信息科技跨學科主題學習的內涵特征和設計實施

中圖分類號：G434文獻標識碼：A論文編號：1674—2117（2025）15—0046-05

引言

《義務教育課程方案和課程標準（2022年版）》要求各科目課程要用不少于 10% 的課時，安排跨學科主題學習。其實施目的在于打破學科界限，加強學科關聯，實現學科深度融合。在信息科技課程中實施跨學科主題學習，是《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）中明確要求的，不僅符合信息科技課程自身的學科屬性，還能滿足學科核心素養的培育訴求。然而調研顯示，盡管一線教師對開展跨學科主題學習有較強的興趣，但仍面臨諸多困惑與挑戰，其中最突出的是“什么才是真正的跨學科？”“如何設計與實施信息科技跨學科主題學習”等問題。為此，筆者在厘清信息科技跨學科主題學習的內涵要義的基礎上，系統探討信息科技跨學科主題學習的設計與實施路徑，以期為廣大教師提供借鑒。

信息科技跨學科主題學習的內涵特征

1.跨學科學習的內涵意蘊

學者們對跨學科學習的理解并不完全相同，如：董艷等人認為跨學科學習是強調綜合多種學科的內容，以解決某一特定問題的過程；張良認為跨學科學習不是多門學科的內容拼盤，而是要以學科專家思維建立起知識之間的深度聯系，以協同的方式解決實際問題[2]，郭洪瑞等認為跨學科主題學習應是“跨科目”的主題綜合學習，即立足主科目A，整合運用至少一門其他科目B的概念、觀念、工具和方法，以解決真實情境中的問題。[3但對于“跨學科學習是整合應用多學科知識解決實際問題的手段，是一種綜合的學習方式”，學者們的觀點基本達成一致，即認為跨學科主題學習應具有打破學科界限、整合兩門或多門學科、聚焦問題解決、綜合運用知識、真實情境等要素。

2.信息科技跨學科主題學習的內涵

信息科技學科內的跨學科主題學習是立足信息科技學科，圍繞主題，以信息科技的核心概念和思想方法為主干，綜合運用其他學科的知識和思想方法，解決真實問題的綜合學習。其內涵包括立足信息科技學科解決問題、聚焦現實生活的問題開展學習、綜合運用多學科知識，最終指向核心素養的培育。

3.信息科技跨學科主題學習的特征

① 真實性。以問題解決為導向，強化學科知識與生活的聯系。② 綜合性。跨學科聯動解決實際問題。 ③ 實踐性。強調“做中學、用中學”的教學理念，特別是在高學段的跨學科主題學習中，其在育人價值上涵蓋了核心素養各維度，適合以項目式學習來開展學習活動，學用結合，物化學習成果，建構知識，促進知識的深度理解。④ “教-學-評”一致性。注重各學科核心素養培育與評價的統籌，注重學習成果與學習過程評價的統籌，注重評價方式和評價主體的多元化。

信息科技跨學科主題學習的設計思路

信息科技跨學科主題學習的設計應立足信息科技主學科，以主題為組織形式。主題起著核心引領作用，是學習活動的出發點和貫穿始終的線索。主題的確定應遵循依據新課標、基于真實情境、關照學生經驗的原則。在此基礎上，可以根據學校條件和實際情況等進行細化或轉化，形成主題。以對“小型開關系統”的要求為例，新課標明確要求“綜合運用信息科技、數學、科學等知識，搭建開關控制裝置，并根據生活場景所需，對開關系統進行迭代設計”。而具體做什么系統，應依據真實情境，并關照學生經驗，如學校正在進行“等一朵花開”主題活動，科學教師提出養護澆水的難題，希望借助自動化設備幫助解決郁金香“需水關鍵期一出苗期”的實時監控、及時澆水問題，因此可設計“盆栽郁金香自動澆水系統”跨學科主題。

信息科技跨學科主題學習設計，可以“C-POTE”模型為理論指導。該模型是以大概念為基礎、以核心素養為導向、以“概念群一問題鏈—目標層—任務簇—證據集”5個環節為核心的跨學科主題學習模型。4下面，筆者以“自動澆水系統”為例，談談如何設計與實施信息科技跨學科主題學習。

表1

1.組織主題單元內容，形成“概念群”

組織主題單元內容，主要包括以下兩個層面：首先，依據新課標內容實施課程地圖規劃，初步凝練對應的學科內容和關鍵技能；其次，基于學科大概念深度梳理學科思想方法，厘清學科知識內在邏輯，構建主題單元的結構化內容體系，形成單元“概念群”。

（1）依據新課標內容實施課程地圖規劃

課程地圖有助于為跨學科課程內容提供清晰、精簡、凝練的結構框架，推動跨學科頂層設計。而新課標為各學科內容提供了規范化的內容標準，筆者借助安桂清教授團隊的課程地圖樣態，分解關鍵問題，依據各學科課標的具體內容，凝練對應的學科內容和關鍵技能。例如，第三學段跨學科主題“盆栽郁金香自動澆水系統”借助課程地圖樣態初步規劃本單元要解決的關鍵問題、初步內容和關鍵技能具體如表1所示。

（2）基于大概念梳理學科思想方法

學科大概念體現學科的特質和思想方法，具有穩定性、共識性和統領性等特征。因此，可以圍繞學科大概念，構建一個層次清晰且緊密相連的知識層級體系。該體系中的每一個組成部分，即各個重要概念，都不是孤立存在的，而是彼此關聯、相互促進的。這樣的梳理，可以強化學生對知識內在關系的理解，為其綜合運用多學科知識解決實際問題提供支撐。

例如，第三學段跨學科主題“盆栽郁金香自動澆水系統”中的學科內容梳理依據學生認知規律和問題解決過程邏輯，以大概念統整各學科碎片化的知識，以結構化、系統化方式呈現單元主題教學的知識框架（如圖1）。

2.強化問題解決核心，構建“問題鏈”

跨學科主題教學旨在使學生深度參與問題解決的全過程，強化信息科技學科與其他知識領域的綜合應用，這與新課標尤為關注的學生問題解決能力的培養一致。因此，在設計信息科技課程的跨學科主題任務時，應高度重視問題的構思，確保其緊密貼合學生的認知水

平與現實生活情境，凸顯學生在學習過程中的主體地位。同時，提供必要的支架與引導，助力學生順利開展跨學科主題教學活動。

圖1

跨學科主題教學以問題解決為核心脈絡，將驅動問題分解為核心問題，再將核心問題拆解為具體問題，明確邏輯順序和依賴關系，構建“問題鏈”，以此作為教學流程設計的基本框架，確保教學活動的有序進行與深度開展。上頁圖2所示為“盆栽郁金香自動澆水系統”跨學科主題教學問題鏈。

圖2

3.明晰問題解決所需，提煉“目標層”

教學目標的設計既要遵循學生認知發展規律，又要聚焦實際問題解決。以終為始，確定最終要形成的成果及解決的問題，思考解決每個核心問題應形成的各學科的核心素養。還應考慮與每個核心問題的問題鏈相呼應，依據問題解決的流程，融合各學科核心素養，形成每個核心問題的學習目標，最終形成主題學習的目標層。以“自動澆水系統”的核心問題“如何判斷澆多少水合適？”的解決為例，學生應形成科學學科的“科學思維”（針對具體問題，基于一定證據提出假設或觀點，利用分析、比較、歸納等方法，建立證據與觀點之間的聯系）、數學學科的“數據意識和抽象能力”（能將現實生活的問題抽象為簡單的數學模型，并應用簡單的數學模型解決問題）、信息科技學科的“計算思維”（在真實問題解決中，能識別干擾的存在，能利用編程對系統的功能進行驗證，反思問題解決的過程和方法，并對其進行優化）。最后回歸問題解決，以問題解決序列，形成對應的學習目標：分析單點澆水系統存在的問題，探究問題產生的原因，提出多點澆水系統的設想；觀看視頻，學習相關材料，探究傳感器最佳埋設位置，確定傳感器數量；分析花盤形狀，將其抽象為簡單的數學模型，應用數學模型的特點形成平面均勻布點方案，并嘗試完成布點；利用編程對系統進行優化，記錄多點澆水系統數據，對比單點澆水系統數據，驗證多點澆水系統的優化效果。

表2

圖3

4.匹配問題解決目標，生成“任務簇”

為促進學生運用大概念解決實際問題，教師應從真實情境出發，設計一系列具有連貫性、梯度性與拓展性的任務，并將其細化為核心活動環節。任務可匹配各核心問題的解決目標，讓學生理解每個任務對于解決問題的價值所在，體驗問題解決全過程，深化對學科大概念的理解。例如，跨學科主題“盆栽郁金香自動澆水系統”中的學習任務與問題鏈的對應關系，如表2所示。接下來，則可依據問題鏈將學習任務分解為具有內在邏輯的學習活動，如“模擬自動澆水控制系統——位置優化”，其核心教學環節以問題解決為主線，兼具科學實驗的特征，依據計算思維和科學思維細化的學習活動如圖3所示。

5.依據“教-學-評”一致性原則設計評價，基于“證據集”開展評價

跨學科主題教學評價在實施前，應先基于“教-學-評”一致性原則建立一套完善的評價體系（如圖4）。評價實施過程強調主體多元、內容全面、標準合理和方法多樣，通過評價量規和質性數據的收集，實現評價過程的留痕。

信息科技跨學科主題學習設計思考

圖4

① 實踐不是目的而是手段。信息科技跨學科主題學習是學科立場下的學習實踐。實踐不是目的，是豐富學習的一種手段，通過學科實踐，綜合運用多學科知識和方法解決問題才是目的。因此，不能為了“跨”而“跨”，要“跨”得有目的，有價值。

② 堅守學科立場。信息科技跨學科主題學習要以信息科技統領相關學科，以信息科技學科核心素養的培育為主旨展開設計。信息科技跨學科主題學習以真實情境和綜合運用知識解決問題為特征，以學科核心素養形成為根本目的，在解決問題時恰當地引入其他學科，培養學生跨學科素養和實踐能力，幫助學生初步理解在解決學科典型問題時何時會用到何種學科的思想方法。而這種實踐又可以反過來幫助學生深人理解信息科技學科思想方法。

③ 處理獨立分析與融合設計的關系。在設計跨學科主題學習時，會采用課程地圖等工具分解關鍵問題，依據各學科課標的具體內容，凝練對應的學科內容和關鍵技能。分是為了更好地融合，在分學科梳理清楚后，還要回歸問題解決，圍繞學生的學習過程形成問題鏈，并形成與之匹配的學習活動，同時建立相應的評價體系。

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