信息技術支撐下的高中地理跨學科主題學習實施路徑

摘要：跨學科主題學習是基于學生核心素養發展而整合兩種及兩種以上學科知識開展的主題教學活動。高中地理跨學科主題學習對于培養高素質創新人才具有重要作用，在現代教育環境下打造高效地理課堂離不開信息技術的支撐。本文以“地球的歷史”為例，闡述了信息技術支撐下的高中地理跨學科主題學習實施路徑，旨在促進學生核心素養的發展。

關鍵詞：跨學科主題學習信息技術高中地理

引言

當下，真實生活中的問題極其復雜，簡單的思考、碎片化的知識并不能很好地應對，而是需要運用多學科知識、調用綜合能力、投入情感和意志、持續努力才能加以解決。在探究問題解決的過程中學習，能使學習者像從業者一樣進行有意義、有目的的活動，并把獲得的知識和經驗有效遷移應用到解決社會生活問題中去。由此可見，在堅持學科立場的基礎上開展跨學科主題學習、實施育人方式變革重要且必要。2023年6月，教育部發布《基礎教育課程教學改革深化行動方案》，為跨學科主題學習提供了行動指南。

一、信息技術支撐下的高中地理跨學科主題學習背景

現今知識快速更新的信息化時代，信息技術廣泛應用于各個領域。2023年5月，教育部印發《基礎教育課程教學改革深化行動方案》明確指出：“深入推進教育數字化，促進信息技術與教育教學深度融合。”應用信息技術能夠深化高中地理課程教學改革，促進學生學習方式和教師教學方法發生時代性變化，提升課堂教學效率。

地理學是研究地理環境以及人類活動與地理環境關系的學科，具有綜合性和區域性等特點。其與其他學科知識的交叉非常多，既涉及人文又涉及自然學科，但教材容量是有限的，在解決復雜問題時仍需補充和應用相關學科知識。基于此，信息技術支撐下的高中地理跨學科主題學習為變革新時代的育人方式提供了重要導向。在實施過程中應以主題為引領，從學科融合角度出發。福格蒂認為，主題像個“鏈鉤”，為課程設計提供了極為有效的組織形式。學科融合是以主導學科為依托，圍繞某個中心主題，選取并融合多門學科知識，提升課堂教學質量的一種教學策略。多學科知識的交叉融合能夠豐富學習資源，推動學生全面認識地理事象，并以綜合視角解決實際問題，進而使課堂的育人價值得到充分發揮。

跨學科教學的實施不是學科知識的簡單疊加，地理教學中地理學科的主導性也不能丟失。創設恰當的教學主題情境，高效率完成課程內容離不開信息技術的支撐。學生是完整的人，其知識架構的完整性需要運用其他學科的專業知識輔助實現。

綜上，應用信息技術來支撐高中地理跨學科主題學習勢在必行。

二、信息技術支撐下的高中地理跨學科主題學習實施路徑

本文以2019年人教版地理必修一第一章第三節“地球的歷史”的教學案例來展示信息技術支撐下的高中地理跨學科主題學習實施路徑。

（一）依據學習背景，選擇學習主題

本章節涵蓋了地理學科中的地層、化石等知識，還與生物學科相融合，探討古生物的演化歷程；從地質學角度，研究巖石和地層的形成順序，揭示地球漫長歲月中的地質變遷；與化學學科結合，分析化石形成過程中的化學作用；同時，借助歷史學方法，梳理人類對地球歷史認知的發展脈絡。通過跨學科的學習探索，學生能更全面、深入地理解地球的演化奧秘，培養綜合思維和科學探究能力，為保護我們的地球家園提供堅實的知識基礎。此外，學生對賴以生存的地球家園的歷史很感興趣。基于此，教師選定本章節組織跨學科學習。一般情況下，教材中呈現的主題既具有專業性又具有規范性，因此，教師把教材中呈現的本章節主題“地球的歷史”作為跨學科學習主題。

（二）創設主題情境，確定學習目標

現代學習理論認為，情境是一切認知活動的基礎。新課標對本章節提出的要求是“運用地質年代表等資料，簡要描述地球的演化過程”。教材從大的時間尺度上講述了地球歷史的判別依據和具體演化過程，這對于剛剛進入高中的高一學生來說較為抽象，所以需要借助情境創設將抽象的知識與現實聯系。從學科融合的角度來說，地球的歷史與生物、化學、語文、哲學等學科都存在交叉，尤其與生物學科關聯密切。為了提高課堂效率和激發學生的探知欲，筆者以物種鱟為切入點，應用信息技術創設主題情境，并確定如下學習目標：

表1地理—生物跨學科主題學習目標

知識目標能力目標生物目標①認識物種鱟，理解它對于人類的重要性；

②理解地層、化石與環境的關系（難點）；

③理解地質年代表的劃分依據；

④認識地球歷史的海陸變遷、氣候變化、生物演化、礦產形成等（重點）①動手完成地層沉積模擬實驗、觀察化石，分析材料，能簡要說明地層、化石的形成時間順序及與環境變遷的關系；

②能運用科學規范的語言描述不同地質年代的演化規律；

③能結合地球的演化歷程，分析鱟現存危機，樹立正確的人地發展觀①從生物角度理解鱟的血液對人類的重要性；

②理解原核生物與真核生物（多細胞生物）及其區別；

③能簡單解釋光合作用原理和過程，理解大時間尺度上生物的光合作用對大氣演變的影響；

④能說明生物演化的一般規律（三）構建邏輯架構，整合教學內容

地球的歷史主題涉及多個方面，從地球的起源與形成到生物與地球的關系再到地球的未來展望，每一個方面都是地球的歷史研究中不可或缺的重要組成部分。

為實現本節課學習目標，教師科學構建邏輯架構，整合相關教學內容，具體如下圖：

圖1地理—生物跨學科主題學習內容架構（四）應用信息技術，助推學習活動

1.展示圖片，激趣導入

教師應用PPT展示關于鱟的圖片資料，接著拋出問題：你認識這是什么動物嗎？在學生積極討論回答對鱟的認識后，教師展示（新冠）疫苗的接種數據，和人類提取鱟血液的信息數據資料，從生物和地理角度解釋鱟血液的特殊性，激發學生的探知欲。

設計意圖：對于生活在非濱海地區的學生來說，鱟這種長得奇怪的動物是比較陌生的，而鱟又與人類關系密切。通過這種反差強力吸引學生的注意力，自然過渡到本節主題內容。

2.實驗驗證，觀察化石

信息技術支撐下的高中地理跨學科主題學習實施路徑2025年2月中第5期（總第213期）學生先應用Nobook虛擬實驗工具分組進行虛擬實驗——模擬（沉積巖）地層沉積過程，然后動手驗證。

①準備材料：亞克力透明盒子、各類顆粒顏色谷物（編號）、化石模型、漏斗。

②小組分組合作：分別按照編號用漏斗平鋪不同的谷物（沉積物）；在顆粒物沉積的過程中，小組成員隨機放入化石模型。

③觀察真化石、觸摸真化石。

④回答學案問題：什么是地層和化石？地層和化石是如何反映地球歷史的？地層和化石與地質年代表之間是什么關系？

釋疑：學生展示合作討論成果，教師點評。

設計意圖：地球的歷史對于人類來說是非常漫長的，而人類想要了解地球的歷史必須通過客觀存在的“證據”來證明和發掘。教師組織學生觀察化石并自己動手完成地層沉積實驗，實驗過程中通過對問題的探究完成地層、化石與地質年代表的邏輯關系建立，明確地質年代表的劃分依據就是地層和化石。同時，教師可適當補充同位素測定技術資料，在化石觀察、實驗模擬、問題探究中完成對學生核心素養的培養。

3.創設情境，生成問題

教師應用希沃白板5展示材料一和材料二，創設問題情境，引出相關問題。

材料一：鱟化石發現于云南省羅平縣城附近，含化石的巖性為關嶺組中部薄層泥晶灰巖（石灰巖）。這以地層中還發現大量保存完好的魚類、爬行類、節肢動物、雙殼類以及棘皮動物、植物化石等，屬于典型的特異埋藏，已經命名為“羅平生物群”。

問題：在鱟化石被發現的地層中也發現了魚類、爬行類、節肢動物、雙殼類以及棘皮動物、植物化石等，說明當時羅平的地理環境是什么樣的？

材料二：中國科學院南京地質古生物研究報道了來自浙江奧陶紀末安吉生物群的一個板足鱟新屬新種——安吉古鱟。研究揭示了早期板足鱟的鮮為人知的形態和結構特征。

問題：你能在地質年代表中找到奧陶紀嗎？

學生分組討論，將結論上傳至網絡教學平臺，學生互評，教師點評。

設計意圖：通過對情境資料的分析，提高學生的綜合思維能力；教師展示古生物板足鱟的繪制圖，對比現代鱟的外形，并指出板足鱟在早古生代后期可能是當時海洋的霸主之一，現代鱟與板足鱟外表差別巨大，激發學生對地球歷史演化的探知欲，自然過渡到本節第二部分內容——地球的演化歷程。

4.合作探究，小組交流

結合上段材料信息，學生分成4個小組，分別對“沒有物種鱟的時代（前寒武紀）”“鱟族榮耀時代（古生代）”“老實做鱟時代（中生代）”“鱟族危機時代（新生代）”，從海陸變遷、生物演化、大氣變化、礦產形成、生物滅絕等方面進行探究闡述。

不同年代涉及明確不同的生物知識，比如前寒武紀時代，生命的演化體現為原核生物向真核生物的演化，這部分涉及生物專業詞匯及關系的解釋，需要應用信息技術補充生物學科相關知識以幫助學生完成完整知識結構的搭建，涉及生物學科部分用生物教師制作的微課視頻等信息技術手段進行表達。除此之外，地球歷史演化中大氣成分的改變跟生物的作用密不可分，借此聯系生物知識“光合作用”，說明漫長的前寒武紀的氧氣積累，為后面寒武紀開始的生命大爆發創造了重要條件，體現了哲學上量變到質變的過程。

5.升華主題，人地和諧

教師通過網絡資源平臺展示材料，催生問題。

材料一：鱟在地球上生存了近5億年，熬過了地質史上的多次生物大滅絕，依然在沿海的灘涂上繁衍。這些古老頑強生物的血，還間接庇護著人類的健康。而如今，它們自己的種群卻面臨危機。北部灣是我國最大的中國鱟棲息地，根據廣西生物多樣性研究和保護協會數據分析，廣西北部灣海域的中國鱟種群數量在近30年下降了90％以上。

材料二：新聞視頻“從魚到人”。

問題：物種鱟從古生代演化至今，見證了人類從魚到人的演變。鱟還能繼續見證人類的演化嗎？未來人類可能會演變成什么樣？

學生在平臺上展示合作討論成果，教師點評。

設計意圖：完成地球歷史的演化歷程學習以及總結之后，設計課后作業與課堂情境呼應并引導學生思考人類的未來，自然升華到對人地關系的思考。以史鑒今，人類社會的生存發展必須走人地和諧發展之路。

（五）信息技術支撐，助力教學評價

首先，應用在線學習平臺實現對學生學習過程的動態跟蹤和評價。教師通過平臺記錄學生的登錄時間、學習時長、參與討論的活躍度等數據，了解學生的學習投入程度。例如，在實驗驗證、觀察化石及創設情境、生成問題等課堂活動環節中，教師均設置了在線學習及測驗內容，學生提交答案后系統會自動批改并生成統計報告，幫助教師快速發現學生的薄弱環節。

虛擬現實（VR）和增強現實（AR）技術為學生提供了沉浸式的學習體驗，相應地，評價也應與時俱進。在學習地層沉積過程內容時，教師設計基于VR/AR的Nobook虛擬實驗和探究活動，讓學生仿佛置身于遠古的地球環境中，觀察現象，并完成相應的任務。教師對照平臺上的評價標準對學生本階段的表現進行評價，不僅關注學生任務完成的準確性，還考量他們在虛擬環境中的觀察能力、問題解決能力以及與虛擬元素的互動表現。

結語

本案例以“地球的歷史”為跨學科學習主題，以物種鱟為切入點，以自然要素相互作用為主線，逐步引出“地球演化歷史”的課程內容，在達成課標要求、突出重難點的前提下，利用信息技術手段恰當融合生物學科知識幫助學生搭建跨學科知識框架，提升學生跨學科核心素養。

參考文獻：

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