CDIO模式下跨学科主题学习的意蕴与实践路径

［摘要］ 在CDIO模式（构思、设计、实施、运行）引领下的信息技术跨学科主题学习，呈现出堆叠化、现实化、开放化的显著特质。在小学信息技术跨学科主题教学中，教师应自觉融入CDIO理念，以该模式为指引开展教学活动；以“设计制作校园植物名片”为例，从主题出发引导学生构思、从创意出发引领学生设计、从管理出发推动学生实施、从展示出发促使学生运行，由此提升学生的信息技术综合素养。

［关键词］ 跨学科主题学习；信息技术课程；CDIO理念

“CDIO”工程教育理念由美国麻省理工学院等四所大学历经多年研究、探索与实践构建而成，是一种“工程教育”模式，涵盖构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运行（Operate）四个实践环节。经实践检验，这一工程教育模式与“跨学科主题学习”高度适配。基于CDIO模式，小学信息科学跨学科主题教学应致力于培育学生的工程素养，此素养绝非单纯的信息素养或科技素养，而是多学科融合的综合素养。CDIO模式下的跨学科主题学习倡导学生在“做中学”“用中学”“创中学”。现以“设计制作校园植物名片”这一跨学科主题教学为例，深入探究CDIO模式下跨学科主题学习的意蕴与实践路径。

一、CDIO模式下跨学科主题学习的意蕴

CDIO模式下的跨学科主题学习以“主题项目”为基础。其中，“主题项目”既是跨学科主题学习的起点，也是终点。在教学过程中，教师不仅需要依据教学总体目标确定主题，还应充分考虑学生的兴趣爱好，积极探寻信息科学学科与学生信息科学学习的交叉点、融合点和共通点，唯有如此，跨学科主题方能具备引导性、针对性和实效性。

1.堆叠化特质

CDIO模式下跨学科主题学习的内容与资源具有堆叠性特点。堆叠并非简单的相加，而是一种整合、融合与互渗。一方面，体现为学习内容与资源的跨学科整合；另一方面，指的是学科与学生生活经验的整合。应注重引导学生运用跨学科知识、方法和思想来解决问题。例如，在“设计制作校园植物名片”的跨学科教学中，引入科学学科、美术学科等相关知识。跨学科主题教学具有学科互摄的特质。所谓“学科互摄”，即学科知识之间、方法之间以及思想之间能够相互启迪、相互促进。教师要有意识地从学科教学的素养目标、教学方法、教学内容三个维度构建跨学科主题学习框架，建立各学科之间的联系。堆叠化的跨学科主题教学能够避免教学的单一化和碎片化。

2.现实化特质

CDIO模式下信息科学跨学科主题学习技术具有现实化的特征。在跨学科主题学习中，教师不仅可以引入学生生活世界中的内容以及现实性的素材和资源，还可以借助信息科学构建虚拟现实情境，从而激发学生的跨学科主题学习兴趣，调动学生的学习积极性。例如，在“设计制作校园植物名片”的跨学科主题教学中，以学生所在的学校校园为原型，引导学生借助信息科学为校园植物设计名片。在教学中，搭建开放性的素材和资源系统，为学生提供相关的设计资料、视频等。CDIO模式下的跨学科主题学习充分借助数字化工具及其他相关方式获取植物相关信息。CDIO模式下的信息科学跨学科主题学习具有综合性和现实性特质，不仅能使学生的信息科学学习充满趣味，让学生在学习中获得快乐，还能促进学生的信息科学认知和思维进阶。

3.开放化特质

CDIO模式下信息科学跨学科主题学习以问题解决为导向，以“项目”为核心，将跨学科学习的主题和任务转化为学生易于理解的“学科任务群”“学科问题群”。在教学中，不仅需要应用相关的专业知识，还需要引入其他相关学科以及学生生活经验中的资源和素材。CDIO模式下的信息科学跨学科主题学习具有开放性的特质。例如，在“设计制作校园植物名片”的跨学科主题教学中，教师要将信息科学、数学、美术、科学等学科知识进行整合与融合。在此过程中，学生可以根据学习需求不断丰富资源和素材。通过丰富、开放的资源和素材的支撑，学生的跨学科主题学习效能得到提升，学生在跨学科主题学习过程中认知和思维也能不断进阶。CDIO模式下的信息科学跨学科主题学习致力于培育学生的跨学科思维，促进学生的跨学科认知。

CDIO模式下的跨学科主题学习在教学理念方面主张基于项目的学习，提倡让学生“做中学”；在培养目标方面，既注重信息科学基本知识的学习，又引导学生进行真实实践场域的技术实践；在教学环境方面，注重虚拟现实感，重视真实环境的启发和引导作用；在教学过程方面，注重完整的构思、设计、实施、运行流程。CDIO模式下的跨学科主题学习能够让学生获得现场体验感，提升学生综合性、实践性的信息科学跨学科主题学习力，发展学生的信息科学综合素养。

二、CDIO模式下跨学科主题学习的实践路径

CDIO模式下跨学科主题学习的实践路径在于，引导学生在信息科学学习过程中充分经历工程产品的构思、设计、实施、运行全过程。教师应从跨学科主题教学目标和内容出发，依托跨学科主题学习的问题和任务，不断优化信息科学工程教育。鼓励学生进行二次设计，从而不断优化和完善学生的跨学科主题学习。

1.从主题出发，引导学生构思

CDIO模式下跨学科主题学习的实践应从主题出发，引导学生积极主动地构思。CDIO模式下的跨学科主题学习实践注重引导学生积极主动地参与真实的工程项目实践，从而引导学生积极主动地学习和应用相关知识。在此过程中，教师也要引导学生将相关知识转化为解决实际问题的方案。在学生构思的过程中，教师要不断激发学生的创新性思维和想象，让学生积极主动地尝试新的想法和新的表现方式。例如，在“设计制作校园植物名片”的跨学科主题教学中，首先引导学生构思植物名片框架。从主题出发，引导学生构思植物名片上的内容，使人能够从植物名片上认识植物、了解植物，并激发人们探究植物的兴趣。为此，有学生设计研发的植物名片包含名片、分类、特征、用途、编码等信息。借助这些信息，人们能够整体性、系统性地通过名片认识植物、解读植物、了解植物。从主题出发引导学生进行信息科学跨学科主题学习的整体构想，要引导学生积极主动地互动、交流，从而激发学生群体的智慧，让学生在群体研讨过程中深化对自我自主构思的认知。鼓励学生在交流中发表不同的意见和建议，从而不断完善学生的构思，提升学生合作交流的深度和广度。实践证明，构思不仅能够培育学生的自主设计研发能力，更能培育学生的团队协作精神和合作交往能力。

2.从创意出发，引导学生设计

CDIO模式下跨学科主题学习的实践路径不仅注重构思，更注重将构思现实化，即注重设计。设计并非简单地确定学习流程，而要有创意。作为教师，要通过自己的设计，让学生在有限的时间内钻研、琢磨，突出学习的重点，突破学习的难点。在“设计制作校园植物名片”的跨学科主题教学中，重点引导学生思考如何获取植物的名称、分类、特征等相关信息。在设计过程中，要让学生群策群力、众筹众谋，充分发掘学生群体的智慧。如：有学生认为，可以通过网络搜索的方式获取植物信息；有学生认为，可以通过实地调查拍照等方式获取植物信息；有学生认为，可以去图书馆查询资料获取信息；还有学生认为，可以向有关专家咨询植物的生长特征等信息。通过全体学生的精心策划和妥善安排，学生充分发挥其信息科学跨学科主题学习的专长和创意，引发了学生的头脑风暴。在跨学科主题教学中，教师要引导学生明确分工、小组合作，以便让学生的跨学科主题实践有条不紊。

3.从管理出发，引导学生实施

CDIO模式下跨学科主题学习的实践路径还需加强对学生跨学科主题学习的管理。在跨学科主题教学中，教师不仅要引导学生构思和设计，更要将构思和设计付诸实践、付诸实施。为此，教师要对学生的跨学科主题学习加强管理。基于信息科学的跨学科主题学习管理应当是一种智慧性的管理。例如，在“设计制作校园植物名片”的跨学科主题教学中，引导学生学习编制校园植物编码，如引导学生根据植物的名称，以文字的形式对植物进行编码；引导学生按照植物的位置进行编码；引导学生根据植物的种植时间，按照时间编码等。在学生交流、确定编码规则的基础上，引导学生运用已学习的“生活中的编码”“编码的规则”“数字世界中的编码”等相关内容进行编码。进而，对学生编码实践的结果，进行汇总保存。通过编码，学生能够对植物名片进行有效的管理。学生借助编码，能够迅速找到所要寻找的植物，进而对植物名片进行有效解读。如此，能够让学生更清晰地了解植物、更有序地管理植物。

4.从展示出发，引导学生运行

CDIO模式下跨学科主题学习的实践路径的最后一个阶段是运行阶段（Operate）。在CDIO理念的指导下，教师要引导学生进行跨学科主题学习展示。基于跨学科主题学习展示的运行，一方面是学生对已有构思、设计、实施的一种确证与表征；另一方面也是学生跨学科学习素养的一次展示。在教学中，教师要为学生的跨学科主题学习展示提供契机，引导、优化、完善学生跨学科主题学习展示。例如，在“设计制作校园植物名片”的跨学科主题教学中，为优化学生的学习展示，引导学生美化校园植物名片，使校园植物名片不仅具有实用性，还具有美观性，让校园的植物名片成为承载、传播植物相关知识的重要载体和媒介。一是让植物名片的整体设计风格契合植物本身的风格、特点；二是鼓励学生对植物名片进行个性化的创新设计，如枫树的植物名片可以做成枫叶的形状等；三是可以在植物名片上增添一些诗化作品，如松树的植物名片上可以增加陈毅的诗篇《青松》；四是可以将更多与植物相关的信息制作成二维码等，从而让学生借助手机扫一扫就能看到植物的相关信息介绍等。在引导学生展示校园植物名片的过程中，教师要对学生进行有针对性地指导，如植物名片的布局是否合理、植物名片的色彩搭配是否协调等。可以说，每一张名片都是校园植物的身份证。通过校园植物名片的制作，能够增强学生对植物的了解，提高学生的环境保护意识。

在跨学科主题教学中，教师要有意识地运用CDIO理念进行指导，应用CDIO模式，让学生的跨学科主题学习经历构思、设计、实施和运行的全过程，提升学生的跨学科整合能力、实践能力和团队协作能力。在学生的信息科学跨学科主题学习中，CDIO理念和模式发挥着不可或缺的作用，能够全面提升学生的信息科学核心素养和综合应用能力。

CDIO模式下的信息科学跨学科主题学习具有堆叠化、现实化、开放化的特质。CDIO模式下的信息科学跨学科主题学习，就是将CDIO工程教育理念和工程教育模式融入学生的信息科学跨学科主题学习之中。将CDIO理念和模式应用于信息科学跨学科主题教学中是现实的、适恰的、具有适切性的。作为教师，要打造信息科学跨学科主题学习和实践的平台，引导学生设计、研发、实施、运行系列化的工程活动，支持学生的跨学科主题学习，让学生在信息科学跨学科主题学习中全面提升综合素养。

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