智能時代小學跨學科教學的實踐研究

吳歡　黃靜

智能時代，科技創新引領社會快速發展。培養面向未來的具有高階思維能力的復合型創新人才，已經成為這個時代教育的重要使命。中國學生發展核心素養中強調培養學生綜合運用知識技能解決現實問題的關鍵能力和適應社會發展的必備品格。

在國家對創新人才需求的背景下，武漢經濟技術開發區實驗小學基于“心流理論”“創中學”理論等，結合本土優勢對原有的學科課程內容進行了重構，開發了系列跨學科課程及配套學習資源，形成了基于三大領域課程內容、整合四大課程場景、協同五大育人主體的跨學科教育結構模式（如圖1所示），構建了適合小學生的跨學科課程教學模式，培養了一支能夠勝任跨學科課程教學的教師隊伍，促進學生核心素養的發展，為國家培育具有科學精神、創新意識和實踐能力的時代新人。

跨學科教學課程——多元、開放、立體

結合學校“樂·創”教育辦學理念，開發了“國際理解”“家國情懷”“創新科技”“智美生態”四大類跨學科課程群，共計22門課程，涉及理學、科技和人文三大領域，整合了教室、實驗室、校園和社區四大場景，并依托武漢精品慕課網建設云上學校。其中，人工智能、長江大保護、無土栽培等精品課程，開發了教師手冊和學生手冊，配套相應教學PPT、演示視頻、說課視頻等資源，通過多元、開放、立體的資源體系（如圖2所示），滿足師生不同需求。

通過專遞課堂，學校與丹江口市龍山鎮中心小學、武漢市漢南區農村學校共享跨學科學習課程，并依托云上學校，將《物聯創新科技課程》《端午中華情》《美美中國年》等課程面向全國開放，截至目前共5822人注冊參與慕課學習，涉及北京、河北、內蒙古、四川、上海、天津等省、自治區、直轄市，教學資源豐富，累計訪問量約7166萬人次。推廣應用實踐效果較好，得到了校內外師生、家長的普遍認可。

跨學科教學模式——科技和人文并行

在課程實施過程中，根據不同的跨學科課程學習主題，構建了科技主題跨學科課程教學模式和人文主題跨學科課程教學模式。

科技主題跨學科課程教學模式。在參考Fortus教授基于設計的學習模型的基礎上，結合課程實施情況，學校逐步構建了科技主題跨學科課程的6C（情境感知Context perceived、概念知識學習Concept learning、協作設計方案Collaborate design、產品制作Construct artifact、改進完善作品Correcting and refine、交流演示評價Communicating and evaluating product）教學模式（如圖3所示），學生通過6C流程開展學習。

情境感知（Contextual perceived）：學習者鑒定真實的情境問題，明確學習任務。真實的與生活息息相關的情境知識為核心，結合AI技術設計整體教學主題，融合計算思維實踐，包括問題分解與問題抽象。

概念知識學習（Concept learning）：了解解決問題需要用到的基礎知識、基本原理，為問題的解決打好基礎。

協作方案設計（Collaborate design）：設計產品方案，制訂解決問題的流程圖；在設計的過程，融合計算思維、設計思維實踐。

產品制作（Construct artifact）：學習者應用學習到的科學知識構建物理實物、產品原型，該部分融合較多計算思維實踐、設計思維實踐。

改進完善作品（Correcting and refine）：完善產品，該過程通過測試產品的功能以及結構，確保迭代完善改良產品。

交流展示評價（Communicating and evaluating product）：小組開展評價反饋工作，包括梳理和總結學科知識、匯報產品制作過程以及收獲。

學習者在分析與設計的過程中，收集數據、評估方案，形成想法，最終建構自己的知識，在設計思維導圖、項目方案的過程中，通過思考“如何做”“需要什么”“為什么”“是怎樣”，對項目進行思考，并最終解決現實問題。學校在開展“創新科技”和“智美生態”類課程時，多采取科技主題跨學科課程教學模式，例如《智慧種植小助手》《建設校園數字氣象站》等，通過科技主題跨學科課程學習，培育學生發現問題、解決問題和動手實踐的能力。

人文主題跨學科課程教學模式。在參考主題教學模式的基礎上，結合學校人文主題跨學科課程實施情況，構建了人文主題跨學科課程教學模式（如圖4所示）。結合兒童的經驗基礎、學科知識、生活經驗、傳統文化等背景，設計富有挑戰的人文主題驅動性問題，整合相關學科的知識，組織學生協同學習，給予學生充足的時間進行探索，包括社會調查、研學、方案、制作等，最后進行成果展示，展示的形式有路演、進社區宣傳、發布會等不同的方式。根據課程開展情況，教師反思教學效果，迭代改進課程內容。學校在開展“國際理解”和“家國情懷”類課程時，多采用人文主題跨學科課程教學模式進行，例如《美美中國年》等，學生通過人文主題跨學科課程，進行跨文化交流和跨文化學習。

跨學科教學主體——五位一體協同育人

在跨學科課程開發和實施過程中，逐漸形成學校教師、學生家長、高校教授、企業員工和社會人員五位一體協同育人機制。如，與高校合作研發智·美生態課、人工智能、小木工等課程；與東風本田公司、萬科金域藍灣社區、園博園等單位共同開發并實施課程；超星公司協同學校將課程建在“云上學校”，開放給全國學校。2020年～2021年學校在高校專家團隊指導下，梳理成果正式出版《樂創教育理念下STEM+案例集——武漢經濟技術開發區實驗小學的探索》。學校每年開展的生物多樣性日、世界環境日、國際節、中國傳統節日等主題活動中，企業、社區、家長和學校一起成為跨學科課程的設計師，帶著學生走進東風公司、格力公司等企業進行跨學科教學實踐活動。

通過智能時代小學跨學科教育的實踐研究，學生逐漸成為學習的主人，主動地發現問題、探索問題和解決問題，在試錯中創生出自己的想法，在改進中完善設計和作品。我們選取一個年級6個班的學生進行了跨學科態度、5C能力的測評，發現通過跨學科課程的學習，學生在跨學科學習態度、創新、交流、問題解決、協作、批判性思考等方面的能力有較大提升。學生在創新科技類的競賽活動中，近五年獲得國家級榮譽46人次、省級榮譽61人次、市級榮譽186人次，兩位學生成功申請國家專利，一支隊伍在全國創造大賽中獲得金獎。2019年、2020年學校先后被評為中國教育信息化STEM教育年度最佳實驗小學、中央電教館人工智能實驗校。我們通過專遞課堂讓丹江口市龍山鎮、武漢市漢南區的多所農村小學共享我們的跨學科課程，三位老師到農村學校交流，將學校跨學科課程理念輻射至農村薄弱學校。

跨學科課程會運用到數學、科學、信息技術、藝術創作等多學科知識，教師不僅要掌握多方面的知識，在課程實施過程中指導學生完成作品，還要完成課程內容迭代、課程效果評價工作。通過智能時代下跨學科教學研究，提升了教師課程設計能力和動手實踐能力，發展了一支能勝任跨學科課程的教師隊伍，一批具有跨學科課程開發和教學能力的教師脫穎而出。6位老師參與國家、省、市的教材編寫，參與人工智能、信息科技、綜合實踐、編程教材的編寫；8位老師承擔了全國STEM課例的展示，18人次開發的STEM課例在全國獲獎，省級課例獲獎25人次。

責任編輯/周小益