陈林晨 福建师范大学平潭附属中学

2022年4月颁布的《义务教育课程方案和课程标准（2022年版）》提出设立跨学科主题学习活动，加强学科间相互关联，带动课程综合化实施，强化实践性要求。这说明，新课改的实质是从知识教育转向素养教育，跨学科项目化学习鼓励学生灵活整合不同学科的知识解决实际问题，帮助学生加深对学科知识的理解，有效落实各学科核心素养，从而提升综合素养。

● 核心素养视域下跨学科项目化学习实施

笔者依据各学科新课标的核心素养，以研究性学习项目为案例制订了项目实施指南。

1.项目对象

高一学生。

2.项目时长

8周。

3.项目目标

设计并制作集传感、危险报警、测速于一体的共享电单车智能头盔。

4.项目知识目标

①技术与设计：掌握产品设计的一般过程；②开源硬件项目设计：利用开源硬件设计工具及编程语言实现智能头盔的功能；③三维设计与创意：运用三维设计中常用的建模方法进行头盔建模；④匀变速直线运动的研究：运用加速度求瞬时速度。

5.所跨学科

信息技术、通用技术、物理、数学、艺术。

6.跨学科概念

结构与功能、系统与系统模型、稳定与变化。

7.项目阶段

阶段一：入项与方案设计

时长：1周（2课时）。

核心素养：技术意识、工程思维、创新设计、图样表达、数字化学习与创新。

阶段评价目标：①厘清技术与设计的关系，体验设计的一般过程；②理解设计中人机关系要实现的目标，确立“以人为本”的技术观；③结合典型案例的分析与活动，探究实现合理人机关系的途径与方法，并逐步建立与之关联的技术意识；④结合收集的资料，综合运用科学、数学、技术等学科知识，设计出能解决实际问题的智能头盔方案；⑤能够运用相关知识绘制智能头盔草图。

实施过程：教师基于平潭综合实验区共享电单车使用情况提出项目问题——是否可以针对共享电单车骑行用户设计一款智能头盔？这款智能头盔应当具备哪些功能？用什么技术实现？引导学生入项，安排学生分组讨论；讲授“设计的一般过程”以及“草图绘制”相关知识。学生分组讨论，收集、整合资料；进行方案构思，自主选择呈现软件，并将方案数据可视化，如图1所示。

图1

教师支架：①市面上已有的智能头盔案例视频资料和智能头盔专利文献资料；②头盔生产流程相关的视频资料；③数据可视化软件（思维导图、问卷星）；④草图设计案例。

阶段二：头盔建模

时长：2周（4课时）。

核心素养：信息意识、数字化学习与创新、信息社会责任、技术意识、工程思维、创新设计、图样表达、物化能力。

阶段评价目标：①了解三维建模的一般流程；②了解三维设计中常用的建模方法；③认识三视图及三视图的投影规律；④掌握符合建模中的布尔运算操作；⑤掌握挤出、车削、放样等样条建模工具的使用。

实施过程：教师引导学生认识三维设计及相关技术在数字化信息环境中的普遍性和广泛应用；讲授、演示复合建模、布尔运算操作以及其他常见操作步骤；播放课前准备好的微课辅助学生掌握挤出、车削等工具的使用，以实现难点突破。学生结合教师准备的微视频以及课上知识讲授，依据小组的草图设计和方案进行智能头盔的3D建模，如图2所示。

图2

教师支架：①3D One社区头盔模型文件；②样条建模工具使用系列微课。

阶段三：编程实现开源硬件功能

时长：3周（6课时）。

核心素养：信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任、技术意识、工程思维、创新设计、物化能力、物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任。

阶段评价目标：①了解基于开源硬件的信息系统的基本构成；②能利用编程语言实现外部数据的输入与处理，运行处理后的数据驱动智能头盔；③了解数据无线传输的一般方法，并能根据实际需要进行选择；④能够借助传感器实现智能头盔测速功能。

实施过程：教师通过问题情境引导学生运用mind+编写控制程序，实现运用超声波传感器测距、蜂鸣器报警、MP3音频播报等功能。提出核心问题——如何让头盔实现测速功能？学生利用开源硬件设计工具及编程语言实现智能头盔的功能，探究用不同方式实现头盔的测速功能，科学探究可行性并能根据实际需要进行选择。

教师支架：①数学微积分思想；②多种传感器实现测速的可行性分析；③运用加速度求瞬时速度公式（如图3）。

图3

阶段四：检验与评估

时长：1周（2课时）。

核心素养：科学思维、科学探究、工程思维、信息社会责任、科学态度与责任。

阶段评价目标：根据设计方案，测试、运行作品的数据采集、运算处理、数据输出、调控执行部件等各项功能，优化设计方案。

实施过程：学生以小组为单位对头盔各项功能进行测试。

教师支架：指导学生如何优化数据的输入、处理数据的输出。

阶段五：成果展示与交流评价

时长：1周（2课时）。

核心素养：科学思维、科学探究、工程思维、信息社会责任、科学态度与责任。

阶段评价目标：①践行开源与知识分享的精神，以小组为单位在班级中演示、分享作品；②能够清晰说明作品的创新点和优点；③能够对他人的作品进行客观评价并给予改进意见。

实施过程：学生以小组为单位请代表上台展示项目成果，其余小组根据展示情况填写小组互评评价量表。教师客观地对学生的作品进行点评，针对性给予改进建议。

教师支架：小组互评评价量表。

● 跨学科项目化学习“六步走”教学策略

1.创设真实情境，确立项目主题

教师在确立跨学科项目主题前应斟酌项目任务是否基于真实的问题情境。真实的情境有助于教师引领学生更好地入项，使课堂内容有共鸣、有趣味、有意义。

2.聚焦课程标准，凝练项目目标

高中跨学科项目化学习教学设计不能脱离各学科的课程标准，教师在进行教学设计时需依据所跨学科课标界定的培养目标和学科核心素养，并且落实到项目的各个阶段中。

3.分解项目阶段，设计驱动任务

在确立项目主题和目标之后，教师需再系统了解项目相关知识并基于项目制作的真实过程梳理项目实施的流程和细节，从而设计清晰明确的任务。

4.搭建多元支架，建构知识能力

跨学科项目实施周期较长，教师在项目实施的每个阶段应当根据项目实施情况给予学生多元化的学习支架，如微课、学习任务单等，以便学生遇到问题能够借助多元化学习支架自主合作探究，自主建构知识体系。教师观测项目进展并适当给予指导，及时改进方案以促进高阶思维达成。

5.深入过程评价，落实核心素养

教师在制订跨学科项目化学习评价方案时不能仅根据项目成品进行总结性评价，还需加强过程性评价，将素养转化为项目实施过程中具体的实践任务。例如，在上述案例中,智能头盔测速功能可通过多种传感器实现，但是借助超声波传感器进行测速在实际情况中只能得到固定参照物两米以内的测速数据，并不符合实际情况，学生能否在不同的问题情境中灵活转换思维调整策略是教师在评价中需着重关注的部分，该阶段促进学生开展科学探究，培养学生的科学思维、科学态度与责任等核心素养。

6.复盘项目实践，优化课程教学

跨学科项目化学习在实施过程中总伴随着偶发性，教师在进行项目教学设计时无法预设并规避所有问题。学生在解决问题的过程中或者在完善项目作品的过程中可能会涉猎新的学科知识，从而延伸出新的学科分支，在项目结束时教师要引导学生进行项目复盘，从“有效失败”中总结项目经验，如为什么用超声波传感器测速误差较大、加速度传感器测速的误差如何调整等。此外，教师自身要从学生的创新性思维中吸取养分，进行反思与总结，以培养跨学科融合教学能力。

● 结束语

笔者认为，以研究性学习项目为抓手，制订项目实施指南，辅之以相应的“六步走”教学策略并且在项目结束之后进行有效复盘和资源整合，不仅可以优化跨学科项目课程资源库，还能够有效促进高中跨学科项目化教学落地。