高中通用技術跨學科學習設計實踐研究

0 引言

跨學科學習是新課程改革的聚焦點，更是中小學課堂教學改革落地實施的有效實踐方式。跨學科學習離不開教師精心設計跨學科課程?？鐚W科學習設計是對傳統學科教學的超越，打破了學科之間的壁壘，強調知識整合與實踐應用。以解決實際問題為中心，將不同學科的知識與方法有機結合，引導學生從多維度思考去解決實際問題，在實踐、學習、思考與創造中培養學生的分析力、思考力、實踐力和創造力，提升學生的學科核心素養?？鐚W科學習設計能夠為學生提供更廣闊的學習視野，讓學生接觸不同學科的學習方式與思維方法，更重要的是在實踐中啟迪學生從不同視角分析問題解決問題，促進其思維鏈與知識網的鏈接與融合，進而創新生成解決實際問題的綜合能力。

1概述跨學科學習的主要形式

跨學科學習的主要形式有兩種。1）單學科主導型，即圍繞某一主題，以某一學科為主干，打通學科界限，突出“用中學”“做中學”“創中學”，依托此學科知識網與思維鏈，借鑒其他學科的思維方法和問題解決策略，促進學生對核心概念的理解與應用，提升他們解決真實問題的綜合能力。2）復雜問題驅動統整型，即圍繞真實情境，指向問題解決，將兩種或兩種以上的學科統整，所有學科圍繞同一主題組織教學，關注學生學習和創造性地運用不同學科視角、形成整合性理解與統籌性實踐探究，指向核心素養提升[]。本文討論的跨學科學習是單學科主導型，探索高中通用技術跨學科學習設計實踐流程與設計實踐案例，目的是培養學生解決實際問題的能力，即分析力、思考力、實踐力和創造力，使其成為能適應未來社會發展的創新型人才。

2構建高中通用技術跨學科學習設計實踐流程

高中通用技術跨學科學習設計實踐流程主要包括四個關鍵步驟。

1）選主題，確定驅動問題?？鐚W科學習主題的選擇要緊密結合學生的實際生活與學科知識，具有一定的現實意義和挑戰性。同時，跨學科學習主題應具有啟發性與吸引力，能夠激發學生的學習興趣和探究欲望。

2）析課標，制定學習目標。分析跨學科學習主題與各學科課程標準中的內容要求、學業要求和學業質量標準之間的關聯性。從培養學生核心素養的角度出發，制定學習目標，融合各學科知識網與思維鏈，創新生成解決實際問題的綜合能力。

3）拆任務，組織活動內容。分析跨學科主題與學習目標之間的內在關聯性與邏輯性，將跨學科主題分解為具體學習任務，每個學習任務都有明確的學習目標和學業質量要求，引導學生逐步完成學習任務，實現學習目標進階，進而提升核心素養。

4）循證據，設計評價標準。立足課程標準中的學業質量評價標準，結合學情與學習目標，設計合理的學習評價方案。既要關注學生學習成果，也要重視學生學習過程表現，采用過程性評價與結果性評價相結合的循證評價。

3剖析高中通用技術跨學科學習設計實踐案例

跨學科學習設計是開展跨學科教學的關鍵環節。本文以“智能農場控制系統設計與制作”為例，剖析高中通用技術跨學科學習設計實踐流程。

3.1選主題，確定驅動問題

3.1.1 選擇合適的跨學科主題

合適的跨學科學習主題能整合不同學科的知識與思維，激發學生的學習興趣與探究欲望，幫助學生在真實生活與學習情境中建立學科知識與思維的關聯，并將其運用到真實生活場景中解決實際問題。只有與學生生活和學習緊密聯系的內容才能成為學生志之所向、趣之所在。因此，跨學科學習主題的選擇通?；谏顚嶋H，挖掘學科之間的交叉點。

首先，生活中存在許多復雜問題，需要綜合運用多學科知識與思維來解決。本文選擇“智能農場控制系統設計與制作”這一主題，是基于北方地區冬季到來較早，影響蔬菜生長，導致城市容易出現蔬菜短缺的現實情況。這一主題與學生的真實生活情境聯系密切，探討室內種植的可行性。

其次，“智能農場控制系統設計與制作”既關聯普通高中通用技術課程標準中理解控制的概念和原理，能夠進行簡單的控制系統設計，又關聯普通高中信息技術課程標準中學生需要運用信息技術知識進行數據采集（如通過傳感器獲取溫度、濕度、光照等數據）、數據處理（對采集到的數據進行分析和存儲）和算法與程序設計（編寫控制程序來實現對農場設備的自動化控制）。

再次，“智能農場控制系統設計與制作”涉及運用物理知識理解傳感器的工作原理，同時需要運用生物知識了解農作物的生長需求等。

最后，通用技術提供控制系統設計的基本原理和方法，信息技術負責硬件編程和軟件控制，物理為傳感器和執行器的工作提供理論支持，生物指導農作物的生長環境控制。通過跨學科學習整合這些學科知識，實現智能農場控制系統的設計與制作。

3.1.2 確定驅動問題

驅動問題是圍繞跨學科學習主題選擇設計、契合課程標準的、具有凝練學習建構意義的問題。它能夠激發學生的探究欲望，引導學生綜合運用多學科知識解決實際問題。根據實際教學需求和學生特點，將跨學科學習主題“智能農場控制系統設計與制作”的驅動問題確定為：如何綜合運用傳感器技術（如溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器等）和信息技術（編程、數據處理等）實現對農場環境參數（如溫度傳感器、濕度傳感器、光照強度等）的精準監測與實時調控，以滿足不同農作物的生長需求？在驅動問題下生成的核心任務是設計與制作智能農場控制系統，該任務與整個主題的學習環節密切關聯，貫穿跨學科學習實施全過程

3.2析課標，制定學習目標

設計跨學科學習目標是開展跨學科學習的重要環節。重在為學生學習活動指明方向，衡量學生在跨學科學習中的收獲與成長?？鐚W科學習目標的確定要經歷一個從本學科到跨學科的推演過程，既要立足本學科的核心素養目標，又要兼顧所跨學科的核心素養目標，是一個重新整合的學習建構過程。

首先，深入研究涉及的跨學科的課程標準，不斷探尋不同學科在知識、技能和素養等方面的契合點與互補點；其次，考慮本學科學習目標的達成，體現本學科課程的核心素養；最后，跨學科學習的實施通常會打破原有的內容與形態，且不可避免地發生分解和重組，因此，教師在設計學習目標時需要遵從和服務于本學科的核心素養目標，并在此基礎上融入跨學科課程的核心素養。基于上述分析，制定“智能農場控制系統設計與制作”學習目標，如表1所示。

3.3 拆任務，組織活動內容

設計跨學科學習任務是實現跨學科學習目標的關鍵環節，合理的學習任務能夠引導學生綜合運用多學科知識和技能，培養其創新思維和解決實際問題的能力。

首先，跨學科學習設計通常從驅動問題出發，圍繞活動內容設置多個核心任務，構成一串任務鏈。任務的設計要前后關聯，任務之間的邏輯關系要清晰，任務目標要明確，通常采用總一分一總或分—總的形式。

其次，核心任務要緊扣真實情境、素養培育和關鍵問題解決。每個核心任務又分解為一系列子任務，子任務分解為若干個學習活動。

最后，組織活動內容，將知識學習嵌入任務執行或問題解決的探究過程，體現“用以致學”的教學認識論和知識到素養的建構認知過程。

本文以“智能農場控制系統設計與制作”為例，緊扣普通高中通用技術必修2第四單元“控制及其設計”課程知識主線與學科大概念“控制”，關聯信息技術、物理、生物學和勞動等課程，設置了4個核心任務9個子任務22個學習活動，如圖1所示。

表1“智能農場控制系統設計與制作”學習目標

將跨學科學習活動內容圍繞的驅動問題“如何綜合運用傳感器技術（如溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器等）和信息技術（編程、數據處理等）實現對農場環境參數（如溫度、濕度、光照強度等）的精準監測與實時調控，以滿足不同農作物的生長需求？”拆分為感知智能農場補光系統、認識智能農場通風系統、體驗智能農場灌溉系統、智能農場控制系統的設計與制作4個核心任務，采用子任務主題教學與任務驅動相結合的學習策略。在橫向設計思路上每個核心任務按照知識線、情境線、活動線展開；在縱向設計思路上按照學習認知邏輯規律，逐層深入設計4個核心任務主題相關學習內容，采用層層遞進與環環相扣的方式融知識與技能、思維與方法于學習實踐體驗創造，在解決真實問題中有機融合各學科知識和技能展開主題學習，培養學生的學科核心素養。

3.4循證據，設計評價標準

基于學習目標，設計合理的學習評價方案是跨學科學習不可缺失的一環。評價既要關注學生的學習成果，也要重視學生探究學習過程中的表現，采用過程性評價和結果性評價相結合的循證評價。

首先，跨學科學習評價不僅要立足于高中通用技術學業質量評價，更要覆蓋跨學科學業質量評價標準[2]?；谧C據的“智能農場控制系統設計與制作”跨學科學習設計實踐案例評估，重在評估學生融通通用技術學科知識、思維與其他學科（如信息技術、物理、生物學等）知識、思維創新解決復雜問題的綜合能力。例如，學生能否運用通用技術的設計方法，結合信息技術的編程知識實現對農場設備的智能控制；能否根據生物學科中農作物的生長需求，運用通用技術原理設計合適的環境調控設備。

可以通過項目成果展示和答辯的方式，讓學生闡述自己在項目中如何綜合運用多學科知識解決實際復雜問題。

其次，跨學科學習要關注評價和學習目標的一致性?！爸悄苻r場控制系統設計與制作”對照通用技術學科的核心素養目標進行評價。例如，在工程思維方面，考查學生在系統設計和制作過程中是否能運用系統分析、方案優化等方法；在創新設計方面，評估學生的控制系統設計方案是否具有創新性和獨特性；在圖樣表達方面，檢查學生繪制的控制系統的框圖是否準確、規范；在物化能力方面，觀察學生能否將控制系統設計方案成功轉化為實際的控制系統，并確保其正常運行。

最后，跨學科學習要突出表現性評價?？鐚W科學習最終結果往往指向某項成果或者產品，非常適合表現性評價的嵌入[3]。表現性評價的成果有多種，包括論文、實驗報告、課堂討論、交流對話、口頭報告等。在進行表現性評價設計時要編制評價量規，評價量規能有效地反映課程學業質量成就表現，由表現維度、表現等級、等級描述成分組成，設計評價量規通常參照SOLO分類理論。例如，智能農場模型制作是一個動手實踐的過程，是把方案物化，將產品用模型的方式表達出來的過程。其作用是檢驗方案的可行性，是實現產品的重要環節。通過模型制作，將平面的設計立體化，可以快速發現新的問題，及時記錄，進一步完善方案。借助評價量規，從功能、制作、外觀等評價維度找出模型的優點和不足，進行迭代改進，如表2所示。

4結束語

通過“智能農場控制系統設計與制作”高中通用技術跨學科學習設計實踐的研究，深入探討跨學科學習的設計流程和實踐方法?？鐚W科學習能夠有效地整合多學科知識與思維，培養學生的核心素養和解決實際問題的綜合能力。在跨學科學習設計中，合理選擇跨學科學習主題、明確教學目標、科學設計學習評價和任務是確保學生學習效果的關鍵。同時，在跨學科學習實踐中還存在一些挑戰，例如，教師的跨學科教學能力有待提高、教學資源的整合和利用能力還需要進一步加強等。未來，需要進一步加強跨學科學習的研究和實踐，不斷完善跨學科學習的模式和方法，為學生的全面發展提供更有力的支持。

表2智能農場模型評價量規

5 參考文獻

[1]郭華，袁媛.跨學科主題學習的基本類型及實施要點[J]．中小學管理，2023（5）：10-13.

[2]安桂清.基于課程標準的跨學科主題學習：內涵闡釋與實施要點[J].中國教育學刊，2024（7）：15-21.

[3]郭洪瑞，崔允濘.再論新課程中的跨學科主題學習[J].全球教育展望，2024，53（5）：13-24.