“桥的建设”跨学科项目式学习探索

跨学科项目式学习是培养学生综合素养和创新能力的重要途径。“桥的建设”项目式学习基于“桥兴汉衢”地域文化主题而设计，旨在打破学科界限，引导学生在真实情境中运用多学科知识解决实际问题，深入探究桥梁建设背后的科学与艺术奥秘，促进学生全面发展，提升其对本土文化的认同感和自豪感。

一、学习多学科知识，为桥的建设奠基

桥梁建设是一项复杂工程，涵盖多个学科领域的知识。在“桥兴汉衢·桥的建设”校本课程的学科课部分，除了必备的数学知识，教师要着重教授物理学科中重力、拉力、压力、摩擦力等力学知识，以及化学学科中材料的性质相关知识，让学生明确其在桥梁设计与建造中的关键作用。

在数学知识的学习上，学生要利用相关的几何与代数知识，精确计算桥梁的长度、宽度、高度等参数，合理设计桥梁的结构比例，并依据材料的规格和建筑要求确定所需材料的数量。例如，学生利用三角函数计算桥梁的坡度，运用面积和体积公式确定建筑材料的用量，为后续的模型设计和构建提供精准的数据。

物理学科的教学侧重于力学原理在桥梁建造中的体现，学生要通过实验和理论学习，深入理解物体在不同受力情况下状态的变化。如学生通过探究重力对桥梁结构的影响，明确桥梁自重影响其基础承载能力；通过分析拉力在斜拉桥中的分布，掌握拉索的受力特点和设计要求；通过研究压力与摩擦力在桥墩和桥面接触处的作用，明确合理的结构设计能确保桥梁的稳定性。

化学学科的学习围绕建筑材料展开。学生要了解常见桥梁建筑材料如钢材、水泥、混凝土等的化学成分、物理性质以及化学反应原理。具体来说，学生要明确钢材的成分决定其强度、韧性和耐腐蚀性，掌握水泥的水化反应过程及其对混凝土硬化性能的影响，从而为选择合适的建筑材料提供科学依据。

在完成学科知识的教授后，教师提出项目任务一：依据武汉市江汉九桥（拟建）的建造需求，结合给定的数据与规划图纸，深入分析、计算江汉九桥的目标承重量，并对桥梁的实际数据进行相应倍数的缩减，以确定桥梁模型的长度、宽度、承重目标等。这一任务能促使学生将所学的多学科知识初步结合起来，为后续的模型设计奠定基础。

二、调用多学科知识，设计桥的模型

在正式设计桥的模型之前，教师引导学生广泛了解常见桥梁的类型、特点及应用场景。各小组根据江汉九桥的实际建设需求和对不同桥梁结构的理解，选择梁式桥或斜拉桥作为主桥类型。

确定主桥类型后，学生基于江汉九桥的具体建设需求，充分调用多学科知识，分组绘制详细的设计图纸。在这个过程中，数学知识用于精确规划模型的尺寸和比例，确保各个部件的协调性和稳定性；物理知识指导结构设计，依据力学原理优化桥梁的受力分布，如确定梁的截面形状和尺寸以提高其抗压能力，设计斜拉索的角度和分布以增强其竖向和水平支撑力；化学知识用于辅助材料的初步选择，通过分析不同材料的化学性质等，为模型的选材提供参考。值得一提的是，有的小组将信息技术融入其中，运用专业的绘图软件绘制设计图。这有助于他们提高设计的精度和效率，提升信息素养、团队协作能力和创新思维。

三、融合多学科知识，制作桥的模型

制作桥梁模型阶段，各小组根据设计图纸，运用化学知识精心挑选合适的材料，开始动手制作。然而，制作过程并非一帆风顺，每个小组都遇到了各种各样的难题，这也成为学生深度融合多学科知识并加以实践运用的契机。

桥柱与桥面的连接是普遍存在的难点。部分小组有专业工具，采用枪钉固定的方式较顺利地解决了这一问题。没有专业工具的小组面临更大的挑战。例如，一个小组在制作过程中，由于桥柱采用圆柱体且在开槽前数据计算不够准确，导致槽开得既浅又大，无法牢固卡住桥面。面对这一困境，小组成员积极思考，尝试多种补救措施，最终他们巧妙地结合物理和化学知识，先用热熔胶填充槽口，增加摩擦力和连接的紧密性，然后将桥面卡入并再次使用热熔胶固定，成功解决了连接不牢固的问题。另一个小组则遇到了桥面材料光滑难以与桥柱连接的问题，他们迅速调用物理知识，依据增大摩擦力的原理在桥面底下垫上一层硬纸板，然后将纸板与桥面一同卡进桥柱，再用热熔胶固定，也顺利完成了连接。在这个过程中，学生不仅学会了灵活运用学科知识解决实际问题，而且培养了坚韧不拔的品质和团队合作精神。他们相互支持，共同攻克难关，最终成功完成了桥梁模型的制作。

四、运用多学科知识，展示探究成果

展示桥梁模型是学生展示项目成果、分享学习心得的关键环节，也是对学生综合运用多学科知识解决问题能力的全面检验。

各小组运用语文知识撰写详细的汇报文案，并利用信息技术精心制作PPT。PPT内容涵盖小组分工、模型尺寸、承重目标、设计图、材料选择、制作成本、美工设计、制作过程中的问题及解决方法，以及小组的收获和感言等。在汇报过程中，学生运用演讲技巧，清晰、生动地向观众展示项目研究的全过程，语言表达准确、流畅，逻辑严谨，充分展现了他们的语文素养。学生还将美术知识融入其中，精心策划汇报材料的版面设计、PPT制作以及模型的外观美化等。有的小组在桥面上用水彩笔绘制代表每个成员的卡通图案，不仅增添了作品的个性色彩，还象征着团队紧密合作；有的小组结合武汉的地域特色，如鹤元素，有创意地设计了桥的外观，使整个作品充满艺术感染力，让观众在了解桥梁建设知识的同时受到美的熏陶。

在汇报过程中，学生面对观众的提问迅速调动已有的多学科知识解答。例如，当被问及“凤鸣·观星桥”的命名源由时，学生将在武汉市动物园近距离接触珍稀鸟类、在湖北省科技馆天文展区仰望浩瀚星空等的研学经历娓娓道来，他们凭借细致入微的观察和天马行空的想象提出：凤凰在传统文化里象征祥瑞，它叫声清脆悦耳，寓意吉祥美好；星星是神秘宇宙的代表，观星能激发人类对未知的探索欲。“凤鸣·观星桥”把“凤凰”“观星”两者融入桥名，既能体现对自然与文化的热爱，又能鼓励大家保持对宇宙万物的好奇心。

各小组的桥梁模型作品各具特色，有的以造型美观取胜，但承重能力相对较弱；有的虽然规模较小，但在尺寸比例的把握上十分精准；有的侧重于承重性能的优化，造型相对简洁。这些差异恰恰反映了学生在项目学习过程中对学科知识运用的侧重点不同，也体现了他们在创新思维和实践能力上的多样性发展。

（作者单位：武汉市翠微中学）