本文基于A-STEM教育理念及其特性，以“超聲波檢測平均速率”為跨學科教導學例，提出學科融合創新策略，促進跨學科課程發展，培養中學生綜合能力。
項目目標
知識與技能：
1.理解超聲波傳感測速的工作原理（科學）；
2.搭建實驗模擬場景以及測速器件系統（工程、藝術）；
3.運用嵌入式編程手段控制超聲波傳感檢測數據，并實現項目數據可視化（技術）；
4.按照實驗數據估算出平均速率，加深對平均速率的理解（數理）。
過程與方式：
1.把握超聲波傳感的使用（科學、技術）；
2.感受設計實驗、實驗操作、記錄數據、分析實驗結果的完整過程（技術、數理）。
情感心態與價值觀：
1.通過利用開源硬件及軟件進行實驗，迸發學習興趣測量平均速度教學設計，提高信息素質；
2.培養認真仔細、不斷改進的科學心態，以及正確、實事求是檢測和記錄數據的良好作風。
重難點剖析
遵守A-STEM教育理念，本實驗以數學公式v=s/t為學科核心基礎，以超聲波傳感為工具，結合編程思想，設計項目實踐方案，進而達到更好的實驗療效和能力提高。從這一理念出發，筆者對整個實驗流程中的關鍵環節進行了梳理，并剖析了重難點的突破策略。
一、項目重點
本次實驗項目的重點是理解超聲波傳感測速、測距的工作原理，模仿并具象出實驗場景、設計實驗技巧、記錄和整理數據、分析實驗結果，因而進一步把握物體運動的平均速率的涵義和求解方式。
二、項目難點
本次實驗項目的難點是按照搭建的場景和實驗方案，運用嵌入式編程手段控制超聲波傳感檢測數據，并實現項目數據的可視化。
三、重難點突破策略
1.生活經驗與數學公式相結合
在實驗開始前，班主任為中學生提供高速道路上測速儀的工作視頻，激起中學生的生活經驗，再將生活中電子測速儀的工作形式具象為化學方式的簡單動漫，以便中學生理解和模仿怎么依據公式v=s/t實際檢測一個物體運動的平均速率。
2.制做超聲波傳感的使用指南
這本使用指南針對超聲波傳感的連線方法以及編程模塊進行了詳盡的講解，并為實驗設計了相關表格。中學生參照指南中的講解輔助實驗過程，逐漸填寫表格，可減少實驗難度，但不會增加實驗拓展深度。
3.異質分組，合作探究
課前班主任對中學生進行了充分的學習進度和能力調查，分組時，班主任在尊重中學生意愿的前提下，保證小組各班委間能力有別，才能有針對性的任務分工，同時也提供了中學生間互相學習的機會。
4.采用信息化手段優化實驗過程
在實驗過程中，班主任鼓勵中學生運用筆記本解決碰到的問題、進行資料拓展收集以及代碼注釋等。在評價方面測量平均速度教學設計，班主任注重過程性反饋和評價，對中學生實驗過程給與反饋，并做好記錄。
項目的設計與施行
基本次跨學科實驗項目主要是為了引導中學生跨學科解決問題、研究性學習，體驗完整的實驗過程，解決生活中的真實問題。項目施行流程包含“四階段、十環節”（如圖）。
一、設計實驗方案，確定實驗器材，搭建實驗場景
中學生初步擬定的實驗方案為：在斜面上搭建兩個超聲波傳感，按照貨車與超聲波傳感的距離，采集被測試貨車接觸時間和離開時間，經估算將運動時間顯示在屏幕上。
須要的實驗器材有：斜面、刻度尺、小車、超聲波傳感、UNO主控板、顯示屏、電池盒。
二、編程實現具體功能及數據可視化
按照實驗方案，中學生借助編程手段獲取須要的原始數據，并對數據進行處理，將處理后的有效數據顯示在液晶屏上，以便讀取記錄。
三、分層次進行實驗并真實記錄數據
本實驗項目分為兩個層次，為保證數據確切性，每位層次進行3次重復實驗。貨車從底部出發，中學生分別檢測通過斜面全程（0.30m）和斜面下半部份（0.15m）的時間，進一步依照公式估算出二者的平均速率。
按照實驗結果，實驗偏差基本控制在0.01s左右。中學生總結出的初步推論為：全程貨車的平均速率是0.57m/s，下半段路程貨車的平均速率是0.82m/s。
四、分析數據，延展總結
基于A-STEM教育理論的跨學科實驗不僅僅局限于表面現象，而是要進一步從現象找規律，能夠全面提高中學生的綜合素養。中學生再度剖析數據，得到延展推論：貨車在斜面上做的是變速直線運動，貨車從斜面頂端滑下，運動速率越來越大。
五、改進實驗方案，進一步減少偏差
本實驗項目開放度很高，利用超聲波傳感有多種方案都可檢測出平均速率，上面的方案中使用了兩個傳感，除了耗材還減小了偏差。提出問題后學生自主收集資料，經過充分思索討論后提出兩種新方案。
方案一：多降低一個車體厚度數據，將超聲波傳感放置于斜面側部，檢測貨車開始經過至完全經過超聲波傳感的時間，速率可以表示為v=L車長/（t’-t’’）
方案二：將超聲波傳感放置于斜面頂部正對貨車，檢測貨車由遠距離點s1到近距離點s2的運動時間，速率可以表示為v=（s1-s2）/（t’-t’’）
通過改進實驗方案，只使用一個超聲波傳感測試時間，這樣在降低傳感使用的同時也降低了偏差，讓中學生從細節處養成嚴謹的科學探究心態。
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