信息技術與學科教學深度融合，很多老師的理解都是在學科教學中如何充分利用信息技術軟硬件技術，讓信息技術手段作為學科教學的輔導工具。而作為一名信息技術學科老師，筆者更關心的是如何在信息技術學科教學中融合學科的知識，使學生在掌握信息技術的同時能夠鞏固或獲取到新的學科知識。
去年11月底，廣西壯族自治區(qū)在柳州市舉辦了2018年全區(qū)中小學信息技術與學科教學深度融合優(yōu)秀課例展示觀摩評選活動的自治區(qū)決賽，14個地級市近4000多名老師云集柳州參加本次活動。筆者應邀參加了本次活動，并在開幕式現(xiàn)場給全體老師上了一節(jié)題為《3D創(chuàng)意設計》的高中信息技術與學科教學深度融合的示范課。下面以本節(jié)課為例，分析一下如何在信息技術課堂中深度融合學科知識。
一、課堂引入
在本節(jié)課中，筆者通過一段1分多鐘的視頻導入課堂，視頻中是一部2018歐洲歷史大片的片段。場面宏大的古代戰(zhàn)爭，壯觀的拋石機攻城的畫圖，一下子抓住了全場的眼球。
拋石機，這是本節(jié)課的主角！那么如何來利用3D創(chuàng)意設計來設計出一款拋石機？筆者并沒有馬上讓3D建模出來的拋石機模型上場，而是引出了另外一樣東西。
二、分析拋石機原理
拋石機，原理是什么？杠桿原理，這是一個物理的概念，筆者抓住學生的這個答案，把學生們往物理學科上引，這是利用了杠桿的什么原理？做功相等，短臂受重力下墜做的功=長臂拋射物克服阻力和重力做的功。滿滿的物理元素，在回憶視頻中的拋石機原型時發(fā)現(xiàn)，動力臂<阻力臂，拋射物的質量<重物。因此，拋射物的速度遠遠大于重物的速度。通過幾個簡單的不等式，把拋石機的原理分析得一清二楚，學生把物理知識給梳理清楚了。這節(jié)課里的物理知識也就非常清晰了！
三、繪畫杠桿式拋石機的設計圖
分析完了杠桿原理，筆者還是沒有讓3D建模的模型出場，通過物理原理的分析，我們可以知道，杠桿式拋石要應該包含哪幾個元素？動力臂與阻力臂的比例應該是多少才最優(yōu)？支點的高度應該是多少才合適？
筆者讓學生一起來思考這些問題，并給出小組討論的答案，我們需要設計一臺杠桿式拋石機，就需要先回答這幾個問題。接下來給每組同學發(fā)一張空白A4紙，通過上述問題的思考，把同學們心目中的拋石機繪畫出來，而且需要在模型圖紙上標出每一個組成元素的參數(長寬高等)。感覺這又變成了一節(jié)美術課，學生拿出鉛筆，在紙上畫出拋石機的設計草圖，并且標出了拋石機各組成部分的相關數據，使這個拋石機模型能夠初步露出它的廬山面目。
四、分析草圖
把草圖畫好了以后，3D建模軟件還是沒有出場，筆者邀請了兩個小組展示他們繪畫的草圖，介紹圖中拋石機的組成與參數。筆者在學生的草圖的基礎上，就著學生的草圖進行了解構，把拋石機的組成部分拆分為一個個簡單的基本幾何體。數學知識上場了，這個是六面體、這個是球體、這個是圓柱，這部分應該是在六面體中挖走了一個圓柱
。
這個角度應該是多少才合適？這個六面體的長寬高分別是多少？圓柱的半徑和長度是多少？這些數據都一一要求學生清晰地標明在草圖之上。
五、拋石機的3D建模
到了這個時候，筆者終于讓3D建模軟件出場了。還是利用學生剛才展示的草圖，筆者在軟件中拖出一個六面體，讓小組成員報出對應的數據，定制好第一個六面體，又拖出另外一個六面體根據數據進行調整……幾個幾何體調整完畢后，再把幾何體移動到相應的位置上，一個拋石機的架子就搭好了。
經過這個簡單的演示，學生一下子不明白過來了，前面的所有鋪墊都是為了現(xiàn)在的建模，有了前面的幾個學科知識的應用，拋石機的建模變得非常容易了，需要用到的基本幾何體已經分析出來了，每一個基本幾何體的數據也已經標注清楚了。什么地方需要平移，什么地方需要旋轉，什么地方需要做組合加運算，什么地方需要做組合減運算，全部都一清二楚。學生在一個非常短的時間內就完成了拋石機的建模。
六、課后反思與點評
3D創(chuàng)意設計，教的是創(chuàng)意設計，而不是3D建模，軟件操作不復雜，問題是在于學生不知道如何使用。懂操作而不會設計是學生在信息技術課中出現(xiàn)最多的問題。如何才能讓學生學會設計？我們用的最多的是問題的引導，把一系列關鍵的技術點，通過設置問題來引導學生自己尋找設計的思路，使學生能夠參與到設計中來。在這個過程中，我們比較重視問題的設置，除了信息技術本身對信息的分析獲取之外，經常還會把學科的知識應用起來，因為在生活中有著大量的學科知識。于是，每一次做這些設計之前，我們都會找到相應的學科老師，去請教這些知識的原理，在學科課堂上是如何介紹的，同時把我們的設想與學科老師交流，弄清楚我們這樣的考慮是否科學，是否符合學科規(guī)律。在與學科老師的思維碰撞過程中，往往也會引發(fā)出一些新的想法。
在信息技術學科教學中融合基礎學科知識，是我們一直在研究的課題，例如，我們在講圖像處理的時候，會專門地抽出一節(jié)課的時間，讓學生學習如何分析圖片給我們傳遞的信息，教會學生如何讀圖，這里就融合了語文學科的看圖作文的知識：圖中的主體物是什么？背景是什么？圖中正在發(fā)生什么事情？之前發(fā)生了什么事情導致這個圖的出現(xiàn)？圖中接下來可能會發(fā)生什么事情？你對這些事情的看法是什么？6個問題的答案，就是這幅圖像給我們傳遞的信息，同時也是看圖作文中的幾大要素，當問題回答完了，看圖作文也就基本上寫得差不多了。
在3D建模軟件入門時，會介紹數學中的三視圖的知識；在圖像處理進入表達階段時，會用到美術中的構圖、色調等知識；在開源電子學習階段，會碰到大量的電子電路、光學原理、力學原理等等物理知識……
在信息技術學科教學過程中，我們都會有意無意地去嘗試接觸學科知識，希望學生的現(xiàn)實生活中的學科知識原型中尋找用信息技術解決問題的途徑，使學生在學習信息技術的過程中，鞏固或獲取學科的知識，讓我們的信息技術學科不再孤立于其它學科之外，也讓我們的學生在學習學科知識的時候，自然地想起應用信息技術來解決他們在學科上碰到的問題。
“這是一節(jié)深度融合的課！”來自柳州的覃老師說到：“3D設計課程我們才剛起步，基本上都只是教學生如何操作3D建模軟件，梁老師這節(jié)課開了我們的眼界，往后的3D設計課程，我們找到一個可行的方向?！?/p>
來自南寧的李老師說：“這節(jié)課梁老師通過不斷地設問，拋出一連串的問題來引導學生思考，學生在思考的過程中就已經完成了設計，也正是這些問題，讓學生學會了如何思考設計，這是我們平時上課沒有的，我們習慣了給學生答案，而梁老師卻是讓學生自己去尋找答案?！?/p>
廣西電教館蔣副館長點評道：“在這節(jié)課里，我聽到了物理課、數學課、美術課和信息課，這是一節(jié)成功的學科教學深度融合的課。這節(jié)課給了我們一個示范，信息技術課是如何與學科進行深度融合的，自然、順暢、融洽，是一節(jié)不可多得的好課，也為我們廣西自治區(qū)的老師打開了一個新的局面。”
來自中望3D One公司的陳經理說：“梁老師結合了物理的學科背景，來開展3D設計的學科融合創(chuàng)新，形式新穎，既體現(xiàn)了STEM教育理念，也給各學科老師開展創(chuàng)新教育提供了很好的啟發(fā)?！?/p>
本文內容僅代表作者本人觀點，與i3DOne社區(qū)無關。
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更新時間：2019-04-04
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