基于大概念的高中信息技術(shù)跨學(xué)科融合課程開(kāi)發(fā)初探
——以“黨史教育展館設(shè)計(jì)”為例

劉一童 安徽省合肥市第六中學(xué)

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）提出“重視以學(xué)科大概念為核心，使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，以主題為引領(lǐng)，使課程內(nèi)容情境化，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)”。核心素養(yǎng)強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生的全面發(fā)展、能力的全面提升、問(wèn)題的真實(shí)解決，而單純依靠邊界清晰的分科教學(xué)無(wú)法滿足核心素養(yǎng)培育需求，因此，跨學(xué)科融合便成為改革的必然趨勢(shì)，這就要求一線教師轉(zhuǎn)變課程開(kāi)發(fā)思路，以“大概念”為抓手，開(kāi)發(fā)跨學(xué)科融合課程。

●問(wèn)題提出背景

新課標(biāo)指出“要關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程，創(chuàng)設(shè)與生活關(guān)聯(lián)的、任務(wù)導(dǎo)向的真實(shí)情境，促進(jìn)學(xué)生自主、合作、探究地學(xué)習(xí)，注重對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的評(píng)價(jià)，推進(jìn)信息技術(shù)在教學(xué)中的合理應(yīng)用，提高課程實(shí)施水平”。新課標(biāo)突出信息技術(shù)學(xué)科本身知識(shí)體系與能力素養(yǎng)的培育目標(biāo)，明確了學(xué)科價(jià)值，突出了基礎(chǔ)性、綜合性、實(shí)踐性，引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)現(xiàn)實(shí)情境中的問(wèn)題進(jìn)行深入探究。所以，信息技術(shù)跨學(xué)科教學(xué)不僅突破了學(xué)科壁壘，還解決了書(shū)本知識(shí)與現(xiàn)實(shí)情境相割裂的問(wèn)題，讓學(xué)生在有效互動(dòng)中開(kāi)展深度學(xué)習(xí)，成功應(yīng)對(duì)復(fù)雜情境要求的挑戰(zhàn)，從而培育高階思維。

新課標(biāo)倡導(dǎo)的“學(xué)科大概念”，是一種高度形式化、兼具認(rèn)識(shí)論與方法論意義、普適性極強(qiáng)的概念，是學(xué)生思維網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)結(jié)中樞。[1]立足學(xué)科大概念組織課堂教學(xué)，可以更好地梳理概念體系，在不同學(xué)科間搭建橋梁，以此統(tǒng)整素養(yǎng)培育過(guò)程中所需的跨學(xué)科內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)有效學(xué)習(xí)。

●問(wèn)題解決思路

1.問(wèn)題解決難點(diǎn)

跨學(xué)科學(xué)習(xí)在我國(guó)基礎(chǔ)教育中早已落地生根，但在實(shí)踐中還存在目標(biāo)“游離化”、內(nèi)容“拼盤(pán)化”、形式“雜糅化”、方法“研究化”等落差。具體到信息技術(shù)跨學(xué)科學(xué)習(xí)中，表現(xiàn)為：忽視學(xué)科知識(shí)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)及解決問(wèn)題方法的組合，簡(jiǎn)單將其他學(xué)科知識(shí)疊加到信息技術(shù)課堂教學(xué)中；忽視學(xué)科思維在跨學(xué)科主題活動(dòng)中的運(yùn)用，簡(jiǎn)單開(kāi)展表層課堂活動(dòng)；忽視學(xué)生的學(xué)習(xí)與生活經(jīng)驗(yàn)，盲目追求數(shù)字技術(shù)的先進(jìn)性。[2]

通過(guò)對(duì)上述問(wèn)題的總結(jié)反思，筆者梳理出信息技術(shù)跨學(xué)科課程開(kāi)發(fā)的難點(diǎn)：①避免“為開(kāi)發(fā)而開(kāi)發(fā)”，信息技術(shù)跨學(xué)科課程如何支持育人目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)？②避免“為統(tǒng)整而統(tǒng)整”，如何從學(xué)科間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)入手，設(shè)計(jì)信息技術(shù)跨學(xué)科課程，將信息技術(shù)與不同學(xué)科的核心概念與技能統(tǒng)整起來(lái)？③避免“為活動(dòng)而活動(dòng)”，如何實(shí)施跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)及任務(wù)，以保障學(xué)習(xí)活動(dòng)的有序開(kāi)展與任務(wù)的合理遞進(jìn)，從而促進(jìn)深度思考的發(fā)生？

2.大概念對(duì)問(wèn)題解決的啟示意義

（1）大概念的提出

大概念最早可追溯到布魯納對(duì)教育過(guò)程的研究，其主要是抽象出來(lái)的，能夠解釋和預(yù)測(cè)較大范圍內(nèi)的事務(wù)和現(xiàn)象，涵蓋基本知識(shí)與基本技能，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)世界和理解世界的少數(shù)的可遷移的核心概念。《普通高中課程方案（2017年版）》中也提出“進(jìn)一步精選了學(xué)科內(nèi)容，重視以學(xué)科大概念為核心，使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，以主題為引領(lǐng)，使課程內(nèi)容情境化，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)”。從大概念的適用范圍進(jìn)行分類(lèi)，可以將大概念分為學(xué)科（內(nèi)）大概念、跨學(xué)科大概念和超學(xué)科大概念。

（2）大概念在跨學(xué)科融合課程開(kāi)發(fā)中的意義

一方面，大概念將不同層級(jí)的概念聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了學(xué)科知識(shí)的聯(lián)接，成為跨學(xué)科邊界、融合學(xué)科知識(shí)與技能的可靠橋梁[3]；另一方面，大概念依據(jù)概念體系，能夠?qū)⒘闵⒌闹R(shí)關(guān)聯(lián)至學(xué)科間共通的知識(shí)，從而幫助學(xué)生將學(xué)科內(nèi)知識(shí)轉(zhuǎn)化為遷移性更強(qiáng)的問(wèn)題解決能力。具體表現(xiàn)為：①建構(gòu)符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的概念層級(jí)；②建立滿足知識(shí)邏輯關(guān)系的結(jié)構(gòu)化概念體系；③確立落實(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)的學(xué)習(xí)內(nèi)容綜合框架。

●問(wèn)題實(shí)踐探索

1.基于大概念的信息技術(shù)跨學(xué)科融合課程設(shè)計(jì)核心要素

（1）面向生活應(yīng)用場(chǎng)景的項(xiàng)目

大概念建構(gòu)的重要條件之一是“生活性”，指向?qū)W生在不同情境下運(yùn)用學(xué)科手段和學(xué)科思想解決實(shí)際問(wèn)題的能力。因此，在選取課程項(xiàng)目時(shí)，教師應(yīng)注意跨學(xué)科案例的生活背景，以大概念的建構(gòu)為依托，引導(dǎo)學(xué)生在指導(dǎo)下確定具體選題、制訂任務(wù)計(jì)劃、進(jìn)行小組分工。

（2）以大概念整合的核心素養(yǎng)目標(biāo)

在教學(xué)目標(biāo)制訂時(shí)，應(yīng)從章節(jié)核心概念入手，思考其與學(xué)科大概念的關(guān)聯(lián)，依據(jù)大概念進(jìn)階路徑，以高層次大概念統(tǒng)攝低層次大概念，減少單一目標(biāo)的重復(fù)；將學(xué)科大概念、跨學(xué)科大概念與核心素養(yǎng)進(jìn)行對(duì)應(yīng)，確定核心素養(yǎng)培育抓手；落實(shí)到學(xué)習(xí)活動(dòng)中，確定具體的單元目標(biāo)、項(xiàng)目目標(biāo)、課時(shí)目標(biāo)等。

（3）啟發(fā)與挑戰(zhàn)并舉的問(wèn)題

項(xiàng)目問(wèn)題應(yīng)以教學(xué)目標(biāo)為基礎(chǔ)，并符合較高層次（理解、應(yīng)用、分析、綜合、評(píng)價(jià)）的要求，同時(shí)具有開(kāi)放性、爭(zhēng)議性、廣度性、穿透性的特點(diǎn)。在具體實(shí)踐時(shí)，教師可以和學(xué)生共同研討問(wèn)題來(lái)源和內(nèi)容，這樣既能使問(wèn)題具有一定的挑戰(zhàn)性，同時(shí)能夠?qū)ⅰ疤魬?zhàn)性”限定在學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)內(nèi)。

（4）由大概念構(gòu)建組織的學(xué)習(xí)活動(dòng)

在學(xué)習(xí)活動(dòng)中，應(yīng)強(qiáng)調(diào)相對(duì)少量的高層次大概念，利用多種學(xué)習(xí)支架，幫助學(xué)生運(yùn)用小概念整合、概括、歸納出更高層次的大概念，以大概念的進(jìn)階路徑為抓手，確定學(xué)習(xí)活動(dòng)。教師應(yīng)為學(xué)生提供完整的活動(dòng)場(chǎng)景，將不同單元以及不同學(xué)科的活動(dòng)組織起來(lái)，通過(guò)活動(dòng)鏈條突出大概念的進(jìn)階建構(gòu)路徑。

（5）支撐個(gè)性化學(xué)習(xí)的支架

信息技術(shù)跨學(xué)科融合課程的學(xué)習(xí)過(guò)程相對(duì)較為復(fù)雜，教師應(yīng)從信息技術(shù)學(xué)科出發(fā)，融合各學(xué)科大概念，為學(xué)生提供一定的學(xué)習(xí)支架，并將其作為從大概念進(jìn)階建構(gòu)活動(dòng)設(shè)計(jì)的主軸線。

（6）大概念導(dǎo)向的開(kāi)放性評(píng)價(jià)方式

大概念導(dǎo)向的評(píng)價(jià)應(yīng)是開(kāi)放性的，通過(guò)提出開(kāi)放性的問(wèn)題，考查學(xué)生對(duì)大概念的理解，然后再考查與情境相關(guān)的具體細(xì)節(jié)。

2.教學(xué)流程基本框架

威金斯和麥克泰格針對(duì)大概念學(xué)習(xí)過(guò)程提出了“WHERETO”七元素：W（方向與原因）—面向生活應(yīng)用的項(xiàng)目；H（吸引與保持）—啟發(fā)與挑戰(zhàn)并舉的問(wèn)題，支撐個(gè)性化學(xué)習(xí)的支架；E（探索與體驗(yàn)、準(zhǔn)備與使能）—由大概念建構(gòu)組織的學(xué)習(xí)活動(dòng)；R（反思、重新考慮與修改）—大概念導(dǎo)向的開(kāi)放性評(píng)價(jià)方式；E（評(píng)價(jià)）—大概念導(dǎo)向的開(kāi)放性評(píng)價(jià)方式；T（定制）—支撐個(gè)性化學(xué)習(xí)的支架；O（組織）—由大概念構(gòu)建組織的學(xué)習(xí)活動(dòng)。[4]

3.案例剖析

（1）案例名稱

“榮耀建黨路，啟航新征程”——黨史教育展館設(shè)計(jì)。

（2）學(xué)科背景

為響應(yīng)“黨史學(xué)習(xí)教育創(chuàng)新”的號(hào)召，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，教師從學(xué)科大概念出發(fā)，梳理跨學(xué)科大概念，統(tǒng)整多學(xué)科內(nèi)容，通過(guò)黨史探究、模型的設(shè)計(jì)與建造、內(nèi)容的加工、經(jīng)費(fèi)的預(yù)算與調(diào)整等活動(dòng)，將以往單學(xué)科的思政課程學(xué)習(xí)拓展落實(shí)到數(shù)、理、政、史、工程等多學(xué)科的交叉融合背景中。

（3）跨學(xué)科課程大概念分析

通過(guò)對(duì)各學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)的分析，以及對(duì)本課重點(diǎn)核心內(nèi)容的梳理，筆者總結(jié)出本課程涉及的各學(xué)科大概念，如表1所示。

表1

2011年美國(guó)發(fā)布的《K-12年級(jí)科學(xué)教育框架》在“跨學(xué)科的概念”維度中列出了7個(gè)可以應(yīng)用到所有領(lǐng)域的學(xué)科中的概念[5]，本課程涉及的跨學(xué)科概念對(duì)應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容如表2所示。

表2

（4）目標(biāo)分析

①了解各類(lèi)材料標(biāo)準(zhǔn)、選用恰當(dāng)材料設(shè)計(jì)展館；運(yùn)用工程思維建立模型，并完成展館的設(shè)計(jì)與搭建，結(jié)合系統(tǒng)觀念學(xué)習(xí)并應(yīng)用結(jié)構(gòu)力學(xué)和材料力學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題，初步完成承重測(cè)試和抗震測(cè)試。

②掌握數(shù)據(jù)分析方法，能夠熟練運(yùn)用Excel/Python處理數(shù)據(jù)并生成可視化圖表、利用Xmind生成思維導(dǎo)圖；學(xué)會(huì)使用Mind+/Mixly等軟件編程控制主控板，思考每一種結(jié)構(gòu)與其期望功能之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

③理解項(xiàng)目中涉及的黨史教育等人文藝術(shù)概念，思考黨的發(fā)展歷程中的變與不變，結(jié)合課堂所學(xué)，運(yùn)用方法論分析其中的內(nèi)涵。

④流暢講解展示本組設(shè)計(jì)的展館。

⑤在展區(qū)面積計(jì)算、展板放縮比例、成本精細(xì)化控制等方面有一定的見(jiàn)解和思考。

（5）教學(xué)流程（WHERETO框架）

活動(dòng)1：活動(dòng)環(huán)節(jié)預(yù)設(shè)。

設(shè)計(jì)思路：本環(huán)節(jié)向?qū)W生介紹本節(jié)課的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)學(xué)生完成項(xiàng)目活動(dòng)流程的預(yù)設(shè)、任務(wù)細(xì)化與分解，讓學(xué)生在第一節(jié)課就形成項(xiàng)目整體觀。

師生進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，集思廣益，思考并討論接下來(lái)可能面臨的具體問(wèn)題。學(xué)生使用Xmind制作思維導(dǎo)圖，將項(xiàng)目需要考慮的問(wèn)題進(jìn)行標(biāo)注與分類(lèi)分解。學(xué)生進(jìn)行組內(nèi)分工討論，針對(duì)不同模塊的解決方案制訂任務(wù)清單。

活動(dòng)2：百年奮斗路。

設(shè)計(jì)思路：本環(huán)節(jié)通過(guò)探究中國(guó)共產(chǎn)黨黨員的人數(shù)變化，讓學(xué)生直觀感受建黨100多年的艱辛歷程。

學(xué)生查閱資料使用Excel/Python繪制出“新中國(guó)成立前后中國(guó)共產(chǎn)黨黨員人數(shù)變化折線圖”，進(jìn)行對(duì)比。

探究思考：為什么在某一個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)黨員人數(shù)會(huì)出現(xiàn)這么大的波動(dòng)？最后，師生共同總結(jié)出每一個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)發(fā)生的歷史大事，形成“中國(guó)共產(chǎn)黨大事記”。

活動(dòng)3：展館草圖與建造方案設(shè)計(jì)（逆向工程設(shè)計(jì)）。

設(shè)計(jì)思路：本環(huán)節(jié)使用逆向工程設(shè)計(jì)教學(xué)法，教師首先展示已有的展館設(shè)計(jì)草圖，學(xué)生在此基礎(chǔ)上提出草圖的設(shè)計(jì)意見(jiàn)，開(kāi)展創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

教師向?qū)W生下發(fā)移情分析圖，鼓勵(lì)學(xué)生開(kāi)展頭腦風(fēng)暴。學(xué)生組內(nèi)討論現(xiàn)有草圖的布局是否合理，應(yīng)當(dāng)如何改進(jìn)設(shè)計(jì)，之后，學(xué)生登錄“酷家樂(lè)”平臺(tái)完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案。

活動(dòng)4：經(jīng)費(fèi)估算。

設(shè)計(jì)思路：通過(guò)經(jīng)費(fèi)的計(jì)算與設(shè)計(jì)，提醒學(xué)生掌握經(jīng)濟(jì)管理的思想和方法，養(yǎng)成金錢(qián)意識(shí)。

學(xué)生根據(jù)材料價(jià)格預(yù)估經(jīng)費(fèi)，組內(nèi)討論是否需要增減開(kāi)支。

活動(dòng)5：展廳設(shè)計(jì)與搭建。

設(shè)計(jì)思路：學(xué)生在本環(huán)節(jié)中整體規(guī)劃每一個(gè)展廳的內(nèi)容，再利用手邊的開(kāi)源硬件等材料復(fù)現(xiàn)部分展廳想要展示的內(nèi)容。

活動(dòng)6：展廳裝修。

學(xué)生選擇感興趣的部分進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)與制作。教師為學(xué)生提供并講解開(kāi)源硬件Linkboy套裝、3D打印機(jī)等。

活動(dòng)7：展館開(kāi)放日。

設(shè)計(jì)思路：為適應(yīng)本課程的背景，將展示環(huán)節(jié)設(shè)置為講解員講解的形式，學(xué)生介紹展館布置以及相應(yīng)的歷史事件。

在參觀結(jié)束后，教師、學(xué)生均需要對(duì)每組作品和分享展示表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)分。最后，教師帶領(lǐng)學(xué)生回顧本課程的歷程，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

（6）課程支架搭建

為了幫助學(xué)生建構(gòu)“模式”跨學(xué)科大概念，教師向?qū)W生講解了Excel及Python的數(shù)據(jù)分析方法，幫助學(xué)生理順場(chǎng)館搭建邏輯關(guān)系；為了幫助學(xué)生建構(gòu)“因果：機(jī)制和解釋”跨學(xué)科大概念，教師提供了“中國(guó)共產(chǎn)黨百年大事記”支架；為了幫助學(xué)生建構(gòu)“尺度、比例和數(shù)量”跨學(xué)科大概念，教師引導(dǎo)學(xué)生思考以往的展館搭建案例，嘗試進(jìn)行類(lèi)比分析；為了幫助學(xué)生建構(gòu)“系統(tǒng)和系統(tǒng)模型”跨學(xué)科大概念，教師提供了展館建造問(wèn)題預(yù)設(shè)思維導(dǎo)圖、各類(lèi)軟件使用方法等支架；為了幫助學(xué)生建構(gòu)“能量和物質(zhì)”跨學(xué)科大概念，教師提供了各類(lèi)電子元件的功能、連接方式、控制功能等支架；為了幫助學(xué)生建構(gòu)“結(jié)構(gòu)與功能”跨學(xué)科大概念，教師提供了“移情分析圖”“設(shè)計(jì)意向表”等支架；為了幫助學(xué)生建構(gòu)“穩(wěn)定與變化”跨學(xué)科大概念，教師提供了“新中國(guó)成立前后中國(guó)共產(chǎn)黨黨員人數(shù)變化折線圖”支架。

（7）評(píng)價(jià)方式

在項(xiàng)目學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)量規(guī)的基礎(chǔ)上，教師從課程涉及的跨學(xué)科大概念出發(fā)，設(shè)計(jì)了多個(gè)開(kāi)放性問(wèn)題，如怎樣設(shè)計(jì)展館講解詞和講解路線？如何看待各個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)黨員人數(shù)的變化？你認(rèn)為設(shè)計(jì)一所展館需要從哪些角度考慮？……