董琳雪 廣東省廣州市第八十六中學(xué)

●問題的提出

當前，跨學(xué)科項目式教學(xué)存在學(xué)科知識的“拼奏”傾向、教學(xué)目標不明確、項目活動中教學(xué)評欠缺一致性、跨學(xué)科教師之間的協(xié)同互助較弱的現(xiàn)象。[1]因此，筆者嘗試在通用技術(shù)學(xué)科教學(xué)中以解決真實生活中的問題為主線，充分調(diào)動與解決問題有關(guān)的各學(xué)科教師參與到課程設(shè)計和問題解決的過程中來，共同設(shè)計教學(xué)評的評價內(nèi)容，將學(xué)習(xí)目標和學(xué)習(xí)評價進行有效結(jié)合，促進學(xué)習(xí)成果有效達成，培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科創(chuàng)新能力和綜合運用能力，培養(yǎng)面向未來解決復(fù)雜問題的學(xué)習(xí)者和創(chuàng)造者。

●核心素養(yǎng)下通用技術(shù)課程跨學(xué)科項目式教學(xué)模式構(gòu)建

通用技術(shù)課程以操作學(xué)習(xí)和設(shè)計學(xué)習(xí)為主要特征，立足實踐，注重創(chuàng)造，強化學(xué)生手腦并用與知行合一意識，提高學(xué)生解決技術(shù)問題的綜合能力，發(fā)展學(xué)生的工程思維和創(chuàng)造能力，培養(yǎng)學(xué)生的圖樣表達和物化能力，提升學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)。[2]而跨學(xué)科項目式教學(xué)模式以創(chuàng)客教育和STEM教育理論為基礎(chǔ)，將跨學(xué)科學(xué)習(xí)和項目式學(xué)習(xí)有機融合，以解決真實問題的項目式學(xué)習(xí)為主線，開展項目教學(xué)活動，產(chǎn)出項目成果，評估與預(yù)期教學(xué)目標的達成度，不斷優(yōu)化項目教學(xué)活動?；诖?，筆者將通用技術(shù)課程與跨學(xué)科項目式教學(xué)模式結(jié)合，構(gòu)建了如下頁圖1所示的教學(xué)模式。

圖1

①在項目活動準備階段，教師應(yīng)聯(lián)系學(xué)生的生活選擇真實問題情境，逆向分析解決該問題涉及的學(xué)科知識內(nèi)容，整合相關(guān)學(xué)科的知識，規(guī)劃設(shè)計課程框架，分析解決該問題需要培養(yǎng)的學(xué)生的能力和思維，進而明確課程目標和課程標準。教師還要提前做好教學(xué)軟硬件環(huán)境的準備，做好整體課程框架設(shè)計和實施計劃，包括課程目標、課程活動、課程任務(wù)等。

②在項目活動實施階段，以解決問題為主線、學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)，開展“發(fā)現(xiàn)問題—明確問題—設(shè)計方案—制作產(chǎn)品—測試評價—迭代優(yōu)化”的教學(xué)活動。

③在項目評估階段，將過程性評價和終結(jié)性評價相結(jié)合，以教師、學(xué)生為評估主體，通過自評和他評的方式，全面評價產(chǎn)品與設(shè)計目標的契合度，充分了解項目學(xué)習(xí)共同體的整體項目成果。

●核心素養(yǎng)下通用技術(shù)課程跨學(xué)科項目式教學(xué)模式實施

《普通高中通用技術(shù)課程標準（2017年版）》鼓勵教師立足學(xué)生的直接經(jīng)驗和親身參與，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，精心設(shè)計和組織學(xué)生的學(xué)習(xí)活動，立足實踐，注重創(chuàng)造，選擇體現(xiàn)時代特點與生活緊密聯(lián)系的課程內(nèi)容，倡導(dǎo)以學(xué)生為中心、以實踐為核心的多樣化學(xué)習(xí)方式，突出實踐能力、創(chuàng)新思維和工匠精神的培養(yǎng)。筆者在粵科版通用技術(shù)必修1第三章“制訂我的設(shè)計方案”和第四章“實現(xiàn)方案和評價設(shè)計”的教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)“新冠疫情封校學(xué)習(xí)期間學(xué)生對天氣和時間掌握需求”的真實生活情境，引導(dǎo)學(xué)生使用數(shù)字化工具進行創(chuàng)意設(shè)計，利用開源硬件掌控板和mPython圖形化編程軟件設(shè)計“智能時鐘”的功能，使用123D軟件制作“智能時鐘”的外觀造型，以幫助學(xué)生更好地掌握時間和天氣情況，管理在校學(xué)習(xí)和生活。在項目活動中注重培養(yǎng)通用技術(shù)學(xué)科的創(chuàng)新設(shè)計、物化能力及工程思維和信息技術(shù)學(xué)科的數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、計算思維[3]，教學(xué)活動內(nèi)容的安排以解決問題為主線，以產(chǎn)品設(shè)計為終點，在整個活動中滲透信息技術(shù)和通用技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)和綜合運用能力。

1.搭建Moodle平臺，創(chuàng)建項目教學(xué)資源

在“智能時鐘”項目活動準備階段，教師要提前搭建好項目實施所需的教學(xué)軟硬件設(shè)備和教學(xué)資源。筆者在校內(nèi)Moodle平臺上創(chuàng)建了教學(xué)資源；根據(jù)“智能時鐘”項目問題情境，采用開源硬件掌控板和mPython軟件進行編程設(shè)計和程序控制；連接WI-FI，獲取網(wǎng)絡(luò)時間播報和天氣預(yù)報，并借助開源硬件掌控板和3D打印設(shè)計制作產(chǎn)品。筆者結(jié)合項目涉及的跨學(xué)科內(nèi)容，對原有學(xué)科知識進行重新整合，梳理項目課程教學(xué)活動的具體內(nèi)容和教學(xué)目標，將每節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容分為“知識百科、考考你、練練手、課堂作業(yè)、挑戰(zhàn)擂臺”五個模塊，并根據(jù)課程內(nèi)容的需要制作相關(guān)的微課。學(xué)生將每節(jié)課完成的作業(yè)提交到Moodle平臺（記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，形成過程性評價），并利用Moodle平臺資源進行個性化的自主學(xué)習(xí)和合作探究，減輕了教師個性化指導(dǎo)學(xué)生的負擔(dān)，確保項目活動的順利開展。

2.以解決問題為核心，實施項目活動

在“智能時鐘”項目教學(xué)活動中，筆者創(chuàng)設(shè)了“新冠疫情封校學(xué)習(xí)期間，學(xué)生對天氣變化和時間管理的實際需求”的問題情境，通過明確問題、構(gòu)思方案、方案物化（功能設(shè)計、外觀設(shè)計）、產(chǎn)品制作、產(chǎn)品交流評價、產(chǎn)品優(yōu)化等環(huán)節(jié)開展項目活動，具體如圖2所示。

圖2

（1）明確現(xiàn)實問題，構(gòu)思解決方案

本項目活動來源于真實生活，由于受廣東多變天氣的影響，新冠疫情期間學(xué)生需要提前做好增減衣物的準備，以防感冒或中暑。基于以上情況，激發(fā)學(xué)生思考是否可以創(chuàng)造產(chǎn)品，讓學(xué)生在校期間既可以掌控天氣變化，又可以掌控學(xué)習(xí)時間。在明確現(xiàn)實問題后，學(xué)生通過頭腦風(fēng)暴的方式探討產(chǎn)品的解決辦法、設(shè)計需求、設(shè)計限制，經(jīng)過多方面的綜合考慮，最終將想法以構(gòu)思草圖和設(shè)計流程圖的方式呈現(xiàn)出來，形成產(chǎn)品設(shè)計方案。

（2）方案物化，實現(xiàn)功能設(shè)計和外觀設(shè)計

根據(jù)學(xué)生構(gòu)思的產(chǎn)品設(shè)計流程圖，結(jié)合學(xué)生的認知水平和知識基礎(chǔ)，采用開源硬件掌控板和圖形化編輯軟件mPython進行“智能時鐘”的功能設(shè)計（需要實現(xiàn)時間信息、天氣信息和穿衣指南信息的獲?。?。首先，連接網(wǎng)絡(luò)WI-FI，獲取網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器的同步時間和網(wǎng)絡(luò)心知天氣平臺上的天氣預(yù)報信息，編寫程序調(diào)用相關(guān)信息。然后，將調(diào)取的時間和天氣信息顯示在開源硬件掌控板LED屏上。在“智能時鐘”的功能設(shè)計過程中，學(xué)生分析了產(chǎn)品的功能需求，明確了設(shè)計需求和實現(xiàn)方法，通過編程語言來實現(xiàn)功能設(shè)計。

結(jié)合設(shè)計方案中的概念草圖，學(xué)生學(xué)習(xí)使用123D軟件進行“智能時鐘”外觀的制作。首先，使用123D軟件繪制平面草圖，并對草圖進行拉伸，轉(zhuǎn)化成實體。其次，使用123D軟件合并功能中的“加、減、合并、相交、相減”功能實現(xiàn)內(nèi)嵌掌控板實體的空間設(shè)計。最后，使用123D軟件中的著色和倒圓角功能進行細節(jié)的處理。在“智能時鐘”的外觀設(shè)計過程中，學(xué)生掌握了使用123D軟件進行產(chǎn)品外觀創(chuàng)意設(shè)計的方法和技巧，學(xué)會了借助計算機輔助軟件實現(xiàn)將二維平面的概念草圖轉(zhuǎn)化成三維的立體模型，實現(xiàn)產(chǎn)品的外觀設(shè)計。

（3）產(chǎn)品創(chuàng)意制作，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

在“智能時鐘”的功能設(shè)計和外觀設(shè)計的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，學(xué)生綜合運用所學(xué)新知進行附加功能設(shè)計和個性化創(chuàng)意設(shè)計。例如，在開源硬件掌控板功能設(shè)計基礎(chǔ)上，增加小臺燈的功能；在123D外觀設(shè)計基礎(chǔ)上，增加筆筒結(jié)構(gòu)，便于放置學(xué)習(xí)用品等多樣化創(chuàng)意設(shè)計。創(chuàng)意設(shè)計制作的過程，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合運用能力和創(chuàng)新物化能力。

3.展示分享作品，迭代完善成果

在“智能時鐘”項目教學(xué)活動中，學(xué)生完成的每一個階段性成果都要進行展示分享與交流評價。學(xué)生根據(jù)教師和他人給予的評價改進設(shè)計成果。在最終的產(chǎn)品創(chuàng)意設(shè)計完成后，學(xué)生使用3D打印機打印出外觀造型，并將設(shè)計好的“智能時鐘”模塊嵌套在創(chuàng)意外殼上。成品完成后邀請教師和同學(xué)體驗并分享使用感受，以迭代優(yōu)化設(shè)計成果。

●效果分析與建議

在“智能時鐘”教學(xué)活動中筆者開展了“威廉斯創(chuàng)造力傾向測評量表”的前后測調(diào)查，從下表的統(tǒng)計數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生創(chuàng)造力的總分平均值及冒險性、好奇心、想象力和挑戰(zhàn)性四個維度的平均值在實驗實施后都有所提升，尤其在好奇心和挑戰(zhàn)維度上的變化最為明顯。但通過配對樣本T檢驗發(fā)現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)造力傾向在總分和冒險性、好奇心和想象力維度上的P（T≤t）雙尾值均大于0.05，說明產(chǎn)生的變化并未發(fā)生顯著差異，而在挑戰(zhàn)性維度上的在P（T≤t）雙尾值（0.00）小于0.05，說明挑戰(zhàn)性維度上產(chǎn)生了顯著差異。這也說明“智能時鐘”跨學(xué)科項目式教學(xué)活動有助于學(xué)生創(chuàng)新思維能力的提升，培養(yǎng)了學(xué)生解決復(fù)雜現(xiàn)實問題的信心和能力，但是在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力傾向的冒險性、好奇心和想象力維度上還有待加強和改善。

冒險性好奇心想象力挑戰(zhàn)性總分前測后測前測后測前測后測前測后測前測后測平均值X 20.90 21.23 25.28 26.21 24.83 25.59 20.58 22.29 91.58 95.31標準差S 2.72 3.06 5.08 5.15 5.42 4.59 3.62 3.82 14.75 15.27 df 79 79 79 79 79 t Stat-0.74-1.23-1.01-3.02-1.67 P(T≤t) 單尾0.23 0.11 0.16 0.00 0.05 t 單尾臨界1.66 1.66 1.66 1.66 1.66 P(T≤t) 雙尾0.46 0.22 0.32 0.00 0.10 t 雙尾臨界1.99 1.99 1.99 1.99 1.99 T檢驗及差異分析

結(jié)合“智能時鐘”跨學(xué)科項目式教學(xué)活動的實踐探究，筆者對構(gòu)建跨學(xué)科項目式教學(xué)活動提出建議：第一，在創(chuàng)設(shè)真實世界的問題時，要充分了解學(xué)生的認知基礎(chǔ)，避免課程活動任務(wù)出現(xiàn)過易或過難的情況。第二，在進行跨學(xué)科教學(xué)內(nèi)容設(shè)計時，要充分考慮相關(guān)學(xué)科的知識，盡可能讓相關(guān)學(xué)科知識的學(xué)習(xí)在跨學(xué)科教學(xué)內(nèi)容之前進行，這樣有利于學(xué)生將已有的學(xué)科認知再次建構(gòu)到新問題中，有利于學(xué)生對新問題的解構(gòu)和深入理解。第三，在跨學(xué)科項目實施中，跨學(xué)科教師要全程參與到課程教學(xué)活動中，針對學(xué)生在實踐中存在的未能預(yù)判的或生成性的新問題展開進一步的深入探究，讓學(xué)生在解決富有挑戰(zhàn)性的問題過程中，提升自身的高階思維能力和創(chuàng)新能力。第四，在對跨學(xué)科項目的成果進行評估時，要充分結(jié)合跨學(xué)科項目式教學(xué)目標設(shè)置評價量表，以教師和學(xué)生為主體開展評價與交流互動，確保項目成果不偏離教學(xué)目標，讓學(xué)生在評價交流中培養(yǎng)自身的溝通協(xié)作能力、語言表達能力和批判性思維。

●結(jié)語

本文構(gòu)建了核心素養(yǎng)下高中通用技術(shù)課程跨學(xué)科項目式教學(xué)模式，結(jié)合“智能時鐘”跨學(xué)科項目式教學(xué)探究，在一定程度上實現(xiàn)了通用技術(shù)和信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，提升了學(xué)生綜合運用知識解決真實生活問題的能力和創(chuàng)新能力，幫助學(xué)生建構(gòu)認知，提升技能和素養(yǎng)。但是該模式也存在不足之處，在項目教學(xué)活動實施過程中面向高一全年級進行問卷調(diào)查，前后測回收的有效問卷較少，實際統(tǒng)計樣本量與實施樣本總體數(shù)量偏差較大。后續(xù)筆者會加強有效數(shù)據(jù)的回收，確保數(shù)據(jù)分析的有效性和完整性。