“橋的建設”跨學科項目式學習探索

跨學科項目式學習是培養(yǎng)學生綜合素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的重要途徑。“橋的建設”項目式學習基于“橋興漢衢”地域文化主題而設計，旨在打破學科界限，引導學生在真實情境中運用多學科知識解決實際問題，深入探究橋梁建設背后的科學與藝術奧秘，促進學生全面發(fā)展，提升其對本土文化的認同感和自豪感。

一、學習多學科知識，為橋的建設奠基

橋梁建設是一項復雜工程，涵蓋多個學科領域的知識。在“橋興漢衢·橋的建設”校本課程的學科課部分，除了必備的數(shù)學知識，教師要著重教授物理學科中重力、拉力、壓力、摩擦力等力學知識，以及化學學科中材料的性質相關知識，讓學生明確其在橋梁設計與建造中的關鍵作用。

在數(shù)學知識的學習上，學生要利用相關的幾何與代數(shù)知識，精確計算橋梁的長度、寬度、高度等參數(shù)，合理設計橋梁的結構比例，并依據(jù)材料的規(guī)格和建筑要求確定所需材料的數(shù)量。例如，學生利用三角函數(shù)計算橋梁的坡度，運用面積和體積公式確定建筑材料的用量，為后續(xù)的模型設計和構建提供精準的數(shù)據(jù)。

物理學科的教學側重于力學原理在橋梁建造中的體現(xiàn)，學生要通過實驗和理論學習，深入理解物體在不同受力情況下狀態(tài)的變化。如學生通過探究重力對橋梁結構的影響，明確橋梁自重影響其基礎承載能力；通過分析拉力在斜拉橋中的分布，掌握拉索的受力特點和設計要求；通過研究壓力與摩擦力在橋墩和橋面接觸處的作用，明確合理的結構設計能確保橋梁的穩(wěn)定性。

化學學科的學習圍繞建筑材料展開。學生要了解常見橋梁建筑材料如鋼材、水泥、混凝土等的化學成分、物理性質以及化學反應原理。具體來說，學生要明確鋼材的成分決定其強度、韌性和耐腐蝕性，掌握水泥的水化反應過程及其對混凝土硬化性能的影響，從而為選擇合適的建筑材料提供科學依據(jù)。

在完成學科知識的教授后，教師提出項目任務一：依據(jù)武漢市江漢九橋（擬建）的建造需求，結合給定的數(shù)據(jù)與規(guī)劃圖紙，深入分析、計算江漢九橋的目標承重量，并對橋梁的實際數(shù)據(jù)進行相應倍數(shù)的縮減，以確定橋梁模型的長度、寬度、承重目標等。這一任務能促使學生將所學的多學科知識初步結合起來，為后續(xù)的模型設計奠定基礎。

二、調用多學科知識，設計橋的模型

在正式設計橋的模型之前，教師引導學生廣泛了解常見橋梁的類型、特點及應用場景。各小組根據(jù)江漢九橋的實際建設需求和對不同橋梁結構的理解，選擇梁式橋或斜拉橋作為主橋類型。

確定主橋類型后，學生基于江漢九橋的具體建設需求，充分調用多學科知識，分組繪制詳細的設計圖紙。在這個過程中，數(shù)學知識用于精確規(guī)劃模型的尺寸和比例，確保各個部件的協(xié)調性和穩(wěn)定性；物理知識指導結構設計，依據(jù)力學原理優(yōu)化橋梁的受力分布，如確定梁的截面形狀和尺寸以提高其抗壓能力，設計斜拉索的角度和分布以增強其豎向和水平支撐力；化學知識用于輔助材料的初步選擇，通過分析不同材料的化學性質等，為模型的選材提供參考。值得一提的是，有的小組將信息技術融入其中，運用專業(yè)的繪圖軟件繪制設計圖。這有助于他們提高設計的精度和效率，提升信息素養(yǎng)、團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新思維。

三、融合多學科知識，制作橋的模型

制作橋梁模型階段，各小組根據(jù)設計圖紙，運用化學知識精心挑選合適的材料，開始動手制作。然而，制作過程并非一帆風順，每個小組都遇到了各種各樣的難題，這也成為學生深度融合多學科知識并加以實踐運用的契機。

橋柱與橋面的連接是普遍存在的難點。部分小組有專業(yè)工具，采用槍釘固定的方式較順利地解決了這一問題。沒有專業(yè)工具的小組面臨更大的挑戰(zhàn)。例如，一個小組在制作過程中，由于橋柱采用圓柱體且在開槽前數(shù)據(jù)計算不夠準確，導致槽開得既淺又大，無法牢固卡住橋面。面對這一困境，小組成員積極思考，嘗試多種補救措施，最終他們巧妙地結合物理和化學知識，先用熱熔膠填充槽口，增加摩擦力和連接的緊密性，然后將橋面卡入并再次使用熱熔膠固定，成功解決了連接不牢固的問題。另一個小組則遇到了橋面材料光滑難以與橋柱連接的問題，他們迅速調用物理知識，依據(jù)增大摩擦力的原理在橋面底下墊上一層硬紙板，然后將紙板與橋面一同卡進橋柱，再用熱熔膠固定，也順利完成了連接。在這個過程中，學生不僅學會了靈活運用學科知識解決實際問題，而且培養(yǎng)了堅韌不拔的品質和團隊合作精神。他們相互支持，共同攻克難關，最終成功完成了橋梁模型的制作。

四、運用多學科知識，展示探究成果

展示橋梁模型是學生展示項目成果、分享學習心得的關鍵環(huán)節(jié)，也是對學生綜合運用多學科知識解決問題能力的全面檢驗。

各小組運用語文知識撰寫詳細的匯報文案，并利用信息技術精心制作PPT。PPT內(nèi)容涵蓋小組分工、模型尺寸、承重目標、設計圖、材料選擇、制作成本、美工設計、制作過程中的問題及解決方法，以及小組的收獲和感言等。在匯報過程中，學生運用演講技巧，清晰、生動地向觀眾展示項目研究的全過程，語言表達準確、流暢，邏輯嚴謹，充分展現(xiàn)了他們的語文素養(yǎng)。學生還將美術知識融入其中，精心策劃匯報材料的版面設計、PPT制作以及模型的外觀美化等。有的小組在橋面上用水彩筆繪制代表每個成員的卡通圖案，不僅增添了作品的個性色彩，還象征著團隊緊密合作；有的小組結合武漢的地域特色，如鶴元素，有創(chuàng)意地設計了橋的外觀，使整個作品充滿藝術感染力，讓觀眾在了解橋梁建設知識的同時受到美的熏陶。

在匯報過程中，學生面對觀眾的提問迅速調動已有的多學科知識解答。例如，當被問及“鳳鳴·觀星橋”的命名源由時，學生將在武漢市動物園近距離接觸珍稀鳥類、在湖北省科技館天文展區(qū)仰望浩瀚星空等的研學經(jīng)歷娓娓道來，他們憑借細致入微的觀察和天馬行空的想象提出：鳳凰在傳統(tǒng)文化里象征祥瑞，它叫聲清脆悅耳，寓意吉祥美好；星星是神秘宇宙的代表，觀星能激發(fā)人類對未知的探索欲。“鳳鳴·觀星橋”把“鳳凰”“觀星”兩者融入橋名，既能體現(xiàn)對自然與文化的熱愛，又能鼓勵大家保持對宇宙萬物的好奇心。

各小組的橋梁模型作品各具特色，有的以造型美觀取勝，但承重能力相對較弱；有的雖然規(guī)模較小，但在尺寸比例的把握上十分精準；有的側重于承重性能的優(yōu)化，造型相對簡潔。這些差異恰恰反映了學生在項目學習過程中對學科知識運用的側重點不同，也體現(xiàn)了他們在創(chuàng)新思維和實踐能力上的多樣性發(fā)展。

（作者單位：武漢市翠微中學）