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夏小刚：数字技术助力研学旅行项目教学的路径探析 陶研学校

时间：2024-03-22 06:21:02   作者: 隧道照明方案

  成都七中初中学校信息科技教研组长，全国优秀创客教师，四川省创客骨干教师培训讲师，“高新工匠”，成都高新区科研中心组成员，主研教学成果获四川省人民政府一等奖。

  成都七中初中学校自2016年起，开展了面向全体学生的“博物馆-都江堰”课程。这一主题源自部分同学对于建筑的研究兴趣，指导教师在了解到中国古建筑博大精深的文化基础上，结合本次研学场馆世界文化遗产“都江堰-青城山”历史、地理和文化特征，融合不同教研组的特色，确定了两个选题方向“建筑美学组”（艺术组）和“工程模型组”（信息组），同时整体融合，在跨学科主题学习的基础上，凸显学生的自主性选择和个性化学习。

  学生学情是学生自我建构的基础，为充分了解学生学情，本项目应用网络问卷调查事先了解选课学生的学习基础、兴趣偏好和课程期待，便于为学生提供针对性课程设计。同时，通过课前学习单了解学生关于都江堰的基础知识，便于核心概念的选择和核心知识的讲授。

  本次网络问卷涵盖20个题项，包括学生参观都江堰的次数、学生对本门课的学习信心等。调查的最终结果显示，93．5%的学生至少去过一次都江堰，其中80．6%的学生为家人陪伴或学校组织，说明同学们对都江堰已有一个初步的直观感受。如何将直观感受转化为科学认知上升到知识建构，需要牢牢抓住“建筑”这个核心概念，进一步优化学习活动设计。学生选择本选题的理由则集中在对建筑设计感兴趣、对都江堰景区感兴趣、对指导老师熟悉和对模型设计感兴趣四个方面，同时，学生们期待“增加对成都历史、地理和人文的了解”“提高艺术修养，拓宽视野，增加阅历”“了解建筑构造对自然环境和人文、地域发展的影响”等。同学们整体对自身充满信心，对项目充满期待。这是一个非常好的开端，为项目的开展奠定了良好的基础。

  学习单主要包含都江堰的历史、地理、物理、工程等基础知识。以选择题、填空题的形式呈现，包括10个题项。测试结果为，同学们对于都江堰的历史了解情况较好，对于地理、工程结构了解程度一般，而对于物理原理的了解则较少。因此，在项目知识学习环节，针对“二八排沙”、“四六分水”等物理原理要进行重点讲解，秉持一种大的建筑观，让同学们了解都江堰水利工程的系统性原理。同时，针对学生3D建模和美术设计等基础进行了调查，结果为绝大部分学生具备一定的3D建模和美术基础，便于后期异质分组和重点学习活动的设计。

  学校研学旅行项目包括“行前系统模块设计、行中深度考察、行后立体评价”三个阶段和选定研究方向、开题答辩、外出考察、集中展示等九个环节，在项目起始阶段，主要目标为确定研究主题，本阶段主要在学校进行学习，因此如何更直观地为学生呈现研究场馆，引导学生发现研究问题、确立研究主题，能借助数字技术辅助项目情境的创设。

  通过都江堰VR云参观，可以全方位了解都江堰水利工程地理位置，鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口三大主体工程之间的关系，伏龙观、二王庙、玉垒山等古建筑。帮助学生直观感受都江堰水利工程及建筑群，为选择研究主题奠定基础。学生通过云参观，初步了解了各大建筑的关系并对选题合理性进行可行性论证。

  为进一步了解都江堰相关建筑细节，经与研学企业协商，为研究小组提供了个性化的视频讲解服务，主要关注都江堰相关建筑的工程结构、建筑材料和色彩样式设计等细节，创设出了真实的项目情境，为同学们研究选题的科学性提供了支撑，同学们在此基础上通过自主查阅资料，与小组成员和指导教师协商确定了研究选题。

  为实现学习全过程的资源支持和工具支持，本项目通过学校在线学习平台构建了“都江堰建筑群研究”在线学习课程，为学生提供了关于都江堰水利工程原理、中国古建筑介绍、3D模型设计与制作等资源型支架，以及学习单、研学日志表、评价量表等工具型支架。

  为了更系统地为学生提供资源支持，便于学生深入研究选题，教师团队搜集了相关学术论文、中国古建筑视频集、都江堰水利工程原理等数字化资源，引导学生明确小组选题研究起点，并尝试应用规范的研究方法。例如，学生通过查阅二王庙相关学术论文和数字资源，得到了关于二王庙建筑结构、设计图纸等第一手研究资料。

  为了降低项目难度，引导学生将更多的精力用于研究本身，学校为同学们提供了开题报告模板、研学日志模板，并前置了评价量表，便于学生抓住重点，以终为始，明确目标，以提高研究质量。例如，研究小组通过数字化的开题评价表引导学生进行自评，以确定研究价值，梳理研究过程，明确研究成果。

  由于初中学生自律性相对不足，在研究性学习中容易偏航或信心不足，在实践中，要注重过程监督，及时解决学生研究中遇到的困难。在项目实施过程中，针对开题报告、研究日志、研究资料、研究成果、结题报告都会设置专门的阶段性作品提交处，帮助学生分解任务，同时，及时有效地发现和反馈学生遇到的问题，监控并助推整个研究过程。

  数字技术如何支持学习过程中核心问题的解决，本项目通过各类软件模拟引导学生处理问题，同时，数字技术的引入也丰富了同学们的研究路径及工具。例如，在数据的测量阶段，A小组利用数字地图进行安澜索桥长度测量，B小组通过AR技术进行建筑物高度测量，都有效解决了传统测量手段没有办法解决的问题，充足表现了数字技术的独特优势。

  C小组选择了鱼嘴角度对都江堰分水功能影响研究的选题，但在现实中无法探究。学生们创造性使用Unreal Engine 5软件进行探究，以数字化形式简化鱼嘴分水模型，通过改变鱼嘴位置，观察水位高度变化，并进行多次实验，收集实验数据，得出实验结论，帮助解决了相关问题。

  受疫情影响，第二次集中外出考察不得不取消，但是绝大部分课题都设计了第二次外出考察研究计划，包括收集细节数据、对照修改模型等，整个研究受到了较大的限制。为解决此问题，本项目联合相关研学导师根据学生需求来做了视频云参观，研学导师根据学生选题进入都江堰建筑现场进行视频连线、实时讲解，并进行资料的在线收集与共享。不仅解决了学生因疫情影响无法外出的问题，某一些程度上也节省了学生的时间。

  项目展示是研学旅行的关键环节之一，除了传统的文字报告、演示文稿和实物展示之外，对于难以物化的选题，可采用数字化成果的形式来立体化呈现。

  引入游戏化学习工具，在游戏中建构模型。实践中，怎么样引导部分学习进度较慢的小组参与，能结合学生兴趣特征适当调整项目作品形式，以激发学生的学习积极性。在与学生的交流中，了解到部分男生对“我的世界”（Minecraft）兴趣浓厚，而且技术娴熟，进一步探究得知“我的世界”也能够直接进行建筑模型设计，于是顺势引导这部分同学在“我的世界”中建构选题中拟设计的模型。例如，D小组的同学就通过该软件建构了二王庙模型，包括飞檐、斗拱等设计细节，利用数学计算、几何设计，应用游戏化的手段完成了模型建筑，大大激发了这部分学生的学习积极性。

  借助数字化软硬件，在产品制作中学习。多元的选择性能够在一定程度上促进学生主动学习的积极性，在作品成果的制作阶段，我们鼓励多样化的呈现方式，既有沙盘模型的制作，又有数字化视频和3D模型的设计。例如，L小组通过对于二王庙斗拱进行观察、分类，了解各类斗拱的主要特征，并测量有关数据，借助3D建模和3D打印的方式制作了可拆卸的斗拱模型。

  选自《时代教育·行知纵横》（成都市陶行知研究会学术指导）2023年3月刊/栏目：陶研学校

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