创客教育中的“跨学科学习”教学初探

秦晓兰

摘要：本文论述了在创客教育中落地跨学科学习要避免“学科拼盘”“网络搜索”等误区，并结合创客社团教学实践，提出了在创客教育中促进跨学科学习行之有效的做法，以期为广大一线教师提供参考。

关键词：创客教育；跨学科学习；项目教学

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2023）12-0060-03

《义务教育课程方案和课程标准（2022年版）》强调跨学科主题学习，创客教育通过项目实践解决指向真实世界的问题，跨学科学习是必然途径。跨学科主题学习强调课程协同育人，原则上，各门课程用不少于10%的课时设计跨学科主题学习，可设计拓展内容，供学有余力或有兴趣爱好的学生选学。

为何？

创客教育因其自由开放、创新创意、探究体验的教育理念，受到广大中小学生的热爱，笔者所在学校创客社团的小团员们通过一段时间的学习创作出不少优秀的创客作品，如《噪音管理器》《自追踪云台》《驱魔师护眼头带》……这些作品涉及以下知识：人工智能（人脸识别、语音识别等）；物理（测量、科学实验的方法等）；数学（坐标系、空间的认识等）；技术（工程、迭代的思维等）；语言表达和艺术（美观、舒适感）等。要完成这些作品，学生不仅要会算法、会编程，还需要有物理、数学、语文、美术、技术甚至更多学科领域的知识来支撑。

因此，跨学科学习不是因为有“官方的政策文件”不得不去执行，而是学生为“解决真实问题的迫切需求”不得不去学习运用；不是“自上而下的指令”，而是“自下而上的倒逼”；不是“被动”的，而是“主动”的。

随着社会智能化的发展，人类社会迎来人机协同、跨界融合、共创分享的智能时代。时代需要具有创新能力和合作精神的高端人才，这就要求教师要变革教学方法，培育学生从生活中的真实情境中发现问题、解决问题的能力。而由于很难用单一学科的知识去解决错综复杂的现实问题，所以，应培养学生综合运用多个学科的知识、原理与方法进行跨学科学习。

何谓？

“跨学科学习”（interdisciplinary study）是基于跨学科意识，运用两种或两种以上的学科观念以及跨学科观念，解决真实问题的课程与学习取向。[1]跨学科学习要求学生能像不同领域的学科专家一样去思考和解决问题。

创客教育中的跨学科学习，要求学生在实现项目创意的过程中，能够触摸到不同学科的学科本质与学科原理，触及到学科大概念等学科核心思想，并能够用习得的学科思想方法去迁移解决其他的问题。

第一，简单的“学科拼盘”不是跨学科学习。例如，数学问题“用尺规作图画出一个图形”，教师要求学生选择一款软件绘制出相同的图形以巩固对该图形特性的认识，此时学生只是做了技能层面的操练，运用计算机软件作图对于学生理解尺规作图的原理没有正向帮助，对于学生深入理解信息科技领域的学科核心思想也没有帮助，那么，这样的跨学科学习就是一种“学科拼盘”，虽然课堂形式变得花哨了，却徒增学生的负担。数学中稍复杂的平面图形，在计算机中都是由多个“基本图元”通过“多个图层”叠加在一起组合而成的，跨学科学习应既涉及尺规作图的核心原理，又充分彰显信息科技领域“层”的思想以及基本图元的“重用”思维。

第二，简单的“网络搜索”也不是跨学科学习。例如，在使用“红外线传感器”设计“智能楼道灯系统”的项目中，对于“红外线是什么”“人体会发出红外线吗”这些跨学科的知识，仅仅引导学生从生活常识出发，通过网络搜索获得常识化的理解，而漠视物理学科的理论基础、学科思维方式与学科研究方法，这样的学习也不是跨学科学习。

何为？

那么，在创客教育中应怎样合理开展跨学科学习，以摒弃“放羊式”的“伪创客教育”，在项目之前提出真實合理的驱动性问题，在项目关键节点给出恰如其分的里程碑目标？笔者经过多年的创客教育实践，提炼出以下三点可行的路径。

1.采用5W模型，提出跨学科项目

创客（Maker）中“创”即创新，“创客”即勇于创新、努力将自己的想法变成现实的人。创客项目伊始，参与者往往会通过短暂的讨论确立项目主题，而这个“讨论”就被称为“头脑风暴”。“头脑风暴”是指在座谈或会议中打破常规，积极思考、畅所欲言、充分发表看法等。那么，如何让“头脑风暴”有深度呢？有计划、有组织必不可少。而“组织”就要依靠“5W模型”提供的脚手架，即通过思维导图（如图1），将“Why—为什么做、What—做什么、Who—人员分工、When—时序进度、Which—哪些学科领域”梳理清楚。通过5W思维导图，学生可以清楚地发现不足，从而主动学习，及时填补跨学科领域的空缺。

例如，在“制作智慧农业温室大棚”项目中，学生通过5W模型发现“环境对植物的影响”中存在生物学知识的缺漏。学生通过跨学科学习发现除了温度、光线、空气、水分、土壤等非生物因素外，还有其他生物因素的影响。因此，在后续项目设计搭建的时候，就要从这些因素出发去设计产品。可见，5W模型可以帮助学生预期项目成果，即在项目分析、实施之前预先形成跨学科知识图谱，助力创客项目的最终达成。

2.借助关键问题，引发跨学科学习

关键问题是可以解答的、有启发性的、起到媒介作用的问题。[2]首先，关键问题要具有一定的开放性，关键问题不是仅仅依靠书本或网络媒介就能轻松获得答案的问题，而是需要学生综合运用所学知识技能进行思考、探究，并且要具有挑战性，能激发学生的探究欲；其次，关键问题要能够打破学科壁垒，用跨学科知识、跨学科方法、跨学科思维来解决，能引发学生跨学科的思考与实践。

例如，在“智能唤醒枕头”项目中（如图2），为了在计时器结束之后，枕头能顺利“振动”以唤醒睡懒觉的人，学生设计了一款“连杆”结构（如图3）。

教师可以提出的关键问题有：“这个结构的原理是什么？”“为什么采用软皮筋，而不是软木棒？”“这个结构还可以应用在生活中的什么场景中？”“在真实情境中，每个舵机的扭力需要达到多少才能顺利牵引枕头振动？”……这些关键问题带有驱动性、引导性，调动学生在物理学科领域深入探究以解决问题。对于关键问题，教师不应只关注问题结果的“对”或“错”，而应重视学生寻找答案的过程，要求学生将探究过程中习得的相关领域知识在“项目进度记载”表中记录，并做全班交流。

关键问题的提出需要不同学科领域专业教师的团队合力，各学科的教师从各自的学科视角提出跨学科的驱动性的“关键问题”。例如，学校校本选修课可以鼓励由多位不同学科的教师共同授课，教师不是轮流上课，而是全程参与。

3.去功利化，让跨学科学习慢下来

创客教育不能仅追求物化的作品本身，而应注重过程中的收获，去功利化，让创客教育中的跨学科学习慢下来。当然，注重过程的细节，同样也反哺创客作品的最终完成。“慢下来”指的是学生在动“手”之前，一定要动足“脑”，要充分调动思維，做好充足的预设和准备，只有这样才能在“做”的时候才提高效率，事半功倍。

例如，在创客作品中的“外观设计——激光切割”中，常有学生因为没有准确测量，或没有对测量的数据进行“二次校验”，导致切割失败。面对这种情况，教师应强调精确测量的重要作用，要求学生必须在精确测量后再进行实际操作。精确测量具体数值的方法可以是直接测量，也可以是间接测量，常见的间接测量的方法有累积法、替代法、平移法、滚动法等。学生除了可以使用物理学中的科学测量方法并关注误差，并做好测量记录和数据校验，还可以用数学中“画三视图”的方式绘图并记录测得的数据，反复校验核对，核对无误后，再动手制版雕刻。

“慢下来”是磨刀不误砍柴工。学习的结果固然重要，但是过程中的收获亦不容小觑。在跨学科学习的节点上“驻足”，收获的是考虑问题的全面性与精益求精的工匠品质，习得的是思维的广阔性、批判性与深刻性，是素养的整体提升。

综上所述，在创客教育中落地“跨学科学习”，要避免“学科拼盘”或“网络搜索”等误区，在项目规划时绘制5W模型的思维导图、在项目实施中适时提出驱动性的关键问题、在项目评价里提倡去功利化的慢教育……这些都是引发并促进跨学科学习行之有效的做法。

参考文献：

[1]张华.跨学科学习：真义辨析与实践路径[J].中小学管理，2017（11）：21-24.

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

本文系江苏省中小学教学研究第十四期重点资助课题“数学跨学科综合实践的资源整合与项目设计”（课题编号：2021JY14-ZA09）的阶段性研究成果。