信息科技課程跨學科主題學習案例設計與思考

浦丕志

（沈陽市和平區(qū)教育研究中心）

2022年4月21日，教育部公布了《義務教育課程方案（2022年版）》和《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”），將在2022年秋季學期實行，反映出國家高度重視義務教育階段的信息科技課程。信息科技課程第一次列入國家課程，三到八年級獨立開設信息科技課程，注重銜接和九年一體化設計，課程中設置跨學科主題學習，引起了廣大師生和家長的關注。

我國要建設“網絡強國、數(shù)字中國、智慧社會”，提出中國數(shù)字經濟發(fā)展戰(zhàn)略和數(shù)字經濟健康發(fā)展的要求。全民數(shù)字素養(yǎng)與技能的提升，要從青少年抓起，中小學校是青少年數(shù)字素養(yǎng)與技能培養(yǎng)的主陣地，義務教育階段信息科技課程是學校數(shù)字素養(yǎng)與技能教育的核心載體。作為教師，研讀、落實課標，特別是跨學科主題學習在新課程中的實施，是學習和教學實踐相結合的緊迫任務。

一、新課標中跨學科主題學習的描述與思考

（一）對跨學科主題的描述

《義務教育課程方案（2022年版）》在“課程標準編制與教材編寫”中指出：“原則上，各門課程用不少于10%的課時設計跨學科主題學習。可設計拓展內容，供學有余力或有興趣愛好的學生選學，不作統(tǒng)一考試要求。”

在新課標中，“跨學科主題”和“內容模塊”相對應，圍繞數(shù)據(jù)、算法、網絡、信息處理、信息安全、人工智能學科六條邏輯主線循序漸進、螺旋式發(fā)展，符合學生的認識特征和信息科技課程知識體系，每個學段的教學內容模塊都有相對應的跨學科主題，明確了實施跨學科主題學習的思路（見圖1）。

圖1 信息科技課程內容模塊與跨學科主題

（二）對“在線數(shù)字氣象站”案例的描述

新課標發(fā)布了一個跨學科主題學習案例“在線數(shù)字氣象站”，該案例適合“六三”學制的學生在七到九年級進行學習，其中介紹了學習背景和學習價值，揭示了跨學科主題學習的教學要求，即綜合運用跨學科知識和學科知識，在真實情境中解決生活中的問題，體驗信息科技為人類生活提供的優(yōu)質服務，深層次培養(yǎng)學生實踐能力。“在線數(shù)字氣象站”案例的“育人價值”體現(xiàn)在學科技術的典型應用、養(yǎng)成數(shù)據(jù)管理和有效信息挖掘的習慣，學生親歷一個“場景應用”設計、制作、發(fā)布、反思改進的形成過程，提高在線協(xié)作能力。

“活動目標”明確指出在本次跨學科主題學習中，學生是在教師的引導下通過自主、合作學習達成學習目標，從觀測、比較、測量數(shù)字氣象傳感和傳統(tǒng)設備，到數(shù)據(jù)的采集、整理和分析，需要綜合信息科技、數(shù)學、物理、地理等知識，提出案例成果的拓展方向，鼓勵學生在協(xié)作與展示過程中主動對新問題產生新想法和新設計。新課標在“活動目標”的描述中，將目標分三個層級：一是跨學科主題學習的實施方式；二是活動基本要達成的目標；三是拓展的目標。明確了“跨學科”的主要學科和對成果的預期，并給予了充分的學習和活動空間。

新課標在“實施過程”中，通過學習任務、學生活動、教師活動、活動意圖，完整梳理“在線數(shù)字氣象站”實施的過程，從完成一個“活動”的角度擴大到了“學習”的范圍，查找資料和發(fā)展歷史、對數(shù)據(jù)的甄別；測量器材和設備、調試環(huán)境、分析數(shù)據(jù)和討論呈現(xiàn)形式；跨學科協(xié)作、部署和實踐；完善設計、探索“拓展的目標”的可行性。這闡明了跨學科主題學習實施過程是學生活動、教師活動的“結合體”，其設計活動的意圖要對應“學習任務”。案例是以“物聯(lián)網實踐與探索”為核心知識設計的具有過程性、總結性和綜合性的學習活動，進一步明確“跨學科”涉及到的具體學科，提醒教師在項目展示和反思中注重新技術應用和項目拓展、項目宣傳之間的平衡，提升學習相關能力。新課標對案例實施學段七到九年級、課時（6到8）、教師指導給出了學習建議，最后指出跨學科主題學習有廣泛的延伸空間，教師應依據(jù)核心素養(yǎng)，挖掘育人價值，融入跨學科主題教學。

（三）新課標中跨學科主題學習的思考

1.要明確真實的情境和跨學科的具體學科

真實的情境是聚焦問題和使得跨學科主題學習有價值的前提，圍繞真實的情境，可以在跨學科主題學習中開展項目教學，以完成具體項目為目標，發(fā)掘跨學科主題學習中提升學生素養(yǎng)表現(xiàn)、評價的策略。教師在進行案例設計時應關注具體的學科，與所跨學科的教師加強聯(lián)系，取得其他學科教師的指導和支持。

2.從“大單元”視角構建模塊內容、設計核心知識

相對于傳統(tǒng)的以知識點為基礎的教學，大單元教學重視的是知識的核心概念的整體把握，強調的是圍繞核心概念的理解進行的融合式的教與學，是重視知識體系整體性的學習方式。大單元是以大主題、大觀念或大情景等為中心的一個結構化的具有多種課型的統(tǒng)籌規(guī)劃和科學設計，具有系統(tǒng)性、關聯(lián)性、遞進性等。

3.“跨學科主題學習”可以設計為“跨學科主題活動”

從“活動”的視角設計教學，擴大了學習的時空。教師提供豐富的“超前學習資料”或通過信息（資料）的收集活動，鼓勵學生個性化學習，關注和評測學生核心素養(yǎng)在“跨學科主題學習”全過程的表現(xiàn)特征，在協(xié)作中“取長補短”，合理分工。活動延伸空間是跨學科主題學習的魅力，其體現(xiàn)在不斷對項目進行迭代、改進、發(fā)展的過程中。

跨學科主題學習本質是把未來生活中可能的創(chuàng)新實踐活動提前到學生的學習階段，這是一種對未來社會實踐的模擬和創(chuàng)新。跨學科學習最終的目的就是要激發(fā)學生主動學習。超前學習排除了學生在跨學科實踐過程中可能遇到的問題，相關超前學習資料讓學生樂于學會，熟悉獨立學習，積極主動地去參與跨學科主題學習。

二、超前學習資料設計案例

（一）案例1：用編碼描述秩序

小學2年級數(shù)學中學習了“調查與記錄”的內容，用編碼描述秩序是課標中第二學段（3到4年級）的跨學科主題內容。學生可在學習編碼知識后，結合“調查與記錄”的內容，完成“隨機排座位”的活動。

1.數(shù)據(jù)無處不在，編碼也是如此，舉出生活中編碼的例子。

2.編碼形成了什么秩序。

3.思考和交流一些編碼的規(guī)則。

4.提出“隨機排座位”的活動。

5.分組合作嘗試“座位”的編碼。

6.手繪或用WPS工具制作座位編碼簽，完成“隨機排座位”的活動。

7.思考編碼的重要性（評價編碼的過程）。

（二）案例2：制作網站二維碼

在案例1的基礎上，此案例通過簡單操作實現(xiàn)制作網站二維碼，以可視化的方式讓學生體驗簡單的編碼規(guī)則。

1.進入Mind+的Python模式。

2.單擊“代碼”。

3.“電腦中的文件”—“添加本地文件夾”—建立“網站二維碼”的文件夾—新建文件“code.py”。

4.單擊鼠標右鍵，選擇“在編輯區(qū)打開”。

5.在“庫管理”中，安裝“qrcode”第三方庫（qr?code是一個二維碼庫，他可以生成二維碼，支持設置二維碼圖像的尺寸等信息）。

6.輸入代碼，運行程序，會生成code.jpg的二維碼圖片，用手機掃描后可登陸網站。

import qrcode

img=qrcode.make（‘http://sohu.com’）

img.save（“code.jpg”）

7.繼續(xù)研究（延伸空間）修改二維碼的大小，可以嘗試添加“MyQR庫”制作動態(tài)的二維碼。

MyQR是一個二維碼庫，他的功能比qrcode更加強大，可以生成藝術二維碼、動畫二維碼（支持黑白或者彩色）。

（三）案例3：小型開關系統(tǒng)

小型開關系統(tǒng)是課標中第三學段（5到6年級）的跨學科主題內容，學生在學習了“過程與控制”系統(tǒng)后，通過物理（風扇結構）、數(shù)學（累加器）等跨學科知識實現(xiàn)用紅外遙控器來控制小風扇“快”和“慢”的旋轉，通過反饋實現(xiàn)了過程與控制。

1.提供完整項目演示視頻和流程圖。

2.觀看“小風扇”視頻。

3.測試風扇是否轉動。

4.搭建“電機驅動板”和“紅外接收模塊”。

5.測試遙控器和紅外接收模塊，完成“遙控器”與“返回值測試表”。

6.完成程序（見下頁圖2）。

圖2 小型開關系統(tǒng)程序

7.項目調試。

三、跨學科主題學習案例的思考

（一）跨學科主題學習是綜合學習的過程，體現(xiàn)了課程的實踐性

跨學科主題學習實現(xiàn)“五育”并舉，促進學生健康、全面發(fā)展；綜合運用各學科的知識，培養(yǎng)學生動手實踐能力；通過動手創(chuàng)新，探索新技術對跨學科主題學習環(huán)境與方式的變革。

（二）真實的情境是提升數(shù)字素養(yǎng)與技能的關鍵

信息科技課程在真實情境中有利于培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，問題要聚焦生產勞動、社會實踐，有針對性和普遍性。

（三）超前學習是完成跨學科主題學習的保障

教師要鼓勵學生在跨學科主題學習之前進行超前學習，可在互聯(lián)網、物聯(lián)網、人工智能跨學科主題學習案例實施時，設計超前學習的資料，如開源硬件連接線的顏色，傳感器和執(zhí)行器的概念與區(qū)分，傳感器的數(shù)字或模擬的類型，特殊的傳感器接法等等。

（四）跨學科主題學習體現(xiàn)了新課程理念，需要一體化設計，也需要具有獨特性、實效性

大單元教學設計以大主題或大任務為中心，對學習內容進行分析、整合、重組和開發(fā)。一體化設計要求教師有融通整個信息科技課程的能力，同時兼顧跨學科知識。

（五）教師在跨學科主題學習中引導學生積極主動參與，開展核心素養(yǎng)表現(xiàn)評價，強化課程育人功能

主動參與要面向全體，因材施教，對發(fā)現(xiàn)的跨學科主題學習（活動）中的問題積極應對。教師應具有廣博的科學視野，在課程育人前提下，鼓勵學生在跨學科主題學習（活動）中創(chuàng)新發(fā)明作品和科技思想，教師也要提供更高的平臺展示和交流。

（六）跨學科主題學習是內容模塊的有力補充，具有獨立性

例如，在物聯(lián)網平臺教學中，教師可提示學生，UNO主控板在上傳程序時會占用0和1引角（插在0和1引角的傳感器要先拔下來，等上傳成功后，再插下去），所以連接傳感器時盡量不要連到0和1號引角。

四、成果和總結

在依據(jù)和貫徹《義務教育課程方案（2022年版）》和新課標的原則下，教師優(yōu)化和細化跨學科主題學習設計，在活動中完成整體跨學科主題學習的超前學習、實施過程和核心素養(yǎng)表現(xiàn)評測，帶領學生在課堂內實施跨學科主題學習的展示和交流。

義務教育要在堅定理想信念、厚植愛國主義情懷、加強品德修養(yǎng)、增長知識見識、培養(yǎng)奮斗精神、增強綜合素質上下功夫，使學生有理想、有本領、有擔當，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設者和接班人。作為一名教師，趕上了一個好的時代，希望信息科技教育能夠在新時代蒸蒸日上，培養(yǎng)更多的人才。