基于大概念的高中信息技術跨學科融合課程開發初探
——以“黨史教育展館設計”為例

劉一童 安徽省合肥市第六中學

《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》（以下簡稱“新課標”）提出“重視以學科大概念為核心，使課程內容結構化，以主題為引領，使課程內容情境化，促進學科核心素養的落實”。核心素養強調的是學生的全面發展、能力的全面提升、問題的真實解決，而單純依靠邊界清晰的分科教學無法滿足核心素養培育需求，因此，跨學科融合便成為改革的必然趨勢，這就要求一線教師轉變課程開發思路，以“大概念”為抓手，開發跨學科融合課程。

●問題提出背景

新課標指出“要關注學生學習過程，創設與生活關聯的、任務導向的真實情境，促進學生自主、合作、探究地學習，注重對學生學習過程的評價，推進信息技術在教學中的合理應用，提高課程實施水平”。新課標突出信息技術學科本身知識體系與能力素養的培育目標，明確了學科價值，突出了基礎性、綜合性、實踐性，引導學生針對現實情境中的問題進行深入探究。所以，信息技術跨學科教學不僅突破了學科壁壘，還解決了書本知識與現實情境相割裂的問題，讓學生在有效互動中開展深度學習，成功應對復雜情境要求的挑戰，從而培育高階思維。

新課標倡導的“學科大概念”，是一種高度形式化、兼具認識論與方法論意義、普適性極強的概念，是學生思維網絡的聯結中樞。[1]立足學科大概念組織課堂教學，可以更好地梳理概念體系，在不同學科間搭建橋梁，以此統整素養培育過程中所需的跨學科內容，實現有效學習。

●問題解決思路

1.問題解決難點

跨學科學習在我國基礎教育中早已落地生根，但在實踐中還存在目標“游離化”、內容“拼盤化”、形式“雜糅化”、方法“研究化”等落差。具體到信息技術跨學科學習中，表現為：忽視學科知識的內在關聯及解決問題方法的組合，簡單將其他學科知識疊加到信息技術課堂教學中；忽視學科思維在跨學科主題活動中的運用，簡單開展表層課堂活動；忽視學生的學習與生活經驗，盲目追求數字技術的先進性。[2]

通過對上述問題的總結反思，筆者梳理出信息技術跨學科課程開發的難點：①避免“為開發而開發”，信息技術跨學科課程如何支持育人目標的實現？②避免“為統整而統整”，如何從學科間的內在關聯入手，設計信息技術跨學科課程，將信息技術與不同學科的核心概念與技能統整起來？③避免“為活動而活動”，如何實施跨學科主題學習活動及任務，以保障學習活動的有序開展與任務的合理遞進，從而促進深度思考的發生？

2.大概念對問題解決的啟示意義

（1）大概念的提出

大概念最早可追溯到布魯納對教育過程的研究，其主要是抽象出來的，能夠解釋和預測較大范圍內的事務和現象，涵蓋基本知識與基本技能，幫助學生認識世界和理解世界的少數的可遷移的核心概念。《普通高中課程方案（2017年版）》中也提出“進一步精選了學科內容，重視以學科大概念為核心，使課程內容結構化，以主題為引領，使課程內容情境化，促進學科核心素養的落實”。從大概念的適用范圍進行分類，可以將大概念分為學科（內）大概念、跨學科大概念和超學科大概念。

（2）大概念在跨學科融合課程開發中的意義

一方面，大概念將不同層級的概念聯系起來，實現了學科知識的聯接，成為跨學科邊界、融合學科知識與技能的可靠橋梁[3]；另一方面，大概念依據概念體系，能夠將零散的知識關聯至學科間共通的知識，從而幫助學生將學科內知識轉化為遷移性更強的問題解決能力。具體表現為：①建構符合學生認知規律的概念層級；②建立滿足知識邏輯關系的結構化概念體系；③確立落實學習任務的學習內容綜合框架。

●問題實踐探索

1.基于大概念的信息技術跨學科融合課程設計核心要素

（1）面向生活應用場景的項目

大概念建構的重要條件之一是“生活性”，指向學生在不同情境下運用學科手段和學科思想解決實際問題的能力。因此，在選取課程項目時，教師應注意跨學科案例的生活背景，以大概念的建構為依托，引導學生在指導下確定具體選題、制訂任務計劃、進行小組分工。

（2）以大概念整合的核心素養目標

在教學目標制訂時，應從章節核心概念入手，思考其與學科大概念的關聯，依據大概念進階路徑，以高層次大概念統攝低層次大概念，減少單一目標的重復；將學科大概念、跨學科大概念與核心素養進行對應，確定核心素養培育抓手；落實到學習活動中，確定具體的單元目標、項目目標、課時目標等。

（3）啟發與挑戰并舉的問題

項目問題應以教學目標為基礎，并符合較高層次（理解、應用、分析、綜合、評價）的要求，同時具有開放性、爭議性、廣度性、穿透性的特點。在具體實踐時，教師可以和學生共同研討問題來源和內容，這樣既能使問題具有一定的挑戰性，同時能夠將“挑戰性”限定在學生的最近發展區內。

（4）由大概念構建組織的學習活動

在學習活動中，應強調相對少量的高層次大概念，利用多種學習支架，幫助學生運用小概念整合、概括、歸納出更高層次的大概念，以大概念的進階路徑為抓手，確定學習活動。教師應為學生提供完整的活動場景，將不同單元以及不同學科的活動組織起來，通過活動鏈條突出大概念的進階建構路徑。

（5）支撐個性化學習的支架

信息技術跨學科融合課程的學習過程相對較為復雜，教師應從信息技術學科出發，融合各學科大概念，為學生提供一定的學習支架，并將其作為從大概念進階建構活動設計的主軸線。

（6）大概念導向的開放性評價方式

大概念導向的評價應是開放性的，通過提出開放性的問題，考查學生對大概念的理解，然后再考查與情境相關的具體細節。

2.教學流程基本框架

威金斯和麥克泰格針對大概念學習過程提出了“WHERETO”七元素：W（方向與原因）—面向生活應用的項目；H（吸引與保持）—啟發與挑戰并舉的問題，支撐個性化學習的支架；E（探索與體驗、準備與使能）—由大概念建構組織的學習活動；R（反思、重新考慮與修改）—大概念導向的開放性評價方式；E（評價）—大概念導向的開放性評價方式；T（定制）—支撐個性化學習的支架；O（組織）—由大概念構建組織的學習活動。[4]

3.案例剖析

（1）案例名稱

“榮耀建黨路，啟航新征程”——黨史教育展館設計。

（2）學科背景

為響應“黨史學習教育創新”的號召，同時培養學生的核心素養，教師從學科大概念出發，梳理跨學科大概念，統整多學科內容，通過黨史探究、模型的設計與建造、內容的加工、經費的預算與調整等活動，將以往單學科的思政課程學習拓展落實到數、理、政、史、工程等多學科的交叉融合背景中。

（3）跨學科課程大概念分析

通過對各學科課程標準的分析，以及對本課重點核心內容的梳理，筆者總結出本課程涉及的各學科大概念，如表1所示。

表1

2011年美國發布的《K-12年級科學教育框架》在“跨學科的概念”維度中列出了7個可以應用到所有領域的學科中的概念[5]，本課程涉及的跨學科概念對應的教學內容如表2所示。

表2

（4）目標分析

①了解各類材料標準、選用恰當材料設計展館；運用工程思維建立模型，并完成展館的設計與搭建，結合系統觀念學習并應用結構力學和材料力學知識分析問題，初步完成承重測試和抗震測試。

②掌握數據分析方法，能夠熟練運用Excel/Python處理數據并生成可視化圖表、利用Xmind生成思維導圖；學會使用Mind+/Mixly等軟件編程控制主控板，思考每一種結構與其期望功能之間的對應關系。

③理解項目中涉及的黨史教育等人文藝術概念，思考黨的發展歷程中的變與不變，結合課堂所學，運用方法論分析其中的內涵。

④流暢講解展示本組設計的展館。

⑤在展區面積計算、展板放縮比例、成本精細化控制等方面有一定的見解和思考。

（5）教學流程（WHERETO框架）

活動1：活動環節預設。

設計思路：本環節向學生介紹本節課的評價標準，引導學生完成項目活動流程的預設、任務細化與分解，讓學生在第一節課就形成項目整體觀。

師生進行頭腦風暴，集思廣益，思考并討論接下來可能面臨的具體問題。學生使用Xmind制作思維導圖，將項目需要考慮的問題進行標注與分類分解。學生進行組內分工討論，針對不同模塊的解決方案制訂任務清單。

活動2：百年奮斗路。

設計思路：本環節通過探究中國共產黨黨員的人數變化，讓學生直觀感受建黨100多年的艱辛歷程。

學生查閱資料使用Excel/Python繪制出“新中國成立前后中國共產黨黨員人數變化折線圖”，進行對比。

探究思考：為什么在某一個時間節點黨員人數會出現這么大的波動？最后，師生共同總結出每一個時間節點發生的歷史大事，形成“中國共產黨大事記”。

活動3：展館草圖與建造方案設計（逆向工程設計）。

設計思路：本環節使用逆向工程設計教學法，教師首先展示已有的展館設計草圖，學生在此基礎上提出草圖的設計意見，開展創新設計。

教師向學生下發移情分析圖，鼓勵學生開展頭腦風暴。學生組內討論現有草圖的布局是否合理，應當如何改進設計，之后，學生登錄“酷家樂”平臺完成相應的設計方案。

活動4：經費估算。

設計思路：通過經費的計算與設計，提醒學生掌握經濟管理的思想和方法，養成金錢意識。

學生根據材料價格預估經費，組內討論是否需要增減開支。

活動5：展廳設計與搭建。

設計思路：學生在本環節中整體規劃每一個展廳的內容，再利用手邊的開源硬件等材料復現部分展廳想要展示的內容。

活動6：展廳裝修。

學生選擇感興趣的部分進行精細化設計與制作。教師為學生提供并講解開源硬件Linkboy套裝、3D打印機等。

活動7：展館開放日。

設計思路：為適應本課程的背景，將展示環節設置為講解員講解的形式，學生介紹展館布置以及相應的歷史事件。

在參觀結束后，教師、學生均需要對每組作品和分享展示表現進行評分。最后，教師帶領學生回顧本課程的歷程，總結經驗。

（6）課程支架搭建

為了幫助學生建構“模式”跨學科大概念，教師向學生講解了Excel及Python的數據分析方法，幫助學生理順場館搭建邏輯關系；為了幫助學生建構“因果：機制和解釋”跨學科大概念，教師提供了“中國共產黨百年大事記”支架；為了幫助學生建構“尺度、比例和數量”跨學科大概念，教師引導學生思考以往的展館搭建案例，嘗試進行類比分析；為了幫助學生建構“系統和系統模型”跨學科大概念，教師提供了展館建造問題預設思維導圖、各類軟件使用方法等支架；為了幫助學生建構“能量和物質”跨學科大概念，教師提供了各類電子元件的功能、連接方式、控制功能等支架；為了幫助學生建構“結構與功能”跨學科大概念，教師提供了“移情分析圖”“設計意向表”等支架；為了幫助學生建構“穩定與變化”跨學科大概念，教師提供了“新中國成立前后中國共產黨黨員人數變化折線圖”支架。

（7）評價方式

在項目學習評價量規的基礎上，教師從課程涉及的跨學科大概念出發，設計了多個開放性問題，如怎樣設計展館講解詞和講解路線？如何看待各個時間節點黨員人數的變化？你認為設計一所展館需要從哪些角度考慮？……