初中信息科技跨學科主題學習的設計與實施

摘要：《義務教育課程方案（2022年版）》著重強調課程整合的必要性，積極倡導采用跨學科主題教學的方式，增進不同課程間的相互聯系，共同促進學生全面發展，達到協同育人的目的。初中信息科技“智能校園垃圾分類與回收”項目式學習設計，融合信息科技、語文、數學、化學等學科知識，以學情為基礎，整合育人之本；以課標為準繩，定位素養之標；以情景為驅動，分解問題之核；以教學評價為鏡，映照成效之真。這一設計有助于培養學生項目式跨學科學習的能力，增強學生的綜合素養、創新意識和科學思維，高效推進其核心素養的深化培育。

關鍵詞：跨學科主題學習；項目式學習；初中信息科技；核心素養

中圖分類號：G633.67 文獻標識碼：A 文章編號：1673-4289（2024）09-0055-05

一、引言

初中信息科技課程作為義務教育階段培養未來公民數字素養與技能的主要載體，更加注重知識的實踐應用和技能的遷移創新?！读x務教育信息科技課程標準2022年版》（以下簡稱“新課標”）進一步鞏固并推進了這一教育理念，強調信息科技課程內容與學生生活經驗深度融合，明確要求學科內知識的融會貫通。為鼓勵教師們精心策劃兼具基礎性、實踐性和綜合性的信息科技學習活動，信息科技新課標積極倡導設計富有創新性的綜合課程和跨學科主題學習，提供了包括“數字設備體驗”“小型系統模擬”“數據編碼探秘”以及“互聯智能設計”在內的四項跨學科課題。

“未來智能場景暢想”作為“互聯智能設計”這一跨學科主題的重要組成部分，旨在引導廣大師生深入研究和構想人工智能AI技術在全球人文、社會結構、城市發展等方面所產生的深遠影響。本文以“智能校園垃圾分類與回收”項目為案例，整合信息科技、數學、語文、化學等多個學科的知識點、方法和技能，實施項目式跨學科主題學習，規劃其相應的學習活動。通過探究項目式跨學科主題學習的設計架構過程及其在初中信息科技教學中的應用，為義務教育階段探索項目式跨學科學習開拓實踐路徑，這將有助于增強學生的跨學科思維技巧，高效推進其核心素養的深化培育。

二、融合之道：構建項目式與跨學科主題學習的一體化設計

項目式學習以學生為中心，追溯其根源可至杜威的實用主義教育理念。作為培養學生核心素養的重要載體和新課標在課堂教學層面的核心實踐，項目式學習強調學生在教師的引導下，從現實世界的真實問題出發，綜合運用多學科知識和技能，圍繞復雜的、來自真實情境的主題進行深入探究。這種教學模式在加深學生對不同學科知識的理解和應用的同時，電致力于培養他們解決實際問題的能力和創新思維。整個過程中，學生采取小組合作的學習方式進行開放性的探究活動，內容涵蓋了從主動發現問題、積極提出問題、周密規劃方案、實踐解決難題，到最終的評價與反思，其設計要點包括以下五點：制定符合新課程標準的課程目標，創設能有效激發學生興趣的真實問題情境，設計并提供學生可自行選擇解決問題的學習路徑，教師結合學情提供教學過程中所必需的學習支架以及多樣化的學習結果和多元化的評價反思（如圖1所示）。

其中“發現問題”和“提出問題”構成啟動項目式學習的關鍵步驟，能否提出激發學生自主學習興趣并指向學科核心素養培養的驅動性問題至關重要。這類驅動性問題不僅根植于學生的生活情景，還具備一定程度的復雜性、綜合性和實踐性，使學生在深入探究的過程中，能夠構建自己的知識體系。由于所要完成的任務并沒有固定的解決方案，在“規劃方案”階段，學生需要借助各種有效資源，與教師不斷溝通、調試和檢驗，將驅動性問題逐步分解細化為眾多個子問題。項目式學習的過程則是對眾多個子問題的逐一攻破，最終實現對“解決驅動性問題”的全面解答。并且項目式學習對真實問題的解決，正與跨學科主題學習在實踐育人方面的要求不謀而合。其提出具有驅動性的問題，往往電是跨學科學習主題和內容的高度凝練，致力于激發學生的探究興趣和解決問題的動力?？鐚W科主題學習作為體現課程實踐性與綜合化要求的重要政策舉措，已成為我國義務教育階段倡導的一種重要教學策略。其教學模式以某一特定學科為基礎載體，通過將該學科與其他學科知識進行有機結合，構建出深度與廣度兼備的跨學科主題學習模塊單元。并且學生以主題任務為核心、以合作實踐為主要形式，對復雜的真實世界問題展開深入探索和理解。參照相關示例，作者以“智能校園垃圾分類與回收”為案例設計項目式跨學科主題學習活動（流程架構見圖2），旨在加強學生對環境保護重要性的認識，培養學生以小組合作的方式，立足環境變化、經濟變化、能源變化等挑戰性問題，大膽設想目前還沒有實現的人工智能應用場景，以全面、深入的方式理解和探索城市生活的復雜性，實現未來校園可利用的智能垃圾分類與回收系統，激發他們設計更高效、用戶友好的智能解決方案，完成對未來智能城市生活模型的建構。

三、實踐之徑：項目式跨學科主題學習案例的設計與實施

（一）學情為基礎，整合育人之本

隨著生態文明建設的不斷推進，垃圾分類作為資源節約與環境保護的重要措施，已被納入國家戰略。教育部門積極響應，通過政策引導和教育實踐，致力于在校園內普及垃圾分類知識，培養學生的環保意識和實踐能力。在此背景下，校園作為知識傳播和科技創新的重要基地，有責任通過教育和實踐活動，推動垃圾分類的實施，進而影響家庭、社區乃至整個社會。然而在很多校園里，垃圾分類回收工作雖已啟動，但實際效果并不理想，普遍存在隨意丟棄垃圾，或是不按照垃圾分類要求進行垃圾投放等現象。垃圾分類箱數量的缺乏和設計的不合理、分類投放的準確率低、持續參與的動力弱以及學校對垃圾分類宣傳的不到位等問題，都揭示了學校和師生在垃圾分類意識及知識掌握上依舊存在提升的空間。增強學生對垃圾分類重要性的認識是提升環保意識的重要環節，鼓勵學生運用信息技術和智能設備探索智能垃圾分類與回收的新模式是保護校園環境的新方向。

本次選定的“互聯智能設計”跨學科主題主要面向7-9年級的學生，該階段學生在環境保護和可持續發展方面有一定的認識，但對于垃圾分類的具體實施操作步驟和更深層意義的理解不夠深入。學生群體普遍展現出對新知識的好奇心和探索欲，但缺少將垃圾分類轉化為自覺行動的內驅力。由于智能設備對學生有較強的吸引性，因此結合信息科技課程、智能設備等互聯技術，探索智能垃圾分類與回收，可以極大激發學生學習的興趣。

（二）課標為準繩，定位素養之標

信息科技新課標在“智能校園垃圾分類與回收”跨學科主題案例中要求學習活動聚焦于學生生活的學校環境，引導學生應用有關人工智能的知識對校園建設、環境保護、垃圾分類、智能設備、長期可持續性等方面展開實踐調查，設計開發未來校園智能垃圾分類系統，以增強學生的環保意識，增進他們在社會調研、人際交往、協作探究及跨學科學習等方面的技能，以及端正學生對人工智能倫理和自主可控創新意識的認識?！读x務教育數學課程標準（2022年版）》提倡學生通過組織“數據意識的培養”等主題活動，鼓勵學生能靈活運用統計學原理，對所收集的數據進行恰當合理的解讀，領會數據背后的深層含義，并據此做出決策。在“智能校園垃圾分類與回收”主題活動中，則可以有效促進學生通過學習“創建數學模型”來模擬垃圾分類過程，通過“預測垃圾分類的效果”來優化垃圾分類的策略?！读x務教育化學課程標準（2022年版）》強調發展“化學與環境”等跨學科主題活動，大力提倡研究化學在環境保護中的應用，促進學生學習有關污染治理、可再生能源的開發等相關知識?！读x務教育語文課程標準（2022年版）》要求專注于提升學生的口頭與書面表達技巧，以鍛煉學生的應變能力和說服技巧為重點，讓學生能有依據、有條理地表達自己的核心觀點。

基于以上對信息科技、語文、數學、化學課程標準及校園環境保護和垃圾分類現狀的分析，筆者有效開展了“智能校園垃圾分類與回收”為主題的項目式跨學科主題學習活動，融學科于一體，表1為本次項目式學習活動的學習目標及其所指向的核心素養。

（三）情景為驅動，分解問題之核

跨學科主題學習積極倡導項目式驅動教學，筆者根據以上分析，將“如何設計極具創新性的智能垃圾分類產品和解決方案”確定為本項目式跨學科主題學習活動的驅動性問題，并將其分解成相應三個子問題（見圖3）。

子問題一：校園垃圾分類的困境何在？

聚焦于校園垃圾分類實施的現狀診斷，旨在揭示其存在的困境并探究其成因。在教師的引導下，學生借助系統化的調研方案，廣泛搜集校內師生關于垃圾分類執行情況的意見與反饋，并利用現場勘查結合問卷調研，識別記錄學校在垃圾分類實踐中所遇到的難題和挑戰，包括但不限于設施配備、分類標準執行的準確性以及師生的參與度等關鍵因素。通過采用訪談和問卷調查相結合的方法，對師生的感受、觀點以及改進建議進行細致統計收集與整理，以期獲得對校園垃圾分類實施的全面見解及明確校園垃圾分類實際效果不佳的原因。在此過程中，教師提供的“市場調研清單”和“任務指導清單”作為學習支架，既增強了學生語言表述、溝通技巧和數據綜合運用能力，又致力于培養學生的思辨能力和解決問題的能力，為其全面發展提供支持。

子問題二：各類垃圾分類的標準何為？

信息科技新課標明確指出，為提高學生的參與度，教師要重視情境創設，引進多元化數字資源。為進一步探索垃圾分類的深層應用及其重要性，教師可以開展系列活動來提高學生對垃圾分類的認識和實踐能力。通過專業專題講座的形式，聘請環境科學界的專家或教師，向學生深入講解不同類型垃圾的區分方法和分類標準，并在確保安全的前提下，組織學生參觀垃圾處理廠或回收中心，將理論與實踐相結合，通過實地考察直觀了解垃圾分類和處理的具體流程。面對這一系列真實世界的實際問題，學生的思維深度層層遞進，構建起了一個連貫的思維鏈條，為使學習過程更加生動有趣，筆者設計開發了互動式垃圾分類游戲，如垃圾分類接力賽和知識問答，讓學生在游戲中學習并加深記憶，掌握系統化解決問題的方法，實現深度學習。項目式跨學科主題學習的目的不僅僅是為了讓學生獲取更多的知識，培養環保意識，更重要的是激發他們的批判創新性思維和技術應用能力，并鼓勵他們擔任領導角色，培育其領導才能和組織協調能力。

子問題三：智能垃圾分類產品的創新設計和未來解決之道在何方？

構建一個邏輯嚴密的子問題鏈，并為每個環節提供切實可行的解決策略，是規劃問題解決方案的根本，電是項目式跨學科學習順利實施的保障。在前面兩項學習活動的基礎上，本輪學習活動將致力于設計一款未來智能垃圾分類產品的藍圖。項目通過市場調研深入探究現行垃圾分類產品的性能特點、優勢、局限性以及用戶的具體實際需求，為學生的創新思維提供指導方向，并組織創意工作坊，鼓勵學生頭腦風暴，提出未來智能垃圾分類系統的功能與創新點等。最后在教師的引導下，應用計算機輔助設計（CAD）軟件，指導學生設計開發智能垃圾分類系統的初步模型，鍛煉其空間想象與設計能力。通過一系列有目的、有規劃、有組織的教育實踐，學生將圍繞小組合作，對已有資料進行系統化整理，并鼓勵學生以項目路演的方式，向教師和同學們展示他們創新設計方案。整個過程激發學生創新意識的同時，電培育了學生在項目管理和工程設計方面的關鍵技能。

在執行以上三輪子司題的學習活動過程中，教師應以激發學生內在動機為核心，鼓勵學生在解決問題的時候，持續增強自我驅動的學習動力，發展小組協作能力，展示小組團隊合作的學習成果匯報，并通過學生自我評估、小組團隊互評以及教師綜合評審等多維度的評價方式，評估每一輪實踐的有效性并指導未來的改進方向。學習活動的每一個環節，都是在不斷突破單一學科思維壁壘的過程中層層進階，聚焦學生核心素養的形成，建立知識之間深度聯系的橋梁。

（四）教學評價為鏡，映照成效之真

項目式跨學科主題學習的成果總結將對所有的研究進行驗收匯總。項目實施的過程中，積極鼓勵學生以小組為中心，使用攝像、拍照等方式進行記錄，保留好成果素材。評價主體強調從教師、學生、小組團隊等多個角度進行多樣化、多元化的評價，不僅關注語言知識和技能，還要重視個人的學習態度、團隊合作、奉獻精神及創新意識。每一個評價維度，都是學生未來走向社會所應具備的基本品質和素養，電是全面發展型人才的必備條件。評估準則著重于將定量分析與定性分析相結合，同時融入過程性評價與終結性評價，引導學生在不斷的實踐和反思中，總結經驗、吸取教訓，逐步完善項目，實現項目最優化。

四、結語

推行項目式跨學科主題學習活動，致力于以實際操作技能提升學生的核心素養。本文緊密結合《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》對跨學科主題學習的指導原則，從校園生活出發，順應智能校園的建設趨勢，鼓勵學生關注并投身于校園環境的可持續發展。通過實施“智能校園垃圾分類與回收”的跨學科項目，不僅點燃了學生對智能垃圾分類系統設計的熱情，電鍛煉了他們自主探究和終身學習的能力。課堂采用項目式學習模式，結合學生的實際情況提供必要的個性化學習支持，讓學生在解決具體問題的過程中，主動學習并吸收跨學科知識。驅動性問題“如何設計極具創新性的智能垃圾分類產品和解決方案”的提出，重在探索如何通過課程協同育人的實現方式，促進核心素養的培養和落地?；诒疚陌咐膶W習成果，教師可以激勵學生開展更多跨學科的實踐活動，例如開發智能垃圾分類的移動應用、創建校園環保網站、組織垃圾分類競賽等。

（作者單位：西華師范大學，四川，南充637001）