新課標視域下跨學科主題學習的設計與實施

李素卿

摘要：《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》明確提出要設立跨學科主題學習活動，加強學科間相互關聯，帶動課程綜合化實施，強化實踐性要求。跨學科主題學習是以一學科課程內容為主干，根據學生的知識基礎，創設基于真實情境的活動主題，支持學生在合作探究過程中綜合運用多學科知識并理解和建構知識。基于此，作者以“智能植物澆水系統”項目為例進行跨學科主題學習設計與實施，并結合具體實例闡述了如何落實小學信息科技跨學科主題學習。

關鍵詞：跨學科主題學習；信息科技；計算思維

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2024）02-0051-03

計算思維是信息科技學科的核心素養之一，其涵蓋了科學技術、工程和數學，也就是說，計算思維培養乃至信息科技課程具備了跨學科學習特性，那為什么《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）還要提出“跨學科主題學習”呢？筆者認為原因有二：一是當前的信息科技教育中計算思維培養一般都局限于編程教學，強調培養學生的結構化思維；二是教師在教學設計中，沒有突出“跨”的立場，“跨”的意識不到位，使得學生的系統化思維不易形成。在此背景下，筆者結合自身實踐，以“智能植物澆水系統”項目為例開展跨學科學習設計，嘗試在信息科技“跨學科主題學習”中“跨”出好效果。

堅守學科本位，把握“跨”的實質

分科教育的最大優勢就是鞏固知識，其在以往的學科教學中成效明顯，但隨著信息科技的快速發展迭代，分科教育過細而導致知識之間割裂的負面影響逐漸凸顯，與培養學生綜合素養要求的矛盾愈發嚴重。為克服分科課程帶來的弊端，跨學科主題學習得以產生并發展，但其只是對分科教育的一種補充，并不會取代分科教育。這是因為：第一，分科教育自身沒有問題，學科知識設置嚴謹，有利于學生深度了解學科領域的知識；第二，跨學科主題學習是一種教育形式，旨在將不同學科領域的知識技能和思維方法進行整合和融合應用，重點在于打破學科界限，培養學生的問題解決能力與創造力。所以，不管選用哪種形式，跨學科主題學習都必須堅守學科本位，以落實學科知識為基礎目標，以培養學生核心素養為根本目標，考查學生的綜合應用能力。

信息科技跨學科主題學習是以信息科技學科為主體，融合語文、道德與法治、數學、科學、綜合實踐活動、藝術等學科內容，涵蓋真實情境主題的綜合性學習活動。因此，如何從信息科技學科本位出發，立足落實信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任核心素養，選擇、設計出科學、真實、有效的跨學科主題學習活動，就成為信息科技一線教師必須認真思考的內容。以往的跨學科主題學習大都是先確定主題再尋找學科融合點，筆者認為，也可以從本學科知識目標出發確定一個基于真實情境的主題，這種真實的情境極具復雜性，自然就需要借助其他學科的知識解決問題，這樣既體現知識綜合的寬度，又增加知識的深度。

例如，新課標中第三學段（5～6年級）的跨學科主題是小型模擬系統，筆者針對“過程與控制”內容模塊的子主題——小型開關系統，綜合選取了“智能植物澆水系統”項目，智能植物澆水系統是學生日常生活中較為常見的，但他們對其印象只停留于達到一定條件自動啟動開關，并沒有深入理解系統組成及原理。因此，在教學中應以過程與控制的具體目標為主題學習的引領目標，讓學生親歷分析、感受原理、創意物化、反饋優化的完整過程。

本項目以信息科技的過程與控制部分內容為主，涵蓋科學等學科領域知識，具體內容如上表所示。

倡導有效融合，關注“跨”的實施

實施素質教育，教師轉變教育理念，基于學科實際設計、開發學習主題是前提，而如何實施使跨學科主題學習真正有效才是問題的根本。為保證主題教學在跨學科實施中順利進行，教師應充分關注跨學科主題學習的影響因素，做足保障。

1.環境支持

一是要解決組織跨學科主題學習的時間和空間局限問題。①時間問題。雖然在國家課程方案和新課標中，明確規定必須用不少于學科總課時的10%開展跨學科主題活動，但還是難以讓學生體會“確定主題—分析需求—問題提出、分解、分析、解決—反饋迭代”的完整過程。②空間問題。因為學習活動一般都是在學校開展，有限的空間會約束活動開展的形式。因此要學會借助數字化平臺，拓展延伸學習時空，即線上線下、課內外相結合。

二是解決開展跨學科主題學習的軟件和硬件支持問題。盡管信息科技已經不將掌握技術作為學習重點，但為了使活動開展得更順利，學生的學習或體驗仍需要軟件或硬件的支撐。除了結合開源硬件和圖形化編程軟件外，目前很多開源硬件在反饋輸出這部分都是用圖像或聲音模擬，筆者認為，在條件允許的情況下，可額外增加電路設備等能使學生更完整體驗和感受反饋與優化的環節。例如，在“智能植物澆水系統”項目的實踐中，筆者利用諾寶設備實現預期的智能澆水功能。首先，使用計算機編寫程序（輸入），結合硬件，使用濕度傳感器獲取花盆中土壤的濕度，使用溫度傳感器獲取當前環境的溫度；其次，將獲取的參數進行邏輯運算（計算），判斷是否滿足條件啟動澆水功能；最后，根據環境和植物需求在輸出時運用聲音或圖像模擬（輸出），但這種方式顯然不夠真實，也不能進行反饋優化，因此增加了微型水泵、電池組、電線等，以電機為開關，組裝成一個簡易的抽水系統，實現了澆水功能。

2.師資協同

跨學科主題課程的設計與實施，對教師的綜合素養提出了更高的要求。教師不僅要關注信息科技的前沿信息，主動學習其他領域學科的知識和教學方法，把握學生的各學科基礎和最近發展區，還要加強與其他學科教師的溝通，主動尋求合作。在開展跨學科主題學習過程中，教師一定要有明確的育人目標，有具體的實施方案，關注學生參與的全過程，并及時進行引導及評價。

目前，在跨學科主題學習中，教師的合作形式主要有兩類：一類是以跨學科主題的主要學科教師為主，先梳理出該主題活動“跨”其他學科知識，再根據跨的難易程度決定采用“單”師課堂或“雙”師課堂。另一類是以學校為單位，對各學科課標、核心知識進行有效提煉，整合學科之間的有效融合點，以團隊形式研發實施課程，調整各自學科教學順序，由不同學科教師共同施教。

例如，為實現“智能植物澆水系統”項目，學生應首要掌握信息科技學科的“過程與控制”原理，其中涉及的科學課程知識，屬于比較常識性的內容，輸出反饋澆水電路知識是四年級科學中“簡單電路”的內容。本主題的學習對象是六年級學生，因而筆者在向科學教師請教后，結合學生學習基礎，與學生一起簡要復習串聯電路，將本主題活動重心放在綜合考慮植物澆水的影響因素、如何根據植物本身的習性等實際情況優化智能植物澆水系統上。

基于建構視角，凸顯“跨”的實效

建構主義學習理論認為學習過程不是學生被動地接受知識，應是主動建構知識，內化為思維表征的過程，主張以學生為中心，鼓勵學生進行批判性思維，調動學生的學習興趣與動機等。因此，要求教師要有課程意識和新的課程觀，新的課程開發應遵循三原則：①基于學生信息科技核心素養的培育要求；②基于學生基礎經驗與社會生活的關聯度；③基于培養目標的課程內容的統整與結構化。

1.真核心，落實立德樹人

信息科技學科的跨學科主題學習最終應該落腳在新課標的內容知識點上，開展跨學科學習的重點在于思維和方法的整合，所跨的學科不一定必須涉及新的或極具專業性的知識，只要求以綜合的內容和方式發展學生的核心素養。

2.真問題，倡導有效融合

當前的教學關注學習的真實性，強調在真實情境下進行跨學科主題學習。首先，真實性的情境復雜，并擁有多種可能性，能夠引發學生的好奇心和求知欲；其次，真實問題的解決，使得學習更具現實意義，學生能更好地理解知識，進而遷移應用；最后，由于真實情境與理想預期存在差距，這就使得解決問題的過程與結果充滿不確定性，這種不確定性能更好地激發學生解決問題的能力和培養批判性思維。

3.真視角，符合學習邏輯

通過對新課標中跨學科主題學習案例進行深入的學習和剖析，解構跨學科主題學習活動方案的設計思路、包含的結構以及案例對應的核心素養培養方向等，以達到對跨學科主題活動的內容、活動形式和活動策略的有效選擇。可以借鑒PBL項目式學習與STEAM創客活動的內容選擇、組織形式及評價過程，設計跨學科主題活動，也可以聯合最近比較熱點的大單元整體教學。

新課標強化信息科技的基礎性、實踐性和綜合性特點，以培養學生數字素養與技能為目標，需要系統設計學習活動以及創設自主、合作、探究的學習情境和知、情、意、行融合發展的成長環境，而開展跨學科主題化學習能夠較好地落實這一目標。因此，開展小學信息科技跨學科主題活動設計與實踐，是一項非常有意義的工作。

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本文系福建省教育科學“十四五”規劃2022年度立項課題“核心素養導向的小學信息科技跨學科主題活動的設計與實踐研究”（立項批準號：FJJKZX22-748）部分研究成果。