创客教育中的跨学科学习

摘要：创客教育通过项目实践解决指向真實世界的问题 ，跨学科学习是必然途径。创客教育中的跨学科学习要避免简单的 “学科拼盘 ”“网络搜索 ”等误区。同时 ，可采用 “5W模型 ”，提出跨学科项目 ;借助关键问题 ，引发跨学科思维 ;在关键节点上 “驻足 ”，让跨学科学习 “慢下来 ”。

关键词 ：创客教育 ;跨学科学习 ;跨学科项目 ;跨学科思维

一、创客教育需要跨学科学习的加持

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。我校创客社团的学生通过一段时间的学习 ，创作了一批优秀的创客作品 ，比如 “噪音管理器”（见图 1）、 “驱魔师护眼头带 ”（见图 2）等。

这些作品的创作过程 ，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）。此外 ，还有语言表达和艺术的美观、舒适感等等。也就是说 ，要完成这些作品 ，学生不仅要有信息科技学科知识 ———会算法、会编程、懂一点人工智能 ，还需要有物理、数学、语文、美术甚至更多学科领域的知识。

因此 ，跨学科学习是学生解决真实问题的迫切需求 ———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。

创客教育强调人人都是创造者 ，世界在创造中发展。工业革命流水线的生产 ，使得社会分工越来越精细化 ，也催生了分科教学。然而 ，不可避免地 ，绝对的分科教学使学生变成储存学科知识的 “水池 ”，教师则成为灌输学科知识的 “水泵 ”，其结果必然使教学脱离思维 ，学生缺乏主动性、泯灭好奇心 ，学习沦为一项被动任务而非一种快乐。随着智能技术的发展 ，人类社会迎来人机协同、跨界融合、共创分享的智能时代 ，这个时代需要创新能力和合作精神。这就要求我们变革教学 ，培育学生从生活中的真实情境中发现问题然后解决问题的能力。由于真实情境并非已经抽象好的学科模型 ，学生很难用单一学科的知识去解决错综复杂的现实问题 ，那么 ，必然要求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。

二、创客教育中跨学科学习的应然样态

所谓 “跨学科学习 ”，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]跨学科学习强调学科思维的充分应用 ，要求学生像不同领域的学科专家一样去思考 [2]，从而解决问题。创客教育中的跨学科学习要体现学生的主动性 ，但也不能一味 “放羊 ”。如果创客项目的完成从头到尾是 “放羊式 ”的———从提出项目创意到项目需求分析、项目设计实施、项目优化迭代 ……都由学生完全自主 ，教师被隔离在 “局外 ”———这跟学生找几个志同道合的小伙伴在家里搭搭积木、改造玩具没有区别。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 ，触摸到不同学科的学科本质与学科原理 ，触及学科核心思想 ，以期能够用习得的学科思想方法去迁移解决其他的问题。简单的 “学科拼盘 ”不是创客教育中的跨学科学习。例如 ，数学学科中用尺规作图画出一个图形 ，后让学生选择一款电脑软件绘制出相同的图形 ，以巩固对该图形特性的认识。这里 ，信息技术只是做了技能层面的操练，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学科核心思想也并未有体现。那么 ，这样的跨学科学习就是一种简单的 “学科拼盘”，仅是课堂形式变得花哨了 ，却徒增了学生的负担。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学科 “层”的思想以及基本图元的 “重用”思维。

简单的 “网络搜索 ”也不是创客教育中的跨学科学习。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 ，通过简单的网络搜索做肤浅阅读 ，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。

三、创客教育中的跨学科学习如何开展

那么 ，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 ”？笔者经过多年的创客教育实践 ，总结了以下三点经验 ：

（一）采用 “5W模型 ”，提出跨学科项目

“创”就是创新 ，“创客 ”意思是勇于创新、努力将自己的想法变成现实的人。项目伊始，参与者往往会通过短暂的讨论 ，达成一致，确立项目主题 ，而这个 “讨论 ”就被称之为 “头脑风暴 ”。“头脑风暴 ”本意是在座谈或会议中打破常规、积极思考、畅所欲言、充分发表等 ，而此处将 “头脑风暴 ”定义为 ———一种有组织的七嘴八舌。“头脑风暴 ”要有深度 ，必须要有计划、有组织 ，否则就是浪费时间 ，于事无益。而这里的 “组织 ”就要依靠 “5W模型”提供的脚手架 ，通过思维导图 ，将 “Why———为什么做、What———做些什么、Who———人员分工、When———时序进度、 Which———哪些学科 ”这些问题 ，在动手做之前梳理清楚。这一模型可以让学生很清楚地发现不足 ，催生主动学习 ，及时填补跨学科领域的空缺。

例如 ，“制作智慧农业温室大棚 ”项目中 ，学生借助 “5W模型 ”发现 “环境对植物的影响”这一生物学知识的缺漏 ，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 ，还有其他生物的影响 ，那么 ，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 ”可以帮助预期项目成果 ，在项目分析、实施之前预先形成跨学科知识图谱 ，打下项目顺利开展的坚实基础。

（ 二）借助关键问题 ，引发跨学科思维

关键问题是可以解答的、有启发性的、起到媒介作用的问题。[3]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 ，可能需要转几个弯才能获得答案的问题。它具有挑战性 ，能激发学生的探究欲。其次 ，关键问题能够打破学科壁垒 ，联结多个学科领域的知识 ，需要用跨学科知识、跨学科方法、跨学科思维来解决 ，能引发学生的跨学科思考与实践。[4]

例如 ，在“智能唤醒枕头 ”项目中 ，为了在计时器计时结束之后 ，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所示）。

那么 ，此处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 ？真实情境中 ，枕头大约需要承受多大的力 ？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 ，能够调动学生在物理等学科领域深入探究的积极性。对于关键问题 ，我们并不关注问题结果的 “对”或“错”，而是重视学生寻找答案的过程 ，要求学生做好过程性的记载 ，将在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。

值得一提的是 ，关键问题的提出需要不同学科领域教师的合力。因为一个学科的专职教师知识再丰富 ，也主要局限在本学科的专业领域内 ，即在本学科内可能有敏锐的专业眼光 ，能及时提出关键问题引发学生的学科思维。但是 ，在跨学科领域的知识水平就会不够专业 ，这个时候就需要组建教师团队 ，由多个学科的教师共同参与 ，在各自学科领域以特有的学科视角提出跨学科的驱动性关键问题。比如 ，我们的校本选修课鼓励由多位不同学科的教师共同授课 ，多位教师不是轮流上课 ，而是全程参与。

（三）在关键节点上 “驻足 ”，让跨学科学习“慢下来 ”

创客教育最终一定是指向物化的作品的，但是我们不能仅追求物化的作品本身 ，而应当注重过程中的收获 ，去功利化 ，让创客教育中的跨学科学习慢下来。当然 ，注重过程细节 ，同样也会反哺创客作品的最终完成。 “慢下来 ”，指的是学生动 “手”之前 ，一定要动足“脑”，要充分调动思维 ，做好充足的预设和准备 ，那么 ，动 “手”的时候才可能提高效率 ，事半功倍。否则 ，学生有可能尝试来、尝试去，最后发现围绕一个简单的问题在原地打转。因此，“慢下来”，看似浪费时间，实则节省时间。

例如，创客作品中的外形设计———激光切割。我收集了许多学生切割废了的小盒子，不是相邻两个面的卡口锯齿啮合不了，就是盒子尺寸太大或太小;不是孔径开错位置，导致无法通过数据线，就是压根儿忘记开孔……多次切割导致耗材的浪费。究其原因，在于学生急于求成，没有测量准确或没有对测量的数据进行 “二次校验”，从而导致切割失败，这也从一定程度上说明教师跨学科学习指导的缺位。

长度、直径等是物理学中最基本的测量，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，常见的间接测量方法有累积法、替代法、平移法、滚动法等。工匠精神讲求精益求精，学生不能因为追求速度快，就都使用“约估”的方法。况且，实际测得的数据还要加上切割的误差，并留有一定的余量才能顺利拼装。因此，学生除了需要使用物理学中的科学测量方法并关注误差，还要做好测量记录和数据校验。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;也可以是一位学生负责测绘，一位学生负责校验，这样避免个人思维定式。待到反复核对无误以后，再动手制版雕刻，这样可以大大降低切割废品率。

可见，“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。在跨学科学习的关键节点上 “驻足”，慢下来，收获的是考虑问题的全面性与精益求精的工匠精神，习得的是思维的广阔性、批判性与深刻性，提升的是整体素养。

综上所述，创客教育通过项目实践解决指向真实世界的问題，跨学科学习是必然途径。虽然跨学科学习在实践层面尚处于探索阶段，然而我们深信，通过一线教师的智慧与不断努力，最终必会走向跨学科的综合育人。

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.

[2]张华.论理解本位跨学科学习[J].基础教育课程，2018（22）：10.

[3]J.Bruner.Theproces of education [M].Cambridge：Harvard UniversityPres， 1960：40.

[4]孟璨.跨学科主题学习的何为与可为 [J].基础教育课程，2022（11）：8.

（秦晓兰，江苏省锡山高级中学实验学校。无锡市教学能手。曾获江苏省初中信息技术教学基本功大赛一等奖，无锡市初中信息技术评优课一等奖第一名。）