跨学科项目式学习案例 | 未来城市——海绵社区屋顶改造
内容来自书籍《中小学科创教育推广案例选》课程源自上海市长宁实验小学
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案例背景在当今课改的大背景下,立足课程对内容进行梳理、设计与实施学习项目,引导学生围绕项目开展研究,通过研究将方法应用至生活,是加强小学学科与学科、学科与生活之间联系的重要方式。来自生活的问题易引起学生的共鸣,激发其探究欲。
“海绵社区屋顶”项目来源于学生的日常生活,学生被雨后地面积水影响,从而思考是否能改善这个情况。与教师交流后,学生发现学校附近有个海绵社区,并没有出现雨后地面积水的情况,为了弄清缘由,海绵屋顶项目组便成立了。通过项目式的学习方式,借用多学科知识,引导学生开展关于“未来城市社区改造”的探索与研究,以未来城市社区房屋屋顶的改造为切人点,围绕“减少雨水进人地下排水系统”这一问题的解决,设计具有雨水导流、收集过滤、再利用等功能的屋顶,以及具有一定雨水储存和美化功能的绿色屋顶。
经过一系列研究摸索后,学生寻找到了答案,他们表示:希望答案不再只是答案,而是一种帮助社会变好的力量。
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案例介绍
1、基于多学科角度的项目设计
(1)多学科视角发现问题，分析项目背景
“海绵社区屋顶设计”项目来源于自然、劳技、美术、信息、语文等多学科视角对生活问题的挖掘。学生发现生活中有“雨后屋顶地面积水”的问题,在教师的鼓励下围绕相关问题进行初步考察,于是海绵社区映入学生眼帘,就此展开深人调查。
这个来源于生活的问题,属于多学科综合性问题,适合合作开展研究,教研组对此开展研讨,决定设立主题为“海绵社区屋顶设计”的跨学科项目,以未来城市屋顶为切入点,围绕减少雨水进入地下排水系统”问题的解决,设计具有雨水收集、过滤储存和再利用功能的绿色屋顶,使学生对城市建设工程、生态系统、资源利用等问题有所认识,增强环保的意识,有效提升学生的动手能力、设计思维能力、合作能力、问题解决能力。
 (2)立足学科概念与能力，定位项目目标从相关学科角度对“海绵社区屋顶设计”跨学科项目知识内容与能力要求进行分析。知识内容包含多学科知识点,按学科进行分解呈现(见表1)。关键能力涉及动手能力、问题解决、团队协作、数据收集分析、设计思维等。聚焦核心概念的了解和关键能力的迁移进行知识的再构建,将其应用到生活的情境中,构成项目设计的思路,指引项目目标的设计。表1 海绵屋顶项目涉及的知识点
(3)基于目标导向，设计驱动问题跨学科项目以学生为主体开展,时间跨度长、内容跨度大,在项目目标导向的前提下,需要设计问题来驱动项目的推进。这不仅是引导学生持续探索的增强剂,更是对项目的一种补充说明,能为项目的研究不断提供有意义的目的指引。来源于生活的驱动性问题能快速引起共鸣,更易培养学生的高阶思维,为项目的发展打下基础。为此,我们确定了项目的核心问题:如何建造缓解城市地表径流以及过滤污水的屋顶?从系统的角度思考驱动性问题如何处理城市化进程与地球水体污染的关系?如何建造环境友好型的城市化社区?引导学生在研究过程中思考,如何在暴雨天解决排水系统的负荷问题以及如何减轻地表径流。2、关注生活应用的项目实施完成跨学科项目的设计后,学生从理论知识学习到设计制作海绵社区屋顶,经历海绵社区调研、雨水径流辩论赛、过滤装置设计实验与改进等探究活动,以小组为单位从身边熟悉的商场、博物馆、体育馆中选择对应的屋顶进行设计,改造成海绵社区的屋顶,进行模型展示。通过分析项目的实施方案和实际实施情况,经历理论知识学习、实地调研考察、设计实验论证、模型结构设计、成品制作与展示等过程,总结出项目实施的三个注意要点。
(1)理论知识走入生活，加强实际应用
面对需求与困惑,学生通过自主学习的方式,明白了“文字上”的知识,但未深入理解概念。在此情况下,必须从理论知识走入生活,加强实际应用。于是,学生化身宣传员、小老师,向身边人讲解什么是海绵城市。为搞清细节,学生还开设了城市与乡村地表径流的辩论赛,讨论城市还是乡村更容易形成地表径流,在激烈的争辩中所学知识也慢慢被吸收。
(2)探究实践检验设想，应用回归生活
实践联系理论,检验设想,增添项目研究的乐趣。来到学生所模拟的海绵社区,就透水停车位、早溪、透水地坪以及线性排水沟等海绵化改造项目进行比较实验,通过看、摸、浇水等动作发现铺有透水地砖的部分吸水速度快,且透水地砖摸上去相比一般地面较软,其材料和结构也与普通地面不同。
通过调查研究,学生设计了净水装置,在选择不同材料以及多次调整其位置后找到了过滤水的答案。类似这样持续的探究实践经历,给学生带来更多的经验与灵感,为后期屋顶排水结构的设计打下扎实基础。
(3)沙盘模型模拟应用，探讨生活价值
通过调查与研究,学生都有了属于自己的想法,并将各种奇思妙想体现在最后的沙盘模型中。以小组为单位,各自承包一部分内容,每个部分都有密切关联,这需要生与生之间的交流以及团队的协作。
制作海绵屋顶沙盘模型的过程虽然看上去不复杂,较侧重制作,但整个过程却是一个综合性的挑战。学生在设计屋顶时,前期调查的大量数据与多方面的经验在大脑中同时浮现进发出各种可能,让学生在制作时有据可依,有理可循。双层式结构设计使旁观者更能看清排水、蓄水、滤水的构造,在欣赏屋顶之美时品鉴屋顶之功用。但设计并不只是设计,制作中也包含学生对未来的生活价值观。在讲解设计理念时,学生多次强调各屋顶的功能与作用，希望海绵屋顶能投入到使用中,让模型不再是模型,而是未来发展的一种力量,一种需要通过自己不断努力去实现的价值,让发明设计最终回归生活。
 3、收获与体会通过项目式的学习,学生在提出问题和解决问题的过程中不断更新认知结构,巩固学科关键知识点。多学科协同作战,增强了学科与学科之间的关系,让学生知道学科并不是独立的,知识的运用也并非局限于一门学科。在生活中,各门学科相互关联才能更好地解决问题。历经多方考察、实验探究、制作设计等活动,通过使用不同工具、处理各种材料、记录和交流探究的过程,学生的设计、制作、动手和动脑能力都得到提高,探究欲望和创新思维能力也逐步彰显。同时,师生互相促进,共同提高。本次项目也让学生深刻明白水资源的短缺与污染会对地球造成重大影响,给生活带来极大不便。各种各样的活动设计让学生不仅对生态环境的治理有一定的思考和想法，同时也对保护环境资源有了全面认识。跨学科项目的实施是难度较高的系统工程,离不开精心的设计与定位,以及运用各种资源和技术解决实际问题。确保学生思维的流畅性,是项目式学习能否成功的关键。通过项目实践,我们对如何确保思维和探索流畅有了新的感悟:结构化的设计,学情分析以及细化流程。师生共进,在学习中开出新的花朵。
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