CDIO模式下跨學科主題學習的意蘊與實踐路徑

［摘要］ 在CDIO模式（構思、設計、實施、運行）引領下的信息技術跨學科主題學習，呈現出堆疊化、現實化、開放化的顯著特質。在小學信息技術跨學科主題教學中，教師應自覺融入CDIO理念，以該模式為指引開展教學活動；以“設計制作校園植物名片”為例，從主題出發引導學生構思、從創意出發引領學生設計、從管理出發推動學生實施、從展示出發促使學生運行，由此提升學生的信息技術綜合素養。

［關鍵詞］ 跨學科主題學習；信息技術課程；CDIO理念

“CDIO”工程教育理念由美國麻省理工學院等四所大學歷經多年研究、探索與實踐構建而成，是一種“工程教育”模式，涵蓋構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）和運行（Operate）四個實踐環節。經實踐檢驗，這一工程教育模式與“跨學科主題學習”高度適配。基于CDIO模式，小學信息科學跨學科主題教學應致力于培育學生的工程素養，此素養絕非單純的信息素養或科技素養，而是多學科融合的綜合素養。CDIO模式下的跨學科主題學習倡導學生在“做中學”“用中學”“創中學”。現以“設計制作校園植物名片”這一跨學科主題教學為例，深入探究CDIO模式下跨學科主題學習的意蘊與實踐路徑。

一、CDIO模式下跨學科主題學習的意蘊

CDIO模式下的跨學科主題學習以“主題項目”為基礎。其中，“主題項目”既是跨學科主題學習的起點，也是終點。在教學過程中，教師不僅需要依據教學總體目標確定主題，還應充分考慮學生的興趣愛好，積極探尋信息科學學科與學生信息科學學習的交叉點、融合點和共通點，唯有如此，跨學科主題方能具備引導性、針對性和實效性。

1.堆疊化特質

CDIO模式下跨學科主題學習的內容與資源具有堆疊性特點。堆疊并非簡單的相加，而是一種整合、融合與互滲。一方面，體現為學習內容與資源的跨學科整合；另一方面，指的是學科與學生生活經驗的整合。應注重引導學生運用跨學科知識、方法和思想來解決問題。例如，在“設計制作校園植物名片”的跨學科教學中，引入科學學科、美術學科等相關知識。跨學科主題教學具有學科互攝的特質。所謂“學科互攝”，即學科知識之間、方法之間以及思想之間能夠相互啟迪、相互促進。教師要有意識地從學科教學的素養目標、教學方法、教學內容三個維度構建跨學科主題學習框架，建立各學科之間的聯系。堆疊化的跨學科主題教學能夠避免教學的單一化和碎片化。

2.現實化特質

CDIO模式下信息科學跨學科主題學習技術具有現實化的特征。在跨學科主題學習中，教師不僅可以引入學生生活世界中的內容以及現實性的素材和資源，還可以借助信息科學構建虛擬現實情境，從而激發學生的跨學科主題學習興趣，調動學生的學習積極性。例如，在“設計制作校園植物名片”的跨學科主題教學中，以學生所在的學校校園為原型，引導學生借助信息科學為校園植物設計名片。在教學中，搭建開放性的素材和資源系統，為學生提供相關的設計資料、視頻等。CDIO模式下的跨學科主題學習充分借助數字化工具及其他相關方式獲取植物相關信息。CDIO模式下的信息科學跨學科主題學習具有綜合性和現實性特質，不僅能使學生的信息科學學習充滿趣味，讓學生在學習中獲得快樂，還能促進學生的信息科學認知和思維進階。

3.開放化特質

CDIO模式下信息科學跨學科主題學習以問題解決為導向，以“項目”為核心，將跨學科學習的主題和任務轉化為學生易于理解的“學科任務群”“學科問題群”。在教學中，不僅需要應用相關的專業知識，還需要引入其他相關學科以及學生生活經驗中的資源和素材。CDIO模式下的信息科學跨學科主題學習具有開放性的特質。例如，在“設計制作校園植物名片”的跨學科主題教學中，教師要將信息科學、數學、美術、科學等學科知識進行整合與融合。在此過程中，學生可以根據學習需求不斷豐富資源和素材。通過豐富、開放的資源和素材的支撐，學生的跨學科主題學習效能得到提升，學生在跨學科主題學習過程中認知和思維也能不斷進階。CDIO模式下的信息科學跨學科主題學習致力于培育學生的跨學科思維，促進學生的跨學科認知。

CDIO模式下的跨學科主題學習在教學理念方面主張基于項目的學習，提倡讓學生“做中學”；在培養目標方面，既注重信息科學基本知識的學習，又引導學生進行真實實踐場域的技術實踐；在教學環境方面，注重虛擬現實感，重視真實環境的啟發和引導作用；在教學過程方面，注重完整的構思、設計、實施、運行流程。CDIO模式下的跨學科主題學習能夠讓學生獲得現場體驗感，提升學生綜合性、實踐性的信息科學跨學科主題學習力，發展學生的信息科學綜合素養。

二、CDIO模式下跨學科主題學習的實踐路徑

CDIO模式下跨學科主題學習的實踐路徑在于，引導學生在信息科學學習過程中充分經歷工程產品的構思、設計、實施、運行全過程。教師應從跨學科主題教學目標和內容出發，依托跨學科主題學習的問題和任務，不斷優化信息科學工程教育。鼓勵學生進行二次設計，從而不斷優化和完善學生的跨學科主題學習。

1.從主題出發，引導學生構思

CDIO模式下跨學科主題學習的實踐應從主題出發，引導學生積極主動地構思。CDIO模式下的跨學科主題學習實踐注重引導學生積極主動地參與真實的工程項目實踐，從而引導學生積極主動地學習和應用相關知識。在此過程中，教師也要引導學生將相關知識轉化為解決實際問題的方案。在學生構思的過程中，教師要不斷激發學生的創新性思維和想象，讓學生積極主動地嘗試新的想法和新的表現方式。例如，在“設計制作校園植物名片”的跨學科主題教學中，首先引導學生構思植物名片框架。從主題出發，引導學生構思植物名片上的內容，使人能夠從植物名片上認識植物、了解植物，并激發人們探究植物的興趣。為此，有學生設計研發的植物名片包含名片、分類、特征、用途、編碼等信息。借助這些信息，人們能夠整體性、系統性地通過名片認識植物、解讀植物、了解植物。從主題出發引導學生進行信息科學跨學科主題學習的整體構想，要引導學生積極主動地互動、交流，從而激發學生群體的智慧，讓學生在群體研討過程中深化對自我自主構思的認知。鼓勵學生在交流中發表不同的意見和建議，從而不斷完善學生的構思，提升學生合作交流的深度和廣度。實踐證明，構思不僅能夠培育學生的自主設計研發能力，更能培育學生的團隊協作精神和合作交往能力。

2.從創意出發，引導學生設計

CDIO模式下跨學科主題學習的實踐路徑不僅注重構思，更注重將構思現實化，即注重設計。設計并非簡單地確定學習流程，而要有創意。作為教師，要通過自己的設計，讓學生在有限的時間內鉆研、琢磨，突出學習的重點，突破學習的難點。在“設計制作校園植物名片”的跨學科主題教學中，重點引導學生思考如何獲取植物的名稱、分類、特征等相關信息。在設計過程中，要讓學生群策群力、眾籌眾謀，充分發掘學生群體的智慧。如：有學生認為，可以通過網絡搜索的方式獲取植物信息；有學生認為，可以通過實地調查拍照等方式獲取植物信息；有學生認為，可以去圖書館查詢資料獲取信息；還有學生認為，可以向有關專家咨詢植物的生長特征等信息。通過全體學生的精心策劃和妥善安排，學生充分發揮其信息科學跨學科主題學習的專長和創意，引發了學生的頭腦風暴。在跨學科主題教學中，教師要引導學生明確分工、小組合作，以便讓學生的跨學科主題實踐有條不紊。

3.從管理出發，引導學生實施

CDIO模式下跨學科主題學習的實踐路徑還需加強對學生跨學科主題學習的管理。在跨學科主題教學中，教師不僅要引導學生構思和設計，更要將構思和設計付諸實踐、付諸實施。為此，教師要對學生的跨學科主題學習加強管理。基于信息科學的跨學科主題學習管理應當是一種智慧性的管理。例如，在“設計制作校園植物名片”的跨學科主題教學中，引導學生學習編制校園植物編碼，如引導學生根據植物的名稱，以文字的形式對植物進行編碼；引導學生按照植物的位置進行編碼；引導學生根據植物的種植時間，按照時間編碼等。在學生交流、確定編碼規則的基礎上，引導學生運用已學習的“生活中的編碼”“編碼的規則”“數字世界中的編碼”等相關內容進行編碼。進而，對學生編碼實踐的結果，進行匯總保存。通過編碼，學生能夠對植物名片進行有效的管理。學生借助編碼，能夠迅速找到所要尋找的植物，進而對植物名片進行有效解讀。如此，能夠讓學生更清晰地了解植物、更有序地管理植物。

4.從展示出發，引導學生運行

CDIO模式下跨學科主題學習的實踐路徑的最后一個階段是運行階段（Operate）。在CDIO理念的指導下，教師要引導學生進行跨學科主題學習展示。基于跨學科主題學習展示的運行，一方面是學生對已有構思、設計、實施的一種確證與表征；另一方面也是學生跨學科學習素養的一次展示。在教學中，教師要為學生的跨學科主題學習展示提供契機，引導、優化、完善學生跨學科主題學習展示。例如，在“設計制作校園植物名片”的跨學科主題教學中，為優化學生的學習展示，引導學生美化校園植物名片，使校園植物名片不僅具有實用性，還具有美觀性，讓校園的植物名片成為承載、傳播植物相關知識的重要載體和媒介。一是讓植物名片的整體設計風格契合植物本身的風格、特點；二是鼓勵學生對植物名片進行個性化的創新設計，如楓樹的植物名片可以做成楓葉的形狀等；三是可以在植物名片上增添一些詩化作品，如松樹的植物名片上可以增加陳毅的詩篇《青松》；四是可以將更多與植物相關的信息制作成二維碼等，從而讓學生借助手機掃一掃就能看到植物的相關信息介紹等。在引導學生展示校園植物名片的過程中，教師要對學生進行有針對性地指導，如植物名片的布局是否合理、植物名片的色彩搭配是否協調等。可以說，每一張名片都是校園植物的身份證。通過校園植物名片的制作，能夠增強學生對植物的了解，提高學生的環境保護意識。

在跨學科主題教學中，教師要有意識地運用CDIO理念進行指導，應用CDIO模式，讓學生的跨學科主題學習經歷構思、設計、實施和運行的全過程，提升學生的跨學科整合能力、實踐能力和團隊協作能力。在學生的信息科學跨學科主題學習中，CDIO理念和模式發揮著不可或缺的作用，能夠全面提升學生的信息科學核心素養和綜合應用能力。

CDIO模式下的信息科學跨學科主題學習具有堆疊化、現實化、開放化的特質。CDIO模式下的信息科學跨學科主題學習，就是將CDIO工程教育理念和工程教育模式融入學生的信息科學跨學科主題學習之中。將CDIO理念和模式應用于信息科學跨學科主題教學中是現實的、適恰的、具有適切性的。作為教師，要打造信息科學跨學科主題學習和實踐的平臺，引導學生設計、研發、實施、運行系列化的工程活動，支持學生的跨學科主題學習，讓學生在信息科學跨學科主題學習中全面提升綜合素養。

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