核心素養導向下的信息科技跨學科主題式教學創新

華薈

摘要：跨學科主題式教學是提升學生核心素養的必由路徑與重要載體。作者以蘇教版信息技術九年級“數字氣象站”單元為例，探索和創新跨學科主題式教學模式，積極創設真實情境，給學生提供多向度的探索空間，有效提高了學生學習的開放性和增值性。

關鍵詞：主題教學；跨學科；核心素養；信息科技；數字氣象站

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2023）09-0049-03

《義務教育課程方案（2022年版）》明確提出，義務教育課程要強化“課程內容與學生經驗、社會生活的聯系，強化學科內知識整合，統籌設計綜合課程和跨學科主題學習”[1]。《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》由此提出了“數字設備體驗、數據編碼探秘、小型系統模擬、互聯智能設計”等跨學科主題內容。[2]因此，如何創新跨學科主題式教學，培養和提升學生核心素養，已成為當下初中信息科技課程改革的重要實踐課題。下面，筆者結合蘇教版信息技術九年級“數字氣象站”單元，探索和創新跨學科主題式教學模式，以期為深化初中信息科技課程改革提供有益的啟示。

跨學科主題式教學內涵

跨學科主題式教學蘊含“跨學科教學”與“主題式教學”兩個概念：前者是就學科教學而言，指“以一個學科為中心，在這個學科中選擇一個題目，圍繞這個題目運用不同學科的知識對題目進行設計教學”[3]，強調的是學科之間的區別與聯系；后者是就教學模式而言，指“通過跨學科領域的主題探究與活動來發揮學生的主體建構性和主觀能動性，從而實現學生全面發展的教學活動方式”，強調的是不同學科教學內容與教學方式統一于某一教學主題。二者雖然視角與側重點不同，但其旨意是相同的，均強調“跨學科”。

而作為實踐性和綜合性較強的信息科技課程，應基于建構主義理論，堅持以培養和提升學生核心素養為導向，通過設計跨學科學習目標、學習任務、學習過程等，促進學生深層次學習、自主性建構。

跨學科主題式教學設計

筆者以建構主義理論為理論基礎，結合《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》提出的新理念新要求，對“數字氣象站”單元進行教學設計。

1.學習者特征分析

在學習本單元內容之前，學生已經初步掌握物聯網技術相關基礎知識，通過物聯網識別技術、傳感技術的實例研究，初步掌握物聯網技術編程設計與實例創作的方法，但尚未完全掌握采集數據智能化處理，沒學習和掌握“物創云”平臺數據顯示與分析，以及設備與平臺數據的交互處理。

2.跨學科內容分析

“數字氣象站”單元融合了多門學科知識（如表1），有利于培養學生核心素養。

3.跨學科目標設計（如表2）

4.教學任務與活動設計

本節課的教學重點是：了解數字氣象站的基本構成和工作流程，掌握通過物聯網技術進行硬件設計、軟件編程和物創云進行數據顯示和交互的方法。教學難點是：學習利用開源軟件編寫數字氣象站功能程序的方法，實現數字氣象站基本構成和工作流程；掌握物創云平臺創建顯示和交互傳感器數據以及美化圖形或控件的方法。

在教學策略上，以培養學生核心素養為導向，既注重學生對知識與技能的學習掌握，也注重培養學生自主學習、合作學習的能力，使其養成獲取數據、分析數據和用數據說話的信息素養。一方面，采用體驗式教學法，通過創設使用小米智能音箱進行游戲的活動，活躍課堂學習氣氛，引導學生思考和探究；通過引導學生構建數字氣象站，使其學習數字氣象站的基本構成、工作流程及原理，以及應用物聯網技術制作作品的方法。另一方面，通過競賽搶答的教學形式，彌補知識和技能本身單調無趣的缺陷，激發學生學習興趣，提高學習效率；通過平板投屏交互技術等信息技術教學手段，以任務驅動法促進學生自主與分層學習，培養和提高自主探究能力。

跨學科主題式教學實施

在教學實施之前，師生準備了學習單、教學課件、微視頻、思維導圖、觸控一體機和平板電腦、小米智能音箱、物聯網硬件設備和物創云平臺，為高效開展跨學科主題式教學奠定堅實的基礎。

1.創設游戲情境，明確學習目標

在本環節，先讓學生根據觸摸一體機顯示文字，分別大聲朗讀“小愛同學……”，實現控制小米智能音箱進行語音識別與回應，使學生體驗物聯網技術，并實現興趣遷移。在此基礎上，把有關詢問天氣情況的主題遷移到本單元學習主題“數字氣象站”，使學生明確學習制作數字氣象站的學習目標和內容，從而對所學內容產生預期。

2.開展競賽搶答，分析學習要點

提出相關問題：“在觀測和記錄氣溫時，氣象站里的溫度計為什么要放在百葉箱內？”“你了解多少關于氣象物理量測試的傳感器？”“已經學過的機器人中的傳感器能用在數字氣象站項目上嗎？”“什么是物聯網？物聯網有哪些技術特征？”“辛苦測量得來的數據怎樣才能記錄、整理、傳送和發布？”，以競賽搶答形式，引導學生分析氣象站數據類型，歸納所需傳感器類型，并通過引導學生查看書本補充沒有思考到的氣象數據類型。在此基礎上，通過多媒體課件交互，引導學生分析歸納數字氣象站的基本構成，并分析數據獲取、數據傳輸、數據處理、數據查詢四大模塊。

3.實施任務驅動，強化實踐探究

引導學生了解“學習單”學習任務要求，并借助任務操作步驟提示、微視頻、書本等開展學習，鼓勵其在完成本課學習內容“基礎學習篇”的基礎上，大膽探究“高手探究篇”學習任務，實現分層學習的目的。學生自主學習微視頻，分解編程設計的學習重點與難點，采用智能控件、傳感器和執行器進行創意編程。在此過程中，教師開展個別輔導，引導學生先畫出編程流程圖，再根據創意需要進行編程設計，同時，拍攝優秀學生的程序并投屏展示，激發學生學習和探究的動力。

4.生動演示講解，深化教學內容

組織學生觀看和分析優秀設計作品，引導學生分析編程中有關變量，掌握數據獲取模塊與傳感器之間的關系；通過分析有關數據傳送“物創云”過程，進一步掌握“數據傳輸模塊”的傳輸編程方法與“物創云”設計方法；通過分析演示的“高溫橙色警報”過程，進一步掌握“數據處理模塊”的編程方法與“物創云”顯示報警設置方式。在此過程中，鼓勵學生綜合運用已有的各學科知識，分析和解決問題，提高編程思維能力、設計美觀方式和數據分析能力。

5.系統總結知識，開展成果評價

根據所學內容創建思維導圖，引導學生分析數字氣象站的基本構成和工作流程，促進其對本單元知識重點、難點圖形化、形象化，提升學生的思維與記憶能力。同時，從思想性、規范性、創造性、藝術性、技術性等方面，對學生創意編程、“物創云”設計作品進行評價。

總結與反思

本單元教學實踐，堅持從“知識本位”轉向“素養本位”，凸顯了學生的主體地位；堅持核心素養導向，積極探索培養學生在真實情境中擁有豐富體驗并能創造性解決問題的能力，以滿足學生在未來有必備知識和關鍵能力。這種非常規、不循規蹈矩的學習模式更容易激發學生主動探究的欲望，將被動學習逐步轉化為主動學習。當然，也正因為是真實情境，在探究過程中會面臨很多不確定因素，教師需要隨時根據實際情況調整實施步驟。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育課程方案（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022：5.

[2]中華人民共和國教育部.義務教育信息科技課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022：13.

[3]蔣順一.從建構主義理論的角度談中學跨學科融合教學的必要性——以中學歷史與語文、政治、地理融合教學為例[J].學園，2021，14（26）：4.