UbD模式下信息科技“跨學(xué)科主題”教學(xué)模式構(gòu)建研究

摘要：UbD模式作為一種以目標(biāo)為導(dǎo)向的單元教學(xué)設(shè)計(jì)工具，為跨學(xué)科主題項(xiàng)目式學(xué)習(xí)提供了支持。本文以“無(wú)人機(jī)互聯(lián)表演”項(xiàng)目為例，基于UbD模式進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，并展開(kāi)實(shí)踐和反思，探索UbD模式下信息科技跨學(xué)科主題教學(xué)的創(chuàng)新型實(shí)踐過(guò)程和價(jià)值，以期能夠促進(jìn)學(xué)生開(kāi)展深度學(xué)習(xí)，體驗(yàn)互聯(lián)、物聯(lián)科技，感受自主可控。

關(guān)鍵詞：UbD；跨學(xué)科主題；項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

中圖分類(lèi)號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 論文編號(hào)：1674-2117（2024）14-0097-04

UbD模式下“跨學(xué)科主題”教學(xué)模式的理論基礎(chǔ)

UbD模式是反轉(zhuǎn)傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)模式的一種追求理解的教學(xué)設(shè)計(jì)理論，從輸出端思考教學(xué)，以結(jié)果為導(dǎo)向發(fā)展學(xué)生持久性的學(xué)習(xí)。[1]這種基于理解的逆向思維教學(xué)能夠促進(jìn)學(xué)生在真實(shí)情境下形成學(xué)科核心素養(yǎng)和問(wèn)題解決能力?？鐚W(xué)科主題學(xué)習(xí)則是引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生綜合運(yùn)用多學(xué)科、多門(mén)類(lèi)知識(shí)解決復(fù)雜情境下的問(wèn)題。[2]《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（下簡(jiǎn)稱(chēng)“新課標(biāo)”）也首次提出了7～9年級(jí)跨學(xué)科主題。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)圍繞真實(shí)性的、挑戰(zhàn)性的問(wèn)題進(jìn)行活動(dòng)，使學(xué)生積極、主動(dòng)地行動(dòng)，充分體驗(yàn)、經(jīng)歷融合多學(xué)科知識(shí)應(yīng)用與探索的學(xué)習(xí)過(guò)程，創(chuàng)造性地解決問(wèn)題，并在最終的項(xiàng)目作品展示、匯報(bào)與交流中形成自己意義的建構(gòu)。

UbD模式下“跨學(xué)科主題”教學(xué)模式構(gòu)建

通過(guò)對(duì)UbD模式和信息科技課程教學(xué)現(xiàn)狀的調(diào)查研究，筆者認(rèn)為UbD模式更貼合新課標(biāo)對(duì)跨學(xué)科主題的要求和核心素養(yǎng)理念，因此，在教學(xué)實(shí)踐中遵循UbD模式構(gòu)建教學(xué)模式，進(jìn)而開(kāi)拓全新思維，啟發(fā)多元思考，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)。下面，筆者以“無(wú)人機(jī)互聯(lián)表演”項(xiàng)目為例談?wù)劸唧w實(shí)踐。

1.課程標(biāo)準(zhǔn)分析

無(wú)人機(jī)互聯(lián)炫舞表演是新課標(biāo)第四學(xué)段（7～9年級(jí)）“互聯(lián)智能設(shè)計(jì)”中的跨學(xué)科主題之一。本主題立足“物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐與探索”模塊并進(jìn)行延伸[3]，緊扣網(wǎng)絡(luò)和算法大概念。因此，教師應(yīng)側(cè)重講授網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的知識(shí)，綜合運(yùn)用信息科技、音樂(lè)、舞蹈、數(shù)學(xué)計(jì)算、美術(shù)等知識(shí)設(shè)計(jì)炫舞表演，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和編程控制，使無(wú)人機(jī)自主可控，并進(jìn)行形式多樣的創(chuàng)意表演展示。

2.教材內(nèi)容重構(gòu)

依據(jù)新課標(biāo)，應(yīng)在教材第三單元最后安排項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)和創(chuàng)新精神。因此，“無(wú)人機(jī)互聯(lián)表演”項(xiàng)目立足浙教版信息科技（2023年版）九年級(jí)第三單元“智能預(yù)測(cè)與無(wú)人機(jī)飛行”，通過(guò)單機(jī)到多機(jī)的協(xié)同，體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的特性。同時(shí)，無(wú)人機(jī)互聯(lián)表演具有一定的藝術(shù)性，需要數(shù)學(xué)建模運(yùn)算和相關(guān)的物理、音樂(lè)等知識(shí)，因此，此項(xiàng)目是運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的跨學(xué)科綜合性項(xiàng)目。

3.教學(xué)模式構(gòu)建

筆者基于UbD模式和項(xiàng)目式學(xué)習(xí)進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)，構(gòu)建了“跨學(xué)科主題”教學(xué)模式。教學(xué)模式包括逆向設(shè)計(jì)和項(xiàng)目?jī)蓷l主線(xiàn)，教學(xué)流程融合多重探究（自主探究和小組合作探究）和多資源輔助（導(dǎo)學(xué)案輔助、微課導(dǎo)學(xué)、UMU互動(dòng)平臺(tái)）。

UbD模式下“跨學(xué)科主題”教學(xué)模式例析

1.明確預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果

UbD理論提出在確定預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果階段要思考教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)來(lái)檢驗(yàn)預(yù)期結(jié)果。[4]根據(jù)UbD的逆向設(shè)計(jì)思路和新課標(biāo)的要求，“無(wú)人機(jī)互聯(lián)表演”項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)具體如下圖所示。

2.確定恰當(dāng)評(píng)估證據(jù)

（1）將理解的六側(cè)面作為評(píng)估藍(lán)圖

評(píng)估學(xué)生是否理解，可以學(xué)生在真實(shí)情境下各種類(lèi)型的表現(xiàn)評(píng)估。例如，能解釋表現(xiàn)為學(xué)生能列出一場(chǎng)完整的無(wú)人機(jī)互聯(lián)表演包含的要素；能闡明表現(xiàn)為學(xué)生能提煉出實(shí)現(xiàn)一場(chǎng)無(wú)人機(jī)炫舞表演需要考慮的核心問(wèn)題；能應(yīng)用表現(xiàn)為學(xué)生能繪制出無(wú)人機(jī)動(dòng)態(tài)造型；能洞察表現(xiàn)為學(xué)生能洞察非實(shí)驗(yàn)室條件下無(wú)人機(jī)的通信、飛行影響因素；能深入表現(xiàn)為學(xué)生能從語(yǔ)文、生物等學(xué)科發(fā)現(xiàn)價(jià)值信息；能自知表現(xiàn)為學(xué)生能找出個(gè)人炫舞方案設(shè)計(jì)中遇到阻礙的因素等。

（2）借助GRASPS設(shè)計(jì)工具構(gòu)建表現(xiàn)性任務(wù)

G（目標(biāo)）：設(shè)計(jì)一場(chǎng)載歌載舞的無(wú)人機(jī)互聯(lián)表演。

R（角色）：無(wú)人機(jī)炫舞表演設(shè)計(jì)師。

A（受眾）：全校教師、學(xué)生、家長(zhǎng)，以及網(wǎng)絡(luò)觀(guān)眾。

S（情境）：學(xué)校組織一次“迎亞運(yùn)·慶校慶”的大型游園活動(dòng)，八年級(jí)同學(xué)將結(jié)合信息科技知識(shí)設(shè)計(jì)一場(chǎng)無(wú)人機(jī)互聯(lián)表演，讓多架無(wú)人機(jī)隨著音樂(lè)不斷變化隊(duì)形，酷炫起舞。

P（成果/表現(xiàn)）：畫(huà)出無(wú)人機(jī)炫舞的動(dòng)作圖解，設(shè)計(jì)無(wú)人機(jī)互聯(lián)炫舞的方案和實(shí)現(xiàn)方案的程序代碼，并面向全校師生進(jìn)行飛行表演。

①炫舞方案需要包括無(wú)人機(jī)的數(shù)量、靜態(tài)造型的排列、舞蹈動(dòng)作的編排、空中位置的坐標(biāo)確定，以及如何實(shí)現(xiàn)燈光、舞蹈與配樂(lè)的完美配合。②炫舞作品需要包括實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)互聯(lián)炫舞方案的程序代碼、展現(xiàn)無(wú)人機(jī)互聯(lián)炫舞表演的作品、向觀(guān)眾介紹創(chuàng)意想法與表達(dá)的情感。

S（標(biāo)準(zhǔn)）：①無(wú)人機(jī)表演方案詳盡；②無(wú)人機(jī)表演成功并有創(chuàng)意；③口頭表達(dá)清晰有條理。

（3）開(kāi)發(fā)合理的作品評(píng)分量規(guī)

本設(shè)計(jì)選擇的是解析性評(píng)價(jià)量規(guī)，以“創(chuàng)意性”“匹配度”“流暢性”和“動(dòng)作完成度”四個(gè)指標(biāo)對(duì)學(xué)生的理解進(jìn)行評(píng)估，從高到低劃分為5個(gè)等級(jí)（對(duì)應(yīng)得分：5分、4分、3分、2分、1分），如上表所示。

3.規(guī)劃相關(guān)教學(xué)過(guò)程

（1）項(xiàng)目入項(xiàng)，明確要素

創(chuàng)設(shè)情境，提出驅(qū)動(dòng)問(wèn)題：迎亞運(yùn)·慶校慶，如何設(shè)計(jì)一場(chǎng)1min左右的無(wú)人機(jī)互聯(lián)炫舞表演來(lái)迎接、慶祝？通過(guò)調(diào)查特長(zhǎng)，組建團(tuán)隊(duì)分工，形成小組公約。分析項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生界定關(guān)鍵問(wèn)題，提出項(xiàng)目要求：①分析一場(chǎng)完整的無(wú)人機(jī)互聯(lián)炫舞表演包含哪些要素？參考要素思考完成無(wú)人機(jī)炫舞表演需要考慮哪些問(wèn)題？②確定炫舞音樂(lè)，設(shè)計(jì)并畫(huà)出炫舞圖解，綜合運(yùn)用信息科技、音樂(lè)、舞蹈、數(shù)學(xué)、美術(shù)等知識(shí)確定實(shí)現(xiàn)的條件。③通過(guò)程序代碼實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)互聯(lián)炫舞動(dòng)作，使之與音樂(lè)完美結(jié)合，在平臺(tái)模擬與調(diào)試中不斷優(yōu)化。④交流、完善作品，無(wú)人機(jī)互聯(lián)炫舞表演將以公開(kāi)展示的形式進(jìn)行評(píng)估。

設(shè)計(jì)意圖：小組討論與分析，分析項(xiàng)目的需求，明確完成一場(chǎng)無(wú)人機(jī)互聯(lián)表演需要考慮哪些要素，設(shè)置出項(xiàng)，形成須知問(wèn)題列表（核心問(wèn)題），調(diào)用以往的認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)活動(dòng)進(jìn)行鋪墊，同時(shí)發(fā)展設(shè)計(jì)思維。

（2）頭腦風(fēng)暴，創(chuàng)編舞蹈

通過(guò)旋轉(zhuǎn)木馬頭腦風(fēng)暴，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)編無(wú)人機(jī)舞蹈。教師在問(wèn)題板上寫(xiě)下4個(gè)問(wèn)題：①你們的無(wú)人機(jī)炫舞配樂(lè)曲目是什么？②你們需要幾架無(wú)人機(jī)？創(chuàng)編的無(wú)人機(jī)的靜態(tài)造型有哪些？③你們創(chuàng)編的無(wú)人機(jī)動(dòng)態(tài)舞蹈是什么樣的？請(qǐng)撰寫(xiě)完全動(dòng)作說(shuō)明和創(chuàng)意介紹。④如何實(shí)現(xiàn)舞蹈與音樂(lè)的完美結(jié)合？

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)旋轉(zhuǎn)木馬頭腦風(fēng)暴，音樂(lè)、美術(shù)、舞蹈等多學(xué)科教師指導(dǎo)，匯集所有的想法并進(jìn)行篩選，培養(yǎng)學(xué)生批判性思維，促進(jìn)自主探究與集體交流，增強(qiáng)集體榮譽(yù)感，突出教學(xué)重點(diǎn)。

（3）數(shù)學(xué)建模，形成方案

教師通過(guò)表格搭建框架、梳理內(nèi)容，提供教學(xué)支架，引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)，全面分析比較歸納，引導(dǎo)學(xué)生在空間標(biāo)出無(wú)人機(jī)的坐標(biāo)，設(shè)計(jì)燈光效果和轉(zhuǎn)場(chǎng)音樂(lè)，數(shù)學(xué)建模并完善設(shè)計(jì)方案，將炫舞方案可視化呈現(xiàn)，各組進(jìn)行方案介紹與相互點(diǎn)評(píng)。

設(shè)計(jì)意圖：由于炫舞動(dòng)作在三維空間變換上的復(fù)雜性，需要數(shù)學(xué)建模才能正確編程，八年級(jí)的學(xué)生已經(jīng)有坐標(biāo)、角度、距離計(jì)算的簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，但不知道空間中的無(wú)人機(jī)位置坐標(biāo)怎樣確定，因而要通過(guò)助學(xué)單、數(shù)學(xué)教師指導(dǎo)和上網(wǎng)搜索實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)坐標(biāo)標(biāo)記，完成無(wú)人機(jī)空間數(shù)學(xué)建模。

（4）編寫(xiě)程序，平臺(tái)模擬

學(xué)生在創(chuàng)建第一個(gè)無(wú)人機(jī)程序時(shí)往往會(huì)遇到問(wèn)題，因此在實(shí)際教學(xué)中教師應(yīng)當(dāng)給出支架，通過(guò)案例突出編程要點(diǎn)。最后學(xué)生根據(jù)方案，設(shè)計(jì)算法、編寫(xiě)程序、調(diào)試修改、模擬飛行、對(duì)比差異。

設(shè)計(jì)意圖：對(duì)于復(fù)雜動(dòng)作涉及的精密運(yùn)算，教師可以通過(guò)小案例加深學(xué)生對(duì)編程要點(diǎn)的掌握，從而化解教學(xué)難點(diǎn)。

（5）互聯(lián)通信，匯報(bào)展示

立足“物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐與探索”內(nèi)容，通過(guò)地面聯(lián)網(wǎng)組建無(wú)人機(jī)互聯(lián)系統(tǒng)，多機(jī)協(xié)同，開(kāi)展無(wú)人機(jī)實(shí)地飛行表演，體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的特性，通過(guò)無(wú)人機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議緊密相關(guān)的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生了解無(wú)人機(jī)進(jìn)行飛行、信號(hào)傳輸圖像識(shí)別等知識(shí)。讓學(xué)生走入飛行場(chǎng)地進(jìn)行測(cè)試，并制作PPT進(jìn)行匯報(bào)，針對(duì)實(shí)際飛行中出現(xiàn)的問(wèn)題，再次進(jìn)行修改和完善。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生通過(guò)分析交流、動(dòng)手實(shí)踐化解教學(xué)難點(diǎn)，引發(fā)深度學(xué)習(xí)與探索。

（6）作品改進(jìn)，公眾展示

對(duì)無(wú)人機(jī)互聯(lián)表演作品進(jìn)行改進(jìn)，面向公眾進(jìn)行飛行展示，對(duì)實(shí)際飛行進(jìn)行創(chuàng)意說(shuō)明和講解。學(xué)生通過(guò)對(duì)多次實(shí)際飛行效果的修改、對(duì)比和反思，根據(jù)項(xiàng)目合作分工表、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)量規(guī)進(jìn)行自評(píng)和互評(píng)，教師在評(píng)價(jià)論證中統(tǒng)計(jì)學(xué)生的數(shù)據(jù)。

設(shè)計(jì)意圖：公眾集體的項(xiàng)目化展示活動(dòng)，能夠促使學(xué)生高質(zhì)量地完成作品；通過(guò)項(xiàng)目合作分工表、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)量規(guī)等進(jìn)行自評(píng)和互評(píng)，增強(qiáng)學(xué)生的自我反思意識(shí)。

總結(jié)

1.聚焦互聯(lián)科技，感受自主可控

在基于UbD模式的“跨學(xué)科主題”教學(xué)模式引導(dǎo)下，學(xué)生在利用物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)通信、網(wǎng)絡(luò)通信開(kāi)展無(wú)人機(jī)互聯(lián)表演的過(guò)程中，探索無(wú)人機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)之間的關(guān)系，通過(guò)編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)無(wú)人機(jī)互聯(lián)炫舞動(dòng)作變化，體驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸功能，結(jié)合音、視頻剪輯配樂(lè)完成項(xiàng)目作品，從中感受到了科技自主可控創(chuàng)新和原始創(chuàng)新的重要性。

2.促進(jìn)師生合作，培養(yǎng)研究精神

基于UbD模式的“跨學(xué)科主題”教學(xué)模式讓學(xué)生全身心探究未知領(lǐng)域，發(fā)揮團(tuán)隊(duì)精神，互補(bǔ)互助，對(duì)自身的認(rèn)知定位高，主動(dòng)學(xué)習(xí)，玩中學(xué)、學(xué)中樂(lè)、樂(lè)中多收獲，培養(yǎng)了研究精神，鍛煉了意志力。學(xué)生由機(jī)械學(xué)習(xí)、淺層學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為探究創(chuàng)新、深層次學(xué)習(xí)，在真正意義上實(shí)現(xiàn)了學(xué)生自主參與學(xué)習(xí)，建構(gòu)知識(shí)，培養(yǎng)研究精神。

3.發(fā)展核心素養(yǎng)，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)

基于UbD模式的“跨學(xué)科主題”教學(xué)模式為教師提供了全新的教學(xué)設(shè)計(jì)視角：第一，通過(guò)UbD理論設(shè)計(jì)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)對(duì)應(yīng)課標(biāo)，連接教材，并且聚焦學(xué)科大概念；第二，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)，提高了學(xué)生多學(xué)科綜合解決問(wèn)題的能力，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)；第三，多維度評(píng)價(jià)具有專(zhuān)業(yè)性，讓學(xué)生增強(qiáng)了認(rèn)同感。第四，在真實(shí)情境中建構(gòu)知識(shí)，使學(xué)生經(jīng)歷全面而有意義的學(xué)習(xí)過(guò)程。

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