融合式教學視域下地理跨學科主題學習探索

摘要：依托現代信息技術，教師從學生感興趣的有趣自然現象入手，聚焦一個真實而復雜的問題，充分發揮技術賦能跨學科主題教學的優勢，依據跨學科主題學習設計邏輯，在線上線下融合式教學支持下，有效選取能夠解決問題的知識和能力，持續深入解決問題，形成整合性的學習成果，優化學生參與跨學科主題學習體驗，創造性地發展學生核心素養。

關鍵詞：跨學科主題學習；融合式教學；地理；技術賦能

2022年教育部頒布的各學科義務教育課程標準明確要求各門課程規劃不少于總課時10%的課時進行跨學科主題學習。跨學科主題學習以解決問題為核心，整合兩門及以上學科的知識、技能、理念和方法，旨在全面推動教育目標的實現。地理課程跨學科主題學習是基于學生的基礎、體驗和興趣，圍繞某一研究主題，以地理課程內容為主體，運用并整合其他課程相關知識和方法，開展綜合學習的一種方式。它立足于核心素養的培育，關注學生探究能力、創新意識、實踐能力、社會責任感的培養，促進學生全面發展和師生共同進步。

然而，在具體操作過程中，教師受學科教學限制，在設計和實施高質量跨學科主題學習活動時還存在一定的困難。對此，教師可借助現代信息技術彌補跨學科主題學習設計與實施的不足，有效整合線上教學與線下教學優勢，提高教學效益，實現因材施教，促進學生更好發展 [1]。

一、基于大型語言模型的跨學科主題學習設計

隨著現代信息技術的快速發展，大型語言模型（LLM）作為一種基于神經網絡的自然語言處理技術，具有智能對話、文本生成、翻譯等功能，可以理解和生成人類語言。我校位于上海市區，校園栽種多棵相同品種的雞爪槭，有的種在教學樓的周圍或者中庭，有的種在教學樓的屋頂花園。每到秋季，雞爪槭由綠變紅格外醒目，但同一校園的雞爪槭變紅不是同步的。為此，我們以學生感興趣的有趣自然現象為例，借助大型語言模型進行跨學科主題學習設計，具體涉及以下四個步驟。

（一）提出跨學科主題學習的真實問題

針對這個有趣的自然現象進行跨學科主題學習，師生要先提出一個跨學科的真實問題。在此，我們綜合運用多個大型語言模型，以期提出的問題更聚焦（如圖1）。

借助大型語言模型，我們可以將此現象聚焦到跨學科的真實問題上。由于不同語言模型描述的真實問題不盡相同，這與它們的數據庫、算法不同有關。對此，教師應該根據學情、教學條件等優化跨學科主題學習的真實問題，如：在校園內不同位置的雞爪槭葉片顏色變紅的時間差異和哪些環境因素有關？這些因素是如何影響雞爪槭葉片顏色的變化的？

（二）選取可用于問題解決的、指向核心素養的知識和能力

首先，師生要明確解決這一真實問題涉及哪些學科。其次，這些學科中與真實問題有關的知識與能力是哪些。最后，這些學科的知識與能力是如何統整地作用于跨學科主題學習問題解決的[2]。

該問題涉及的學科主要是地理和生物學，但不同學科教師在分析跨學科問題時對其他學科的理解有一定的困難，這時我們可以借助大型語言模型進一步分析（如圖2）。

借助大型語言模型，教師能夠不斷加深對該跨學科主題學習真實問題的認識。它不僅包含地理與生物學的知識，還涉及統計學的知識。在該問題的探究過程中，學生不僅需要通過記錄數據分析植物生長與自然環境的相關性，還需要通過實驗驗證植物生長對環境因素的響應。

（三）學習不同學科知識，持續深入地解決問題

跨學科主題學習中，學生要學習并綜合運用不同學科知識和能力持續深入地解決問題，形成問題解決的邏輯鏈條（如圖3）。

雖然大型語言模型可以邏輯清晰地呈現解決該問題的具體任務鏈，還對各任務進行了解讀，但是教師要把握任務的科學性、適切性，聚焦符合學情的核心內容引導學生深入探究。

（四）形成整合性的項目成果和新理解

跨學科主題學習要形成整合性的項目成果和新理解。切合問題的項目成果與新理解，既能反映學生整體理解相關學科觀念與信息的能力，也能評價學生的跨學科學習水平。大型語言模型生成成果形式的建議和評價方案如圖4所示。

跨學科主題學習涉及多個學生核心素養的培養，評價設計要與學科教學目標達成相結合，在有效落實核心素養培育要求的同時，還要關注對學生發展核心素養的培養情況。跨學科主題學習的核心是解決真實的問題，評價需要關注學生解決問題的程度、效率，多維度關注學生項目成果質量，讓學生在參與項目的過程中學習，重視學生學習過程中的表現。

二、融合式教學方式下的跨學科主題學習實踐

跨學科主題學習不僅對教師來說有一定的設計挑戰，學生實施起來也有不少困難。由于學生的跨學科知識儲備和能力不足，加之課時有限，僅僅采用常規授課方式效果不佳。為此，我們在實施過程中，借助互聯網技術，通過線上與線下相結合的方式，有機整合課前、課中、課后環節，提高跨學科教學效能。

（一）課前運用微信公眾平臺助力跨學科主題學習內容準備

微信公眾平臺是當前人們推送圖文信息的主流渠道之一。用戶關注后，就可以收到該公眾號推送的圖文內容。教師可以注冊用于跨學科主題學習的微信公眾號并邀請學生關注，在學習之前，按照設計流程“選取可用于問題解決的、指向各核心素養的知識和能力”，將需要了解的知識通過微信公眾號提前推送給學生預習。

根據跨學科主題學習需要，如果僅僅閱讀相關材料不足以做好相應的準備，教師還可在微信推送頁面插入調查問卷（選擇題），或者要求學生通過寫留言的方式回答相應問題。學生提交之后，教師通過后臺數據管理平臺能夠了解學生對所需知識和能力的掌握情況，以此為依據調整教學安排。

除此以外，教師還可借助微信公眾平臺的關鍵詞回復功能，為有需要的學生拓展相關知識，引導學生在微信公眾號對話界面輸入感興趣的關鍵詞獲取對應推送，從而實現個性化指導。

在“雞爪槭葉片顏色變化與環境因素相關性分析和實驗驗證”的跨學科主題學習開始前，教師可以借助微信公眾平臺的圖文和關鍵詞推送雞爪槭生長的氣候、土壤、光照等環境條件，雞爪槭葉綠素、花青素的合成與分解等生理特征，以及相關性分析和實驗設計方法等知識，并通過問卷和留言等方式，了解學生的預習情況。

（二）課中借助融合式平臺明確與解決問題

跨學科主題學習問題的解決需要學生持續深入探究，問題具有一定的挑戰性，教師要調整自己的教學組織方式。尤其是問題鏈的設計和問題的解決，需要師生、生生較多的交流互動。為打破時空限制，服務更多學生，我們運用了優幕（UMU）互動平臺。它是一個專業的互動交流平臺，不僅有問卷調查、測試等交互功能，還能提供提問、討論等交互服務，實時上傳學生的創意書畫或者音視頻作品。通過大屏幕展示，平臺可以實時呈現客觀題的選項數據、主觀題的高頻詞條，以及學生的創意作品等。

在“雞爪槭葉片顏色變化與環境因素相關性分析和實驗驗證”的跨學科主題學習開始時，學生初步了解研究問題后，可以通過問卷互動方式推測影響雞爪槭葉片顏色變化的環境因素，如溫度、光照、濕度、肥力、水分等。教師借助提問互動方式引導學生嘗試分析不同環境因素如何作用于雞爪槭葉片顏色的變化；然后，指導學生小組合作自主設計觀察方案驗證猜想，邀請學生將小組的觀察方案通過拍照上傳的方式在大屏幕前和全體學生交流，指導學生互相借鑒和完善自己的方案。

第一次課結束后，在融合式平臺的支持下，學生可以進行觀察與記錄。運用“花花草草”探測儀，學生可以精細化獲取局部區域的環境因素，之后在教師創建的問卷互動平臺中上傳觀測數據。經過一段時間的觀測記錄，教師可在云端發布數據相關性分析微課，指導學生對觀測到的數據進行分析。

第二次課上，教師邀請各小組交流觀測的數據與所做的相關性分析，初步判斷影響雞爪槭葉片顏色變化的環境因素，如與溫度、光照等因素變化有較強的相關性，但是仍然無法解釋這些環境因素影響雞爪槭葉片變色的機制。此時，教師需要引導學生從生物學的視角設計實驗進行驗證，控制其他變量驗證溫度或光照如何改變雞爪槭葉片的顏色。學生小組的實驗方案除了可以借助融合式平臺進行線上、線下交流外，還可借助大型語言模型進行提示和完善。

第三次課上，為各組提供所需的實驗設備指導學生進行驗證實驗。在驗證實驗過程中，教師可將學生的操作過程錄制成視頻，并要求學生撰寫實驗報告，引導學生對實驗結果進行反思與交流。同時，布置撰寫跨學科主題學習相關探究論文的任務，通過融合式平臺為學生提供論文撰寫相關參考，引導學生在大型語言模型的幫助下撰寫一篇高質量的論文。

在線上、線下融合式平臺的支持下，學生的跨學科主題學習得以有序推進。融合式平臺的交互性優化了跨學科主題學習問題的有效解決路徑，在保證質量的同時提高了問題解決效率。

（三）課后依托融合式平臺形成和展示項目成果

課后，學生完成論文后要將其上傳到優幕互動平臺。在平臺上，教師可以進一步指導學生完善，并將優質的論文作品通過微信公眾平臺進行推廣。

由于跨學科主題學習問題的解決有一定的難度，所以學習過程并不是一帆風順的，教師要根據融合式平臺提供的反饋數據，對學生出錯較多和理解困難的部分制作成音視頻微課推送給學生，讓他們查漏補缺。同時，融合式平臺以小步子、多環節的方式把跨學科主題學習全流程完整地呈現在云端，供學生自主選擇與反復學習，大大提高了學習效率。而且，流程化的學習環節還能幫助學生建構對應的知識與思考邏輯，起到事半功倍的效果。

三、實踐評價與經驗總結

基于此，在大型語言模型的支持下，通過線上與線下教學的有機融合，我們完成了關于雞爪槭葉片顏色變化的跨學科主題學習探究任務。同時，基于此案例，我們歸納出了融合式教學視域下跨學科主題學習方案設計與實施的一般模式（如圖5）。

跨學科主題學習通過打破學科間的屏障，幫助學生在多學科融合的學習中激發興趣、啟迪智慧、學以致用、樹立志向，在自己的“最近發展區”內，在自然耦合的學科生態中，在復雜的問題式學習情境中，實現核心素養的培育[3]。在立德樹人根本任務的指引下，跨學科主題學習能夠更好地培養學生的核心素養，提高學生運用多學科知識綜合解決實際問題的能力，從而提升他們的整體素質。

多種現代信息技術、海量數據和資料，以及大型語言模型的運用，使得教師更好地構建融合式教學視域下的跨學科主題學習課堂，以科學合理的跨學科主題學習設計邏輯和實踐理念，彌補教學的不足，優化學生學習體驗，提高跨學科主題學習效率。

隨著義務教育新版教材的投入使用，跨學科主題學習將向更多學科拓展，教師在儲備跨學科知識的同時，要大膽地將現代信息技術為我所用，主動發掘以大型語言模型為代表的人工智能技術在跨學科主題學習中的設計與建構價值，整合線上與線下融合教學方式，優化跨學科主題學習問題解決方式，自主開發各種專業化應用，突破跨學科主題學習瓶頸。

參考文獻

[1] 王月芬.線上線下融合教學：內涵、實施與建議[J].教育發展研究，2021（6）：19-25.

[2] 夏雪梅.跨學科項目化學習：內涵、設計邏輯與實踐原型[J].課程·教材·教法，2022（10）：78-84.

[3] 孫學東，唐國瑞.跨學科教學芻議[J].教育研究與評論， 2023（5）：24-28.

（作者高立洋系上海市南洋模范中學備課組組長、高級教師；姚偉國系上海市民立中學副校長、特級教師；田娜系上海市民立中學教師、二級教師；孫曉偉系上海市民立中學教師、二級教師）

責任編輯：孫建輝