基于問題解決的信息技術跨學科 教學案例開發

周莉萍

【摘 要】基于問題解決的信息技術跨學科教學案例開發是我校信息技術與教學融合的研究方向。本文明確了基于問題解決的信息技術跨學科教學的特征，提出了案例開發的思路和教學模型，并以具體案例呈現了基于問題解決的跨學科教學案例教學效果。

【關鍵詞】問題解決;跨學科;案例開發

【中圖分類號】G434? 【文獻標識碼】B

【論文編號】1671-7384（2019）04-082-04

問題解決能力是創新型人才必備的能力之一。信息技術是一門知識性與技能性相結合的課程。為了更好地發揮信息技術課程的實踐性、應用性，我校開展信息技術跨學科教學，以更好地提升學生的信息技術應用能力、問題解決能力，培養學生的創新精神。信息技術跨學科學習活動以建構主義為理論依據，旨在引導學生親歷運用信息技術與各學科教學的滲透點、結合點來發現問題、分析問題和解決問題的過程。

概念及特征

1.概念界定

基于問題解決學習（Problem-based Learning，簡稱PBL）是以建構主義理論、情境認知理論為基礎，以小組協作、教師提供獲取資源的途徑和學習方法為指導的學習方式，讓學習者解決擬真情境中問題的一種教學模式[1]。

關于跨學科學習，美國哈佛大學“零點項目”首席專家鮑克斯-曼斯勒界定為：跨學科學習是個人和群體將兩個以上（含兩個）學科或已確立的領域中的觀點和思維方式整合起來的過程，旨在促進其對一個主題的基礎性和實踐性理解，該理解超越單一學科的范圍。跨學科學習者將信息、資料、技術、工具、觀點、概念（源自兩個或兩個以上學科的理論）加以整合，以創造產品、解釋現象或解決問題，所運用的方式是單一學科的手段不可能做到的[2]。

2.基于問題解決的信息技術跨學科教學特征

（1）真實性。學習的實質在于對過程的體驗、思考和感悟。立足“解決真實世界問題”來創設教學情境，是為了給學生提供能進行有意義學習、形成認知的學習過程，培養學生將知識應用向真實生活情境轉化的意識，提升解決問題的能力[3]。

（2）親歷性。問題解決是一種有目的的認知活動，重點突出過程。以過程承載學生在學習情境中對有關信息進行分析、篩選、重組、檢驗等經歷，能促使學生真正地思考，體驗在解決問題的過程中獲得“行而體道”的領悟。

（3）建構性。基于真實的教學情境開展教學，往往需要調動學生的各種經驗和多學科知識來有效支持問題解決。學生圍繞問題開展學習活動，整合原有的多學科知識，多角度分析問題，形成對知識深度理解，完成知識建構，達到深度學習的目的。

基于問題解決的信息技術跨學科教學案例開發

1.開發思路

跨學科教學最重要的工作是問題設計，即在設計問題時將知識蘊含于情境化的真實問題中，以調動學生主動利用各學科相關知識設計解決方案，跨越學科界限提高學生的高階思維能力[4]。基于問題解決的信息技術跨學科教學案例開發思路有兩條主線：信息技術知識點、學科滲透知識點。主要遵循以下開發思路。

（1）選擇切入點（知識提煉）：以教材為依托，研讀教材，學科滲透。（2）確定主題（知識融合）：以專題為導向，關注興趣、貼近生活。（3）形成方案（知識遷移）：以專題為導向，緊扣學科特點、符合學生認知、提升學習能力。內容包括：活動目標、活動對象、活動內容、活動形式、活動資源。（4）開展活動（知識應用）：以活動為載體，組織引領、釋疑解難。內容包括：明確學習任務、分組選擇任務、分組設計任務、分組完成任務。（5）評價反饋（知識檢測）：以評價為標尺，多元評價、促進發展。內容包括：評價方法、評價內容、評價主體、評價工具。

以上5個研究環節需經過三輪行動研究進行設計策略、實施途徑的反復修改和完善，最終達成“提煉精品，形成系列”的目標。

2.教學模型

為了防止基于問題解決的信息技術跨學科教學活動過程“淺層化”、流于形式，需要對教學過程進行深度設計。以主題活動為載體，立足問題解決，選擇合適的學習內容、設計合適的學習流程，形成能強化學生學習認知、意志和行為等綜合素質的教與學模型，促進跨學科融合學習、綜合應用的效果最優化。

教學模型包括“問題情境、知識建模、探究活動、互動交流、評價反饋”五個部分，既重視創設貫穿課堂的教學情境主線，又重視通過問題解決的學習活動完成知識建構，如圖1所示。

基于問題解決的信息技術跨學科教學實例

我校開展了跨學科同課同構活動，以本校信息技術科組、各學科組骨干教師作為研究團隊，遵循 “提出選題→分科設計→交叉集備→磨合調整→實踐驗證→分析問題→研究對策”的技術流程開展基于問題解決的信息技術跨學科教學案例開發研究。

跨學科同課同構不是兩個教師去比較各自的思路、課堂氣氛及課堂效果。它更重視的是兩個或兩個以上教師的合作，以更好地解決同一教學主題中的問題。用珠海市物理教研員卞紅老師的話來說，跨學科同課同構就是在同一個課堂中，強調以問題為中心，兩個（或兩個以上）教師重視跨學科內容和方法的整合，組織學生整體地感知和認識世界的教學活動。既能鍛煉學生的橫向思維能力，又能提升學生運用多學科知識解決問題的能力。

1.教學流程

珠海市第五中學化學教師莫柯開、信息技術教師吳澤銘的跨學科同課同構課題為“用氣壓傳感器測空氣中氧氣含量變化”。該教學案例的開發主要有兩個視角，即學科視角和問題視角。學科視角是聚焦學科目標，透過化學、信息技術學科間的互動、影響和滲透，弱化學科邊界，促發學科知識之間有意義的關聯。問題視角主要是以問題導向的方式，開展跨學科的合作，用不同學科的表達方式，聚焦于同一教學問題，推進學科間的知識整合，以“教學融合”的方式重塑教學過程的整體形態，以學習者為中心，基于學科課程又超越學科課程，回歸學生的生活世界，喚醒學生的舊知識，為學生建構了一個生成的知識體系[5]。

學生在課堂上能編寫傳感器的數據傳輸程序，學會使用Arduino讀取氣壓傳感器檢測數據并進行數據分析，懂得用壓強變化的方法測量空氣中氧氣含量，教學流程如圖2所示。

2.教學效果

（1）改變學生學習方式

本課例注重信息技術與學科有效融合，學生在跨學科學習活動中將信息技術作為學習工具去獲得學習內容，并進行研究性學習，從而使學習成為更具有自我導向和控制的過程。主要體現在：課程學習內容和學習資源的獲取工具、情境探究和發現學習的工具、協商學習和交流討論的工具、知識建構和創作實踐的工具、自我測評和學習反饋的工具。

（2）培養學生創新精神和提升解決問題的能力

本課例強調教學內容與學生的生活實際關聯、與學生已有的經驗統整;關注所學知識在生活中的應用;重視學生通過實踐，增強其探究和創新意識，學習科學研究的方法，培養學生的創新精神和發展綜合運用知識解決問題的能力。

（3）提升教師專業素養

本課例以問題學習為切入點，教學過程主要圍繞問題的提出和解決來組織學生的學習活動。教師深入了解整個教材體系，然后根據學生的認知水平，找到課程的生長點，在跨學科學習活動中引導學生主動探究知識、進行知識重構，促進教師更重視學情分析、更關注學生學習過程的動態變化，教學設計、課堂組織、教學評價的水平得到進一步發展。

反思與后續研究

基于問題解決的信息技術跨學科教學是一種典型的建構主義體現，將知識蘊含在真實的問題情境中，教師為學生創設問題情境，真實問題成為貫穿整個學習過程的主線，把核心問題轉化為一系列的學習任務，學生利用多學科知識主動探索，達到對知識的意義建構和深層次理解，提升發現、分析和解決問題的能力[6]。我校基于問題解決的信息技術跨學科教學后續研究主要在以下三方面：（1）采取分科與綜合并行的課程管理形態：本研究采取與分科學習并行存在的課程管理形態和學習方式，這有助于克服跨學科綜合學習面臨的各種問題。（2）以問題為先導組織多學科聯動的綜合學習活動：問題的主題來源于學生身邊的日常生活和現實社會問題，這樣的課程內容有利于多學科聯動的綜合學習。不同學科的一線教師以課程設計者和實施者的雙重身份參與校本課程開發，以解決課程設計與多學科聯動的綜合學習相脫節問題。（3）師生共同開發多學科聯動的綜合學習主題：師生共同開發可以將學生的直接經驗提升為科學理念，避免單純的經驗導致學習缺乏系統性，同時能充分滿足學生的需要、興趣，使之真正成為學習主體。

參考文獻

劉儒德.問題式學習：一條集中體現建構主義思想的教學改革思路[J].教育理論與實踐，2001，21（5）：53-56.

Boix Mansilla V. Learning to Synthesize：the Development to Interdisciplinary Understanding[M].Robert Frodeman（ed.） In The Oxford Handbook of Interdisciplinarity.Oxford：Oxford University Press，2010：289.

戴維·H·喬納森.學習環境的理論基礎[M].上海：華東師范大學出版社，2002.

張屹，趙亞萍，何玲，白清玉.基于STEM的跨學科教學設計與實踐[J].現代遠程教育研究，2017，（6）：75-83.

汪明.從“課程統整”走向“課程融合”[J].江蘇教育，2018，（10）：67-68.

秦瑾若，傅鋼善.STEM教育：基于真實問題情景的跨學科式教育[J].中國電化教育，2017，（4）：67-74.