從信息技術的學科整合到Scratch的學科通聯

許凱

研究表明，人類近三十年積累的科學文化成果相當于之前五千年的總和，每天的知識仍在爆炸性地增長，新的知識和信息源源不斷地擴充到課堂教學中。

在這樣的形勢下，邊緣學科不斷興起，各學科的相互影響、相互滲透已成必然。《基礎教育課程改革綱要（試行）》中明確指出，“要改變過于強調學科本位的現狀，體現課程的綜合性，提高教學的綜合效益”。學生的核心素養以及各門學科素養之間既交叉共融、相互滲透，又各有側重、彼此牽制。葉圣陶先生曾說過，“每一門功課猶如車輪上的一根‘輻，許多的‘輻必須集中在‘教育的‘軸上，才能成為把國家民族推向前進的‘輪子，學校里的分科是由于不得已，做人做事原是不分科目的”。因此，“學科通聯”是培養時代新人養成多維視角、多元統一、動態把握事物的思維方式的重要理念。

通聯就是將兩個或兩個以上看似不同卻又相關的事物或現象組成一個有意義的整體。聯的目的是通，通的前提是聯。“學科通聯”有兩個維度：第一個維度是指打破原有學科之間的壁壘，突破單一學科的局限，加強各類課程與各門學科之間橫向的聯系和整合，實現不囿于某一門學科范圍且具備多學科屬性的跨學科教學，最終實現從有形的拼湊到無形的滲透；第二個維度是指本學科內部縱向的貫通，從學段、年級、學期、知識單元、課時的角度進行梳理，研究其核心目標和關鍵問題。

本文著重從比較常見的第一個維度談學科之間的“通聯”，筆者并不主張取消各學科的基本教學，而是想嘗試在深度理解不同學科的本質教學要求的基礎上，活化學科教學，與其他學科進行有機、有序、有度的通聯，從而發展學生的綜合素養，以達到融會貫通的境界。

信息技術學科突破“整合”實現“通聯”

多年來教師所稱呼的“信息技術整合課”，實質上就是信息技術軟硬件環境下的“計算機輔助學科教學課”或是之后的“數字化學習課”，信息技術還處于為其他學科做“嫁衣”的處境。當前，計算機和網絡技術的迅速發展確實為跨學科學習提供了海量的信息資源，同時也提供了良好的學習工具和環境，為師生教與學的方式提供了強有力的技術支持。但信息技術作為一門學科，同時也是“學科通聯”中與其他學科產生化學反應的最佳催化劑。

信息技術學科與其他學科應該以一種整體的姿態呈現在學生的面前，因為學生在學習過程中需要的不是碎片化的東西，而是一個相對完整的認知結構。學習科學和腦科學的最新研究成果指出，人腦拒絕學習孤立呈現的事實，當知識以有意義的、相互聯系的方式呈現時，學習最容易發生。大量的課例表面，實現粘合這些“碎片化”的知識使其相互以有意義的方式呈現，正是信息技術在“學科通聯”中體現的天然優勢。

Scratch創意編程與學科有機通聯

Scratch軟件是麻省理工學院開發的適合青少年的編程語言，近年來，在國際國內信息技術教學界針對它的研究和討論愈發熱烈，其已被納入小學信息技術課程，越來越多的教師參與到Scratch的教學和研究中，而值得關注的是這些參與教學研究的教師多數是非信息技術學科的教師。Scratch軟件本身的特點使其既成為一項教學輔助工具，同時也成為學生發揮創意、實現自我表達及展現個性的平臺。筆者嘗試從Scratch以下幾個方面的功能，并輔以實例來呈現信息技術在“學科通聯”中的強大粘合力。

1.數字化的創意藝術創作

Scratch是強大的數字化藝術創作工具，在與美術、音樂等藝術類學科的通聯中有獨到的作用。如圖1所示，筆者用Scratch的角色交互、畫筆等功能設計了一個仿Windows畫圖軟件的“畫圖工具”，除了畫圖軟件的常規功能外，還可以讓學生展開想象創設一些他們感興趣的實用工具。如果用信息技術繪制美術的圖案屬于“輔助”教學，那么讓學生用信息技術學科的技能創造繪圖工具，就是學生個性的自我表達了。筆者還利用Scratch內置的128種不同樂器聲音，以及軟件節拍和音高設置完成樂曲的創編（如圖2），學生在教室中可以隨時對比不同樂器演奏同一樂曲的奇妙，以及隨時即興修改樂曲曲調。

2.數字化的創意故事編述

Scratch制作動畫的優勢，決定了它可以非常便捷地讓學生在語文、德育等學科中發揮創編能力。例如，利用Scratch中的繪圖、廣播、角色說話等功能創編寓言故事及寓言故事“新編”，如上頁圖3所示的“龜兔賽跑新編”，學生“新編”了小烏龜的全新技能，并打敗了兔子；利用Scratch中的控制角色造型變化及大小功能，創編成語故事場景，如圖4中的“火上澆油”。以往，筆者利用Flash等軟件呈現教學需要的故事情節和場景，而在通聯課程中則讓學生在Scratch環境下自主表達自己的想法，并個性化地進行表述。

3.數字化的創意科學實驗

在很多真實環境下不便于開展的科學實驗，也可以在Scratch環境中直觀地模擬出來。例如，針對科學課中學到的“螞蟻信息素”內容，筆者利用Scratch的偵測和判斷指令設計了螞蟻沿著信息素前進并返回的編程內容（如圖5）；還有學生根據書本的描述，設計了“神舟五號”升空的模擬動畫（如圖6），在哪個環節哪一個部分脫離機體都設計得惟妙惟肖。此外，Scratch還可以模擬電子電路設計、模擬人工智能交互等。

4.數字化的創意項目開發

PBL（基于項目的學習）模式屬于比較高層次的綜合性實踐活動，以“產品模式”在完成一次學習任務的時候推出一項作品。這類教學活動往往很難界定是哪一門學科的活動，可能同時通聯了多門學科的知識內容。學生需要綜合應用多方面的知識和技能，養成多維視角、多元統一、動態把握事物的思維方式。例如，學生開發的重量級飛機游戲“太空大戰”（如圖7），實現了非常有趣的游戲功能。在激昂的背景音樂中，飛機飛行在浩瀚的太空里，在一顆顆行星、隕石中穿行，遭遇到敵機后可以發射各種炮彈：常規炮彈、散彈、跟蹤彈以及激光等，每種特殊攻擊還會消耗能量值。除此之外，學生還嘗試用單片機制作了控制游戲的手柄和按鍵。在開發類似項目中，學生需要團隊協作，有項目頂層的“設計者”，有代碼實現的“程序員”，有圖片和音樂美化加工的“美工”和“音樂師”，還有尋找和糾正各種程序Bug的“測試員”。在實施這樣的大型項目設計時，通聯了信息技術、數學、美術、音樂、物理等多學科的知識和技能，單一的學科能力無法完成這樣的學習。

信息技術學科和各學科通聯，還將發生更多的化學反應，迸射出更燦爛的智慧火花，而這些都需要教師不斷去挖掘、探究。