信息科技跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的內(nèi)涵特征和設(shè)計實施

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

引言

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

信息科技跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的內(nèi)涵特征

1.跨學(xué)科學(xué)習(xí)的內(nèi)涵意蘊(yùn)

學(xué)者們對跨學(xué)科學(xué)習(xí)的理解并不完全相同，如：董艷等人認(rèn)為跨學(xué)科學(xué)習(xí)是強(qiáng)調(diào)綜合多種學(xué)科的內(nèi)容，以解決某一特定問題的過程；張良認(rèn)為跨學(xué)科學(xué)習(xí)不是多門學(xué)科的內(nèi)容拼盤，而是要以學(xué)科專家思維建立起知識之間的深度聯(lián)系，以協(xié)同的方式解決實際問題[2]，郭洪瑞等認(rèn)為跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)應(yīng)是“跨科目”的主題綜合學(xué)習(xí)，即立足主科目A，整合運(yùn)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(xué)科學(xué)習(xí)是整合應(yīng)用多學(xué)科知識解決實際問題的手段，是一種綜合的學(xué)習(xí)方式”，學(xué)者們的觀點基本達(dá)成一致，即認(rèn)為跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)應(yīng)具有打破學(xué)科界限、整合兩門或多門學(xué)科、聚焦問題解決、綜合運(yùn)用知識、真實情境等要素。

2.信息科技跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的內(nèi)涵

信息科技學(xué)科內(nèi)的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)是立足信息科技學(xué)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(yùn)用其他學(xué)科的知識和思想方法，解決真實問題的綜合學(xué)習(xí)。其內(nèi)涵包括立足信息科技學(xué)科解決問題、聚焦現(xiàn)實生活的問題開展學(xué)習(xí)、綜合運(yùn)用多學(xué)科知識，最終指向核心素養(yǎng)的培育。

3.信息科技跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的特征

① 真實性。以問題解決為導(dǎo)向，強(qiáng)化學(xué)科知識與生活的聯(lián)系。② 綜合性。跨學(xué)科聯(lián)動解決實際問題。 ③ 實踐性。強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)、用中學(xué)”的教學(xué)理念，特別是在高學(xué)段的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)中，其在育人價值上涵蓋了核心素養(yǎng)各維度，適合以項目式學(xué)習(xí)來開展學(xué)習(xí)活動，學(xué)用結(jié)合，物化學(xué)習(xí)成果，建構(gòu)知識，促進(jìn)知識的深度理解。④ “教-學(xué)-評”一致性。注重各學(xué)科核心素養(yǎng)培育與評價的統(tǒng)籌，注重學(xué)習(xí)成果與學(xué)習(xí)過程評價的統(tǒng)籌，注重評價方式和評價主體的多元化。

信息科技跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的設(shè)計思路

信息科技跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的設(shè)計應(yīng)立足信息科技主學(xué)科，以主題為組織形式。主題起著核心引領(lǐng)作用，是學(xué)習(xí)活動的出發(fā)點和貫穿始終的線索。主題的確定應(yīng)遵循依據(jù)新課標(biāo)、基于真實情境、關(guān)照學(xué)生經(jīng)驗的原則。在此基礎(chǔ)上，可以根據(jù)學(xué)校條件和實際情況等進(jìn)行細(xì)化或轉(zhuǎn)化，形成主題。以對“小型開關(guān)系統(tǒng)”的要求為例，新課標(biāo)明確要求“綜合運(yùn)用信息科技、數(shù)學(xué)、科學(xué)等知識，搭建開關(guān)控制裝置，并根據(jù)生活場景所需，對開關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行迭代設(shè)計”。而具體做什么系統(tǒng)，應(yīng)依據(jù)真實情境，并關(guān)照學(xué)生經(jīng)驗，如學(xué)校正在進(jìn)行“等一朵花開”主題活動，科學(xué)教師提出養(yǎng)護(hù)澆水的難題，希望借助自動化設(shè)備幫助解決郁金香“需水關(guān)鍵期一出苗期”的實時監(jiān)控、及時澆水問題，因此可設(shè)計“盆栽郁金香自動澆水系統(tǒng)”跨學(xué)科主題。

信息科技跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)設(shè)計，可以“C-POTE”模型為理論指導(dǎo)。該模型是以大概念為基礎(chǔ)、以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向、以“概念群一問題鏈—目標(biāo)層—任務(wù)簇—證據(jù)集”5個環(huán)節(jié)為核心的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)模型。4下面，筆者以“自動澆水系統(tǒng)”為例，談?wù)勅绾卧O(shè)計與實施信息科技跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)。

表1

1.組織主題單元內(nèi)容，形成“概念群”

組織主題單元內(nèi)容，主要包括以下兩個層面：首先，依據(jù)新課標(biāo)內(nèi)容實施課程地圖規(guī)劃，初步凝練對應(yīng)的學(xué)科內(nèi)容和關(guān)鍵技能；其次，基于學(xué)科大概念深度梳理學(xué)科思想方法，厘清學(xué)科知識內(nèi)在邏輯，構(gòu)建主題單元的結(jié)構(gòu)化內(nèi)容體系，形成單元“概念群”。

（1）依據(jù)新課標(biāo)內(nèi)容實施課程地圖規(guī)劃

課程地圖有助于為跨學(xué)科課程內(nèi)容提供清晰、精簡、凝練的結(jié)構(gòu)框架，推動跨學(xué)科頂層設(shè)計。而新課標(biāo)為各學(xué)科內(nèi)容提供了規(guī)范化的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，筆者借助安桂清教授團(tuán)隊的課程地圖樣態(tài)，分解關(guān)鍵問題，依據(jù)各學(xué)科課標(biāo)的具體內(nèi)容，凝練對應(yīng)的學(xué)科內(nèi)容和關(guān)鍵技能。例如，第三學(xué)段跨學(xué)科主題“盆栽郁金香自動澆水系統(tǒng)”借助課程地圖樣態(tài)初步規(guī)劃本單元要解決的關(guān)鍵問題、初步內(nèi)容和關(guān)鍵技能具體如表1所示。

（2）基于大概念梳理學(xué)科思想方法

學(xué)科大概念體現(xiàn)學(xué)科的特質(zhì)和思想方法，具有穩(wěn)定性、共識性和統(tǒng)領(lǐng)性等特征。因此，可以圍繞學(xué)科大概念，構(gòu)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(guān)聯(lián)、相互促進(jìn)的。這樣的梳理，可以強(qiáng)化學(xué)生對知識內(nèi)在關(guān)系的理解，為其綜合運(yùn)用多學(xué)科知識解決實際問題提供支撐。

例如，第三學(xué)段跨學(xué)科主題“盆栽郁金香自動澆水系統(tǒng)”中的學(xué)科內(nèi)容梳理依據(jù)學(xué)生認(rèn)知規(guī)律和問題解決過程邏輯，以大概念統(tǒng)整各學(xué)科碎片化的知識，以結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化方式呈現(xiàn)單元主題教學(xué)的知識框架（如圖1）。

2.強(qiáng)化問題解決核心，構(gòu)建“問題鏈”

跨學(xué)科主題教學(xué)旨在使學(xué)生深度參與問題解決的全過程，強(qiáng)化信息科技學(xué)科與其他知識領(lǐng)域的綜合應(yīng)用，這與新課標(biāo)尤為關(guān)注的學(xué)生問題解決能力的培養(yǎng)一致。因此，在設(shè)計信息科技課程的跨學(xué)科主題任務(wù)時，應(yīng)高度重視問題的構(gòu)思，確保其緊密貼合學(xué)生的認(rèn)知水

平與現(xiàn)實生活情境，凸顯學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體地位。同時，提供必要的支架與引導(dǎo)，助力學(xué)生順利開展跨學(xué)科主題教學(xué)活動。

圖1

跨學(xué)科主題教學(xué)以問題解決為核心脈絡(luò)，將驅(qū)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(guān)系，構(gòu)建“問題鏈”，以此作為教學(xué)流程設(shè)計的基本框架，確保教學(xué)活動的有序進(jìn)行與深度開展。上頁圖2所示為“盆栽郁金香自動澆水系統(tǒng)”跨學(xué)科主題教學(xué)問題鏈。

圖2

3.明晰問題解決所需，提煉“目標(biāo)層”

教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計既要遵循學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)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(yīng)形成的各學(xué)科的核心素養(yǎng)。還應(yīng)考慮與每個核心問題的問題鏈相呼應(yīng)，依據(jù)問題解決的流程，融合各學(xué)科核心素養(yǎng)，形成每個核心問題的學(xué)習(xí)目標(biāo)，最終形成主題學(xué)習(xí)的目標(biāo)層。以“自動澆水系統(tǒng)”的核心問題“如何判斷澆多少水合適？”的解決為例，學(xué)生應(yīng)形成科學(xué)學(xué)科的“科學(xué)思維”（針對具體問題，基于一定證據(jù)提出假設(shè)或觀點，利用分析、比較、歸納等方法，建立證據(jù)與觀點之間的聯(lián)系）、數(shù)學(xué)學(xué)科的“數(shù)據(jù)意識和抽象能力”（能將現(xiàn)實生活的問題抽象為簡單的數(shù)學(xué)模型，并應(yīng)用簡單的數(shù)學(xué)模型解決問題）、信息科技學(xué)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(tǒng)的功能進(jìn)行驗證，反思問題解決的過程和方法，并對其進(jìn)行優(yōu)化）。最后回歸問題解決，以問題解決序列，形成對應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)：分析單點澆水系統(tǒng)存在的問題，探究問題產(chǎn)生的原因，提出多點澆水系統(tǒng)的設(shè)想；觀看視頻，學(xué)習(xí)相關(guān)材料，探究傳感器最佳埋設(shè)位置，確定傳感器數(shù)量；分析花盤形狀，將其抽象為簡單的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用數(shù)學(xué)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(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，記錄多點澆水系統(tǒng)數(shù)據(jù)，對比單點澆水系統(tǒng)數(shù)據(jù)，驗證多點澆水系統(tǒng)的優(yōu)化效果。

表2

圖3

4.匹配問題解決目標(biāo)，生成“任務(wù)簇”

為促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用大概念解決實際問題，教師應(yīng)從真實情境出發(fā)，設(shè)計一系列具有連貫性、梯度性與拓展性的任務(wù)，并將其細(xì)化為核心活動環(huán)節(jié)。任務(wù)可匹配各核心問題的解決目標(biāo)，讓學(xué)生理解每個任務(wù)對于解決問題的價值所在，體驗問題解決全過程，深化對學(xué)科大概念的理解。例如，跨學(xué)科主題“盆栽郁金香自動澆水系統(tǒng)”中的學(xué)習(xí)任務(wù)與問題鏈的對應(yīng)關(guān)系，如表2所示。接下來，則可依據(jù)問題鏈將學(xué)習(xí)任務(wù)分解為具有內(nèi)在邏輯的學(xué)習(xí)活動，如“模擬自動澆水控制系統(tǒng)——位置優(yōu)化”，其核心教學(xué)環(huán)節(jié)以問題解決為主線，兼具科學(xué)實驗的特征，依據(jù)計算思維和科學(xué)思維細(xì)化的學(xué)習(xí)活動如圖3所示。

5.依據(jù)“教-學(xué)-評”一致性原則設(shè)計評價，基于“證據(jù)集”開展評價

跨學(xué)科主題教學(xué)評價在實施前，應(yīng)先基于“教-學(xué)-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(qiáng)調(diào)主體多元、內(nèi)容全面、標(biāo)準(zhǔn)合理和方法多樣，通過評價量規(guī)和質(zhì)性數(shù)據(jù)的收集，實現(xiàn)評價過程的留痕。

信息科技跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)設(shè)計思考

圖4

① 實踐不是目的而是手段。信息科技跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)是學(xué)科立場下的學(xué)習(xí)實踐。實踐不是目的，是豐富學(xué)習(xí)的一種手段，通過學(xué)科實踐，綜合運(yùn)用多學(xué)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(xué)科立場。信息科技跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)要以信息科技統(tǒng)領(lǐng)相關(guān)學(xué)科，以信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)的培育為主旨展開設(shè)計。信息科技跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)以真實情境和綜合運(yùn)用知識解決問題為特征，以學(xué)科核心素養(yǎng)形成為根本目的，在解決問題時恰當(dāng)?shù)匾肫渌麑W(xué)科，培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科素養(yǎng)和實踐能力，幫助學(xué)生初步理解在解決學(xué)科典型問題時何時會用到何種學(xué)科的思想方法。而這種實踐又可以反過來幫助學(xué)生深人理解信息科技學(xué)科思想方法。

③ 處理獨立分析與融合設(shè)計的關(guān)系。在設(shè)計跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)時，會采用課程地圖等工具分解關(guān)鍵問題，依據(jù)各學(xué)科課標(biāo)的具體內(nèi)容，凝練對應(yīng)的學(xué)科內(nèi)容和關(guān)鍵技能。分是為了更好地融合，在分學(xué)科梳理清楚后，還要回歸問題解決，圍繞學(xué)生的學(xué)習(xí)過程形成問題鏈，并形成與之匹配的學(xué)習(xí)活動，同時建立相應(yīng)的評價體系。

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