面向核心素養的信息技術跨學科—以教“學地圖模信式息研處理究”為例

王霖生 杜薇薇 王曉明 肖紅 遼寧省沈陽市第一四五中學

●信息技術中的“跨學科”

信息技術環境下的“跨學科”被定義為教師、學生共同整合兩個或兩個以上學科內容，綜合理解并構建新的方法以解決復雜問題的過程。因此，筆者認為信息技術跨學科教學可采用主題單元的形式組織，主題單元形式可以圍繞某一課程主題設計，具有自身的活動特征，可以指向特定的學科核心素養，不同主題單元間也可以通過主題概念聯系起來。

●信息技術跨學科教學模式的設計

面向核心素養的信息技術跨學科教學模式研究需從教學設計層面規劃。筆者采用ADDIE模型[Analysis（分析）、Design（設計）、Development（開發）、Implementation（實施）、Evaluation（評價)]開展相關設計。

1.分析階段

本階段包含學習者特征、學習需求及內容來源分析。①學習者特征。本研究以初一學生為研究對象，他們的認知思維普遍處于形式運算階段，具備假設、推理與演繹的能力，具有較強的學習動機，對協作探究的學習活動有較高的參與性。因此，教師在開展相關活動時，一方面要為學生提供挑戰或任務，另一方面要組織多種形式的學習活動，以滿足學生的學習需求。此外，他們已具備一定的計算機知識基礎和使用經驗，但水平參差不齊。因此，教師在教學內容和目標的選擇上，應考慮范圍和難度。②學習需求。學習需求包含基礎學習需求與高級學習需求。對所跨學科間各自知識、技能的掌握是基礎學習需求的主體；跨學科整合所形成的新方法是高級學習需求的主體。③內容來源。內容來源由學生的學習需求決定，除基礎來源外，還包含體現探究創新過程的拓展來源。基礎來源主要指教材中學科知識的描述及活動案例；拓展來源是支持學生協作探究、反思提升、靈感遷移，助力最終方案設計與作品完成的各類資源工具，具體包括教師提供的整合支架，小組分工計劃表，Word、思維導圖等信息加工工具，及討論、評價所使用的聊天工具等。

2.設計階段

本階段包含教學原則與策略設計、主題單元界定與活動類型劃分。

（1）教學原則與策略設計

①整合性原則。特定主題下項目或問題的設計要體現出跨學科內容的融合特性，同時也應考慮單一學科特色的方法特征。

②情境性原則。信息技術跨學科教學應將跨學科的知識內容還原到豐富的生活場景與學生經驗中，尋找契合真實情境需求的項目結合點或問題突破點，運用合適的主題編排統領教學活動。

③主體性原則。主題情境要為學生主動探究與創造提供必要線索，讓學生能夠激活相關認知結構中的已有經驗，同化和索引當前所學的新知識，在跨學科學習的過程中重組與建構跨學科認知體系，從新角度賦予學科知識以深層意義。

④實踐性原則。跨學科教學是一個認識與實踐相互促進的過程。通過實踐，學生經歷經驗的豐富、規律的領悟、情感的滿足，使學科間的知識不斷與最新的學習經驗建立聯系，在積極探究與動手完成計劃方案中實現理性建構。

（2）主題單元界定與活動類型劃分

本研究采用契合問題探究、協作學習、實踐創造特征的“5E”教學模式幫助界定信息技術跨學科教學模式下的主題單元，它包含參與、探究、解釋、精致和評價五個環節，如圖1所示。不同主題單元的活動理念、學習方式等均存在差異，教師需要根據不同的培育目標安排活動類型，形成循序漸進、深入探索的多重學習活動，實現不同學科核心素養的培養，具體如表1所示。

表1

●信息技術跨學科教學模式的實踐

1.開發與實施階段

該階段在前述設計的基礎上，進行活動案例的開發，其中包含信息技術跨學科主題確定、跨學科交叉內容選取，主題概念框架的梳理，三維學習目標細化及綜合各要素的活動過程整合性開發。

（1）跨學科主題確定、跨學科交叉內容選取

跨學科交叉內容的深度開發需考慮知識粒度與分科教學安排。經過相關學科教師的多次溝通與討論，從確保學生順利開展信息資源檢索與管理，體驗自主使用軟硬件工具，開展方案設計、作品呈現等學習活動出發，選擇“地圖信息處理”作為信息技術跨學科主題。通過問題“為何跨學科？跨哪些知識點？怎樣跨學科？”，討論確定學科交叉內容：“地圖信息處理”案例以地球位置關系為跨學科背景，確定初中信息技術教材中的《信息與信息技術》《計算機的文件操作》《在網絡中檢索信息》等章節，確定數學學科中的《正數和負數》《有理數的加減法》《近似數》等章節，確定地理學科中的《地球的運動》《地圖》等章節。

（2）主題概念框架的梳理

“地圖信息處理”教學案例的主題單元包含強關聯的大小概念，它們協同作用于主題單元，深刻影響不同主題單元內子活動的順序及意義。經過相關學科教師協作整理的主題概念框架如圖2所示。

圖2

（3）三維學習目標細化

知識與技能目標：知道信息處理的一般流程；掌握地球與地圖中的基本概念，學會使用地圖元素識別并分析地理信息；掌握數軸、絕對值、近似數等基本概念，學會使用它們表達相對關系；認識網絡瀏覽器、文件資源管理器的頁面布局及功能構成，使用它們開展學習。

過程與方法目標：有效利用搜索引擎、網絡工具，下載與整理各學科的價值信息；有效利用文件資源管理器與聊天工具，同小組成員協作加工、匯總跨學科信息；比較收集到的位置信息，發現并驗證時區與經緯度間的關系；根據收集到的跨學科信息，運用數學知識類比計算，歸納數軸同時區、經緯度間的規律。

情感態度與價值觀目標：體驗信息的應用過程，認識信息價值，養成良好的信息活動習慣；形成數學學科遷移應用的意識，增強數學學習興趣與動機；形成地理學科遷移應用的意識，增強地理學習興趣與動機；經歷團隊合作過程，增強集體意識。

（4）綜合各要素的活動過程整合性開發

①參與單元。借助視頻展示世界地理信息，借助圖片提問吸引學生注意力，進而引導學生歸納信息的基本概念特征。通過“沒有科學的處理信息的方法，信息的價值能夠發揮出來嗎？”“有哪些科學方式能讓大家快速獲取前面視頻中的地理信息呢？”等問題引導學生明確基本的信息處理流程。

②探究單元。教師提出“每個人收集并加工一個地點的基本信息，而組內集體需要描述清楚不同地點之間的信息關系，并結合信息處理流程向全班同學展示”的項目要求，并提供探究過程中所需的材料（如小組分工計劃表）與支架（如瀏覽器與文件管理器的功能說明、信息處理案例），引導小組成員初步體驗各種電子地圖并及時記錄與匯總價值信息。接著，教師繼續提供支架（如地理概念說明、數軸類比經緯線/度的說明）并組織頭腦風暴，引導小組成員探討不同地點間時間、距離、季節等可能存在的信息規律，填寫小組分工表，明確個人任務。在探究活動中學生可以根據個人任務協調小組進度，在遇到困難時，可以內部溝通或請教教師。

③解釋單元由學生代表進行小組作品展示。教師通過點評激發學生思考，引導學生強化意義建構，形成跨學科知識結構；學生開展作品優化，并進行自評與互評。

④精致單元。教師組織第二次頭腦風暴，小組成員在借助上一節課得出的不同地點間時間、距離、季節等信息規律的基礎上，拓展考慮圖例及出行方式等因素，用以制訂不同地點間合適的出行計劃。不同小組可根據上一節課的作品進度，完善分工或重新設計，在開放的情境中，形成真正意義的“組內合作”。

⑤評價單元貫穿完整的跨學科主題教學，教師可采用觀察記錄、量規填寫、作品評價等方式實時跟進，學生則可采用自評、互評的形式進行評價。師生均能進行全面的教學評判，為反思與改進信息技術跨學科教學效果提供依據。

2.評價階段

本階段通過分析信息技術跨學科教學活動效果，能夠驗證信息技術跨學科教學模式的可行性。基于《信息技術課程教學效果調查問卷》的定量數據分析結果如表2所示。

表2

由表2可知，配對樣本檢驗中各維度能力的Si g.(雙側)值均＜0.05，且t值較大，表明前后具有顯著差異，即后測分值均顯著高于前測分值。可證明信息技術跨學科教學活動導致了前后各項能力的變化，學科核心素養得到了發展，本文研究的信息技術跨學科教學模式可以進行推廣。

●結語

本研究通過構建“主題”特色的信息技術跨學科教學模式，驗證了該教學模式的穩定性，證明基于該模式的教學活動有助于三維教學目標的達成與學科核心素養的全面培養。

但是，本研究的實踐案例整合文科知識較少，在開展教學設計時可能出現不兼容的情況。此外，實踐案例創設的開放式問題情境雖激發了學生的主觀能動性，但容易導致探究活動與教學目標結合不緊密的情況。因此，如何在鼓勵學生探索的同時注意加強與教學目標的結合，提高開放式問題情境的效率，使學生真正有所收獲，還需教師在教學活動安排、教學主題延伸、課程資源開發等方面繼續下功夫。