信息科技課程跨學科主題學習案例設計與思考

浦丕志

（沈陽市和平區教育研究中心）

2022年4月21日，教育部公布了《義務教育課程方案（2022年版）》和《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”），將在2022年秋季學期實行，反映出國家高度重視義務教育階段的信息科技課程。信息科技課程第一次列入國家課程，三到八年級獨立開設信息科技課程，注重銜接和九年一體化設計，課程中設置跨學科主題學習，引起了廣大師生和家長的關注。

我國要建設“網絡強國、數字中國、智慧社會”，提出中國數字經濟發展戰略和數字經濟健康發展的要求。全民數字素養與技能的提升，要從青少年抓起，中小學校是青少年數字素養與技能培養的主陣地，義務教育階段信息科技課程是學校數字素養與技能教育的核心載體。作為教師，研讀、落實課標，特別是跨學科主題學習在新課程中的實施，是學習和教學實踐相結合的緊迫任務。

一、新課標中跨學科主題學習的描述與思考

（一）對跨學科主題的描述

《義務教育課程方案（2022年版）》在“課程標準編制與教材編寫”中指出：“原則上，各門課程用不少于10%的課時設計跨學科主題學習。可設計拓展內容，供學有余力或有興趣愛好的學生選學，不作統一考試要求。”

在新課標中，“跨學科主題”和“內容模塊”相對應，圍繞數據、算法、網絡、信息處理、信息安全、人工智能學科六條邏輯主線循序漸進、螺旋式發展，符合學生的認識特征和信息科技課程知識體系，每個學段的教學內容模塊都有相對應的跨學科主題，明確了實施跨學科主題學習的思路（見圖1）。

圖1 信息科技課程內容模塊與跨學科主題

（二）對“在線數字氣象站”案例的描述

新課標發布了一個跨學科主題學習案例“在線數字氣象站”，該案例適合“六三”學制的學生在七到九年級進行學習，其中介紹了學習背景和學習價值，揭示了跨學科主題學習的教學要求，即綜合運用跨學科知識和學科知識，在真實情境中解決生活中的問題，體驗信息科技為人類生活提供的優質服務，深層次培養學生實踐能力。“在線數字氣象站”案例的“育人價值”體現在學科技術的典型應用、養成數據管理和有效信息挖掘的習慣，學生親歷一個“場景應用”設計、制作、發布、反思改進的形成過程，提高在線協作能力。

“活動目標”明確指出在本次跨學科主題學習中，學生是在教師的引導下通過自主、合作學習達成學習目標，從觀測、比較、測量數字氣象傳感和傳統設備，到數據的采集、整理和分析，需要綜合信息科技、數學、物理、地理等知識，提出案例成果的拓展方向，鼓勵學生在協作與展示過程中主動對新問題產生新想法和新設計。新課標在“活動目標”的描述中，將目標分三個層級：一是跨學科主題學習的實施方式；二是活動基本要達成的目標；三是拓展的目標。明確了“跨學科”的主要學科和對成果的預期，并給予了充分的學習和活動空間。

新課標在“實施過程”中，通過學習任務、學生活動、教師活動、活動意圖，完整梳理“在線數字氣象站”實施的過程，從完成一個“活動”的角度擴大到了“學習”的范圍，查找資料和發展歷史、對數據的甄別；測量器材和設備、調試環境、分析數據和討論呈現形式；跨學科協作、部署和實踐；完善設計、探索“拓展的目標”的可行性。這闡明了跨學科主題學習實施過程是學生活動、教師活動的“結合體”，其設計活動的意圖要對應“學習任務”。案例是以“物聯網實踐與探索”為核心知識設計的具有過程性、總結性和綜合性的學習活動，進一步明確“跨學科”涉及到的具體學科，提醒教師在項目展示和反思中注重新技術應用和項目拓展、項目宣傳之間的平衡，提升學習相關能力。新課標對案例實施學段七到九年級、課時（6到8）、教師指導給出了學習建議，最后指出跨學科主題學習有廣泛的延伸空間，教師應依據核心素養，挖掘育人價值，融入跨學科主題教學。

（三）新課標中跨學科主題學習的思考

1.要明確真實的情境和跨學科的具體學科

真實的情境是聚焦問題和使得跨學科主題學習有價值的前提，圍繞真實的情境，可以在跨學科主題學習中開展項目教學，以完成具體項目為目標，發掘跨學科主題學習中提升學生素養表現、評價的策略。教師在進行案例設計時應關注具體的學科，與所跨學科的教師加強聯系，取得其他學科教師的指導和支持。

2.從“大單元”視角構建模塊內容、設計核心知識

相對于傳統的以知識點為基礎的教學，大單元教學重視的是知識的核心概念的整體把握，強調的是圍繞核心概念的理解進行的融合式的教與學，是重視知識體系整體性的學習方式。大單元是以大主題、大觀念或大情景等為中心的一個結構化的具有多種課型的統籌規劃和科學設計，具有系統性、關聯性、遞進性等。

3.“跨學科主題學習”可以設計為“跨學科主題活動”

從“活動”的視角設計教學，擴大了學習的時空。教師提供豐富的“超前學習資料”或通過信息（資料）的收集活動，鼓勵學生個性化學習，關注和評測學生核心素養在“跨學科主題學習”全過程的表現特征，在協作中“取長補短”，合理分工。活動延伸空間是跨學科主題學習的魅力，其體現在不斷對項目進行迭代、改進、發展的過程中。

跨學科主題學習本質是把未來生活中可能的創新實踐活動提前到學生的學習階段，這是一種對未來社會實踐的模擬和創新。跨學科學習最終的目的就是要激發學生主動學習。超前學習排除了學生在跨學科實踐過程中可能遇到的問題，相關超前學習資料讓學生樂于學會，熟悉獨立學習，積極主動地去參與跨學科主題學習。

二、超前學習資料設計案例

（一）案例1：用編碼描述秩序

小學2年級數學中學習了“調查與記錄”的內容，用編碼描述秩序是課標中第二學段（3到4年級）的跨學科主題內容。學生可在學習編碼知識后，結合“調查與記錄”的內容，完成“隨機排座位”的活動。

1.數據無處不在，編碼也是如此，舉出生活中編碼的例子。

2.編碼形成了什么秩序。

3.思考和交流一些編碼的規則。

4.提出“隨機排座位”的活動。

5.分組合作嘗試“座位”的編碼。

6.手繪或用WPS工具制作座位編碼簽，完成“隨機排座位”的活動。

7.思考編碼的重要性（評價編碼的過程）。

（二）案例2：制作網站二維碼

在案例1的基礎上，此案例通過簡單操作實現制作網站二維碼，以可視化的方式讓學生體驗簡單的編碼規則。

1.進入Mind+的Python模式。

2.單擊“代碼”。

3.“電腦中的文件”—“添加本地文件夾”—建立“網站二維碼”的文件夾—新建文件“code.py”。

4.單擊鼠標右鍵，選擇“在編輯區打開”。

5.在“庫管理”中，安裝“qrcode”第三方庫（qr?code是一個二維碼庫，他可以生成二維碼，支持設置二維碼圖像的尺寸等信息）。

6.輸入代碼，運行程序，會生成code.jpg的二維碼圖片，用手機掃描后可登陸網站。

import qrcode

img=qrcode.make（‘http://sohu.com’）

img.save（“code.jpg”）

7.繼續研究（延伸空間）修改二維碼的大小，可以嘗試添加“MyQR庫”制作動態的二維碼。

MyQR是一個二維碼庫，他的功能比qrcode更加強大，可以生成藝術二維碼、動畫二維碼（支持黑白或者彩色）。

（三）案例3：小型開關系統

小型開關系統是課標中第三學段（5到6年級）的跨學科主題內容，學生在學習了“過程與控制”系統后，通過物理（風扇結構）、數學（累加器）等跨學科知識實現用紅外遙控器來控制小風扇“快”和“慢”的旋轉，通過反饋實現了過程與控制。

1.提供完整項目演示視頻和流程圖。

2.觀看“小風扇”視頻。

3.測試風扇是否轉動。

4.搭建“電機驅動板”和“紅外接收模塊”。

5.測試遙控器和紅外接收模塊，完成“遙控器”與“返回值測試表”。

6.完成程序（見下頁圖2）。

圖2 小型開關系統程序

7.項目調試。

三、跨學科主題學習案例的思考

（一）跨學科主題學習是綜合學習的過程，體現了課程的實踐性

跨學科主題學習實現“五育”并舉，促進學生健康、全面發展；綜合運用各學科的知識，培養學生動手實踐能力；通過動手創新，探索新技術對跨學科主題學習環境與方式的變革。

（二）真實的情境是提升數字素養與技能的關鍵

信息科技課程在真實情境中有利于培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力，問題要聚焦生產勞動、社會實踐，有針對性和普遍性。

（三）超前學習是完成跨學科主題學習的保障

教師要鼓勵學生在跨學科主題學習之前進行超前學習，可在互聯網、物聯網、人工智能跨學科主題學習案例實施時，設計超前學習的資料，如開源硬件連接線的顏色，傳感器和執行器的概念與區分，傳感器的數字或模擬的類型，特殊的傳感器接法等等。

（四）跨學科主題學習體現了新課程理念，需要一體化設計，也需要具有獨特性、實效性

大單元教學設計以大主題或大任務為中心，對學習內容進行分析、整合、重組和開發。一體化設計要求教師有融通整個信息科技課程的能力，同時兼顧跨學科知識。

（五）教師在跨學科主題學習中引導學生積極主動參與，開展核心素養表現評價，強化課程育人功能

主動參與要面向全體，因材施教，對發現的跨學科主題學習（活動）中的問題積極應對。教師應具有廣博的科學視野，在課程育人前提下，鼓勵學生在跨學科主題學習（活動）中創新發明作品和科技思想，教師也要提供更高的平臺展示和交流。

（六）跨學科主題學習是內容模塊的有力補充，具有獨立性

例如，在物聯網平臺教學中，教師可提示學生，UNO主控板在上傳程序時會占用0和1引角（插在0和1引角的傳感器要先拔下來，等上傳成功后，再插下去），所以連接傳感器時盡量不要連到0和1號引角。

四、成果和總結

在依據和貫徹《義務教育課程方案（2022年版）》和新課標的原則下，教師優化和細化跨學科主題學習設計，在活動中完成整體跨學科主題學習的超前學習、實施過程和核心素養表現評測，帶領學生在課堂內實施跨學科主題學習的展示和交流。

義務教育要在堅定理想信念、厚植愛國主義情懷、加強品德修養、增長知識見識、培養奮斗精神、增強綜合素質上下功夫，使學生有理想、有本領、有擔當，培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人。作為一名教師，趕上了一個好的時代，希望信息科技教育能夠在新時代蒸蒸日上，培養更多的人才。