(xué)科大概念等學(xué)科核心思想，并能夠用習(xí)得的學(xué)科思想方法去遷移解決其他的問題。

第一，簡單的“學(xué)科拼盤”不是跨學(xué)科學(xué)習(xí)。例如，數(shù)學(xué)問題“用尺規(guī)作圖畫出一個(gè)圖形”，教師要求學(xué)生選擇一款軟件繪制出相同的圖形以鞏固對該圖形特性的認(rèn)識，此時(shí)學(xué)生只是做了技能層面的操練，運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件作圖對于學(xué)生理解尺規(guī)作圖的原理沒有正向幫助，對于學(xué)生深入理解信息科技領(lǐng)域的學(xué)科核心思想也沒有幫助，那么，這樣的跨學(xué)科學(xué)習(xí)就是一種“學(xué)科拼盤”，雖然課堂形式變得花哨了，卻徒增學(xué)生的負(fù)擔(dān)。數(shù)學(xué)中稍復(fù)雜的平面圖形，在計(jì)算機(jī)中都是由多個(gè)“基本圖元”通過“多個(gè)圖層”疊加在一起組合而成的，跨學(xué)科學(xué)習(xí)應(yīng)既涉及尺規(guī)作圖的核心原理，又充分彰顯信息科技領(lǐng)域“層”的思想以及基本圖元的“重用”思維。

第二，簡單的“網(wǎng)絡(luò)搜索”也不是跨學(xué)科學(xué)習(xí)。例如，在使用“紅外線傳感器”設(shè)計(jì)“智能樓道燈系統(tǒng)”的項(xiàng)目中，對于“紅外線是什么”“人體會發(fā)出紅外線嗎”這些跨學(xué)科的知識，僅僅引導(dǎo)學(xué)生從生活常識出發(fā)，通過網(wǎng)絡(luò)搜索獲得常識化的理解，而漠視物理學(xué)科的理論基礎(chǔ)、學(xué)科思維方式與學(xué)科研究方法，這樣的學(xué)習(xí)也不是跨學(xué)科學(xué)習(xí)。

何為？

那么，在創(chuàng)客教育中應(yīng)怎樣合理開展跨學(xué)科學(xué)習(xí)，以摒棄“放羊式”的“偽創(chuàng)客教育”，在項(xiàng)目之前提出真實(shí)合理的驅(qū)動性問題，在項(xiàng)目關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)給出恰如其分的里程碑目標(biāo)？筆者經(jīng)過多年的創(chuàng)客教育實(shí)踐，提煉出以下三點(diǎn)可行的路徑。

1.采用5W模型，提出跨學(xué)科項(xiàng)目

創(chuàng)客（Maker）中“創(chuàng)”即創(chuàng)新，“創(chuàng)客”即勇于創(chuàng)新、努力將自己的想法變成現(xiàn)實(shí)的人。創(chuàng)客項(xiàng)目伊始，參與者往往會通過短暫的討論確立項(xiàng)目主題，而這個(gè)“討論”就被稱為“頭腦風(fēng)暴”。“頭腦風(fēng)暴”是指在座談或會議中打破常規(guī)，積極思考、暢所欲言、充分發(fā)表看法等。那么，如何讓“頭腦風(fēng)暴”有深度呢？有計(jì)劃、有組織必不可少。而“組織”就要依靠“5W模型”提供的腳手架，即通過思維導(dǎo)圖（如圖1），將“Why—為什么做、What—做什么、Who—人員分工、When—時(shí)序進(jìn)度、Which—哪些學(xué)科領(lǐng)域”梳理清楚。通過5W思維導(dǎo)圖，學(xué)生可以清楚地發(fā)現(xiàn)不足，從而主動學(xué)習(xí)，及時(shí)填補(bǔ)跨學(xué)科領(lǐng)域的空缺。

例如，在“制作智慧農(nóng)業(yè)溫室大棚”項(xiàng)目中，學(xué)生通過5W模型發(fā)現(xiàn)“環(huán)境對植物的影響”中存在生物學(xué)知識的缺漏。學(xué)生通過跨學(xué)科學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)除了溫度、光線、空氣、水分、土壤等非生物因素外，還有其他生物因素的影響。因此，在后續(xù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)搭建的時(shí)候，就要從這些因素出發(fā)去設(shè)計(jì)產(chǎn)品。可見，5W模型可以幫助學(xué)生預(yù)期項(xiàng)目成果，即在項(xiàng)目分析、實(shí)施之前預(yù)先形成跨學(xué)科知識圖譜，助力創(chuàng)客項(xiàng)目的最終達(dá)成。

2.借助關(guān)鍵問題，引發(fā)跨學(xué)科學(xué)習(xí)

關(guān)鍵問題是可以解答的、有啟發(fā)性的、起到媒介作用的問題。[2]首先，關(guān)鍵問題要具有一定的開放性，關(guān)鍵問題不是僅僅依靠書本或網(wǎng)絡(luò)媒介就能輕松獲得答案的問題，而是需要學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識技能進(jìn)行思考、探究，并且要具有挑戰(zhàn)性，能激發(fā)學(xué)生的探究欲；其次，關(guān)鍵問題要能夠打破學(xué)科壁壘，用跨學(xué)科知識、跨學(xué)科方法、跨學(xué)科思維來解決，能引發(fā)學(xué)生跨學(xué)科的思考與實(shí)踐。

例如，在“智能喚醒枕頭”項(xiàng)目中（如圖2），為了在計(jì)時(shí)器結(jié)束之后，枕頭能順利“振動”以喚醒睡懶覺的人，學(xué)生設(shè)計(jì)了一款“連桿”結(jié)構(gòu)（如圖3）。

教師可以提出的關(guān)鍵問題有：“這個(gè)結(jié)構(gòu)的原理是什么？”“為什么采用軟皮筋，而不是軟木棒？”“這個(gè)結(jié)構(gòu)還可以應(yīng)用在生活中的什么場景中？”“在真實(shí)情境中，每個(gè)舵機(jī)的扭力需要達(dá)到多少才能順利牽引枕頭振動？”……這些關(guān)鍵問題帶有驅(qū)動性、引導(dǎo)性，調(diào)動學(xué)生在物理學(xué)科領(lǐng)域深入探究以解決問題。對于關(guān)鍵問題，教師不應(yīng)只關(guān)注問題結(jié)果的“對”或“錯(cuò)”，而應(yīng)重視學(xué)生尋找答案的過程，要求學(xué)生將探究過程中習(xí)得的相關(guān)領(lǐng)域知識在“項(xiàng)目進(jìn)度記載”表中記錄，并做全班交流。

關(guān)鍵問題的提出需要不同學(xué)科領(lǐng)域?qū)I(yè)教師的團(tuán)隊(duì)合力，各學(xué)科的教師從各自的學(xué)科視角提出跨學(xué)科的驅(qū)動性的“關(guān)鍵問題”。例如，學(xué)校校本選修課可以鼓勵由多位不同學(xué)科的教師共同授課，教師不是輪流上課，而是全程參與。

3.去功利化，讓跨學(xué)科學(xué)習(xí)慢下來

創(chuàng)客教育不能僅追求物化的作品本身，而應(yīng)注重過程中的收獲，去功利化，讓創(chuàng)客教育中的跨學(xué)科學(xué)習(xí)慢下來。當(dāng)然，注重過程的細(xì)節(jié)，同樣也反哺創(chuàng)客作品的最終完成。“慢下來”指的是學(xué)生在動“手”之前，一定要動足“腦”，要充分調(diào)動思維，做好充足的預(yù)設(shè)和準(zhǔn)備，只有這樣才能在“做”的時(shí)候才提高效率，事半功倍。

例如，在創(chuàng)客作品中的“外觀設(shè)計(jì)——激光切割”中，常有學(xué)生因?yàn)闆]有準(zhǔn)確測量，或沒有對測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行“二次校驗(yàn)”，導(dǎo)致切割失敗。面對這種情況，教師應(yīng)強(qiáng)調(diào)精確測量的重要作用，要求學(xué)生必須在精確測量后再進(jìn)行實(shí)際操作。精確測量具體數(shù)值的方法可以是直接測量，也可以是間接測量，常見的間接測量的方法有累積法、替代法、平移法、滾動法等。學(xué)生除了可以使用物理學(xué)中的科學(xué)測量方法并關(guān)注誤差，并做好測量記錄和數(shù)據(jù)校驗(yàn)，還可以用數(shù)學(xué)中“畫三視圖”的方式繪圖并記錄測得的數(shù)據(jù)，反復(fù)校驗(yàn)核對，核對無誤后，再動手制版雕刻。

“慢下來”是磨刀不誤砍柴工。學(xué)習(xí)的結(jié)果固然重要，但是過程中的收獲亦不容小覷。在跨學(xué)科學(xué)習(xí)的節(jié)點(diǎn)上“駐足”，收獲的是考慮問題的全面性與精益求精的工匠品質(zhì)，習(xí)得的是思維的廣闊性、批判性與深刻性，是素養(yǎng)的整體提升。

綜上所述，在創(chuàng)客教育中落地“跨學(xué)科學(xué)習(xí)”，要避免“學(xué)科拼盤”或“網(wǎng)絡(luò)搜索”等誤區(qū)，在項(xiàng)目規(guī)劃時(shí)繪制5W模型的思維導(dǎo)圖、在項(xiàng)目實(shí)施中適時(shí)提出驅(qū)動性的關(guān)鍵問題、在項(xiàng)目評價(jià)里提倡去功利化的慢教育……這些都是引發(fā)并促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)行之有效的做法。

參考文獻(xiàn)：

[1]張華.跨學(xué)科學(xué)習(xí)：真義辨析與實(shí)踐路徑[J].中小學(xué)管理，2017（11）：21-24.

[2]Bruner，J.The process of education[M].Cambridge，MA：Harvard University Press，1960：40.

本文系江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究第十四期重點(diǎn)資助課題“數(shù)學(xué)跨學(xué)科綜合實(shí)踐的資源整合與項(xiàng)目設(shè)計(jì)”（課題編號：2021JY14-ZA09）的階段性研究成果。