基于核心素養(yǎng)的初中跨學(xué)科主題教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”將信息科技學(xué)科的學(xué)習(xí)內(nèi)容分為內(nèi)容模塊和跨學(xué)科主題兩個(gè)部分。跨學(xué)科主題活動(dòng)區(qū)別于常規(guī)的內(nèi)容模塊，它不是線性的知識(shí)單元，而是由綜合性、復(fù)雜性、創(chuàng)造性較高的學(xué)習(xí)活動(dòng)組成，旨在引導(dǎo)學(xué)生在數(shù)字化學(xué)習(xí)與生活情境中開展真實(shí)性學(xué)習(xí)和跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)，進(jìn)而掌握信息科技學(xué)科的基本概念，初步具備利用計(jì)算思維方法解決學(xué)習(xí)和生活中的各種問題的能力，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)[]。

一、跨學(xué)科主題教學(xué)的主題選擇途徑

在跨學(xué)科主題教學(xué)中，主題的選擇至關(guān)重要。教師確定主題時(shí)，應(yīng)從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)、問題困境出發(fā)，整合多門學(xué)科知識(shí)，提煉內(nèi)容精華，使教學(xué)活動(dòng)更具系統(tǒng)性、探究性和綜合性。

跨學(xué)科主題教學(xué)可以以單學(xué)科為主，適當(dāng)涉獵其他學(xué)科知識(shí)，也可以對(duì)兩門或兩門以上的學(xué)科內(nèi)容進(jìn)行融合性教學(xué)，如STEAM課程；教學(xué)單元可以是單課時(shí)的微項(xiàng)目，也可以是多課時(shí)的綜合項(xiàng)目。教師可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生學(xué)情，從以下幾個(gè)途徑確定具體的主題內(nèi)容。

一是使用新課標(biāo)中的跨學(xué)科案例。新課標(biāo)為第四學(xué)段的學(xué)習(xí)列出了五個(gè)跨學(xué)科主題案例，包括“向世界介紹我的學(xué)校”“無人機(jī)互聯(lián)表演”“在線數(shù)字氣象站”“人工智能預(yù)測(cè)出行”“未來智能場(chǎng)景暢想”。這些跨學(xué)科案例以信息科技學(xué)科為主，涉及地理、歷史、物理、藝術(shù)等其他學(xué)科。教師可以直接采用這些案例，也可以根據(jù)校情、學(xué)情進(jìn)行調(diào)整，例如，將“向世界介紹我的學(xué)校”改為“向網(wǎng)友介紹我的家鄉(xiāng)”，要求學(xué)生整合并展示文字、圖片、音頻、視頻、網(wǎng)頁等多模態(tài)信息，借助在線學(xué)習(xí)、云存儲(chǔ)等方式感受互聯(lián)網(wǎng)世界的共享思想。教師可以簡(jiǎn)化主題活動(dòng)，例如，要求學(xué)生分組對(duì)“在線數(shù)字氣象站”進(jìn)行案例分析，每個(gè)小組構(gòu)建不同的核心模型，從溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量、氣壓等不同維度出發(fā)，進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)案例的設(shè)計(jì)與搭建。教師還可以對(duì)主題進(jìn)行具象化設(shè)定，例如，將智能場(chǎng)景細(xì)化為“未來智慧校園暢想”，要求學(xué)生綜合互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等知識(shí)，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)并匯報(bào)展示。

二是充分拓展教材活動(dòng)。教材涵蓋情境、活動(dòng)、任務(wù)等各類元素，教師要保持敏銳的洞察力，將教材中的各類元素進(jìn)行整合和關(guān)聯(lián)，挑選教材中的某個(gè)課時(shí)或某個(gè)單元進(jìn)行跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)。例如，“制作多媒體作品”這一課的主題包括“大國工匠”“航天英雄”等，教師可以將“大國工匠”作為單元主題，將歷史、藝術(shù)、地理、語文等學(xué)科知識(shí)融合起來，形成跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)。又如，在“感知物聯(lián)網(wǎng)的工作過程”一課中，教材以共享單車為例闡釋物聯(lián)網(wǎng)的三層架構(gòu)。教師可在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)：首先引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)構(gòu)思物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方案，然后組織學(xué)生用規(guī)范的語言文字進(jìn)行方案描述，最后配以示意圖呈現(xiàn)設(shè)計(jì)思路。

三是汲取其他學(xué)科內(nèi)容。教師可以以其他學(xué)科的知識(shí)為線索，從其他學(xué)科內(nèi)容中提煉跨學(xué)科主題。例如，教師可以將語文教材中的綜合性學(xué)習(xí)板塊“我們的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代”及道德與法治教材中的單元內(nèi)容“網(wǎng)絡(luò)生活新空間”，與初中信息科技教材中的“互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與創(chuàng)新”“在線學(xué)習(xí)”等內(nèi)容相互融合，形成跨學(xué)科主題教學(xué)內(nèi)容。

二、跨學(xué)科融合教學(xué)實(shí)踐

信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)包括信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任四個(gè)維度[2]。在初中信息科技教學(xué)中應(yīng)用跨學(xué)科主題教學(xué)模式驅(qū)動(dòng)學(xué)生開展豐富的實(shí)踐活動(dòng)，有助于提升學(xué)生的信息敏感度，使其形成并發(fā)展信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)。筆者以“數(shù)據(jù)可視化一你的手干凈嗎？”一課為例，闡述跨學(xué)科主題教學(xué)的設(shè)計(jì)思路與實(shí)踐路徑。

（一）項(xiàng)目概述

“數(shù)據(jù)可視化一—你的手干凈嗎？”的核心主題為信息科技大概念“數(shù)據(jù)”。本節(jié)主要內(nèi)容為運(yùn)用Excel軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化呈現(xiàn)。鑒于學(xué)生已具備制作柱形圖、折線圖的基礎(chǔ)，具有一定的數(shù)據(jù)分析能力，教師以本節(jié)內(nèi)容為核心，融合生物學(xué)知識(shí)，對(duì)跨學(xué)科主題教學(xué)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。課程以“手部細(xì)菌”為邏輯主線，引導(dǎo)學(xué)生分析調(diào)查問卷數(shù)據(jù)，理解數(shù)據(jù)可視化的必要性，通過“手部細(xì)菌知多少”“細(xì)菌增長(zhǎng)有多快”“誰來守護(hù)你的健康”三個(gè)遞進(jìn)式探究活動(dòng)，幫助學(xué)生掌握詞云制作、數(shù)據(jù)分析和可視化方法，了解手部細(xì)菌的種類及繁殖規(guī)律，最終樹立科學(xué)的洗手觀念。

（二）項(xiàng)目準(zhǔn)備

生物實(shí)驗(yàn)：為直觀呈現(xiàn)細(xì)菌培養(yǎng)過程，教師提前1～2天組織學(xué)生開展分組實(shí)驗(yàn)。教師指導(dǎo)學(xué)生使用學(xué)校生物實(shí)驗(yàn)室提供的營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基，準(zhǔn)備三組培養(yǎng)皿。第一組，學(xué)生在未洗手的情況下，在培養(yǎng)基表面按壓手印，形成實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)血。第二組，學(xué)生使用洗手液并按照七步洗手法正確洗手后，在另一培養(yǎng)皿中按壓手印，形成實(shí)驗(yàn)對(duì)照組。第三組，學(xué)生將培養(yǎng)皿倒置（避免水蒸氣落入培養(yǎng)基）并進(jìn)行恒溫避光保存，每隔12小時(shí)觀察菌落生長(zhǎng)情況，并拍照記錄。實(shí)驗(yàn)全程由師生共同拍攝，并在課前播放。

調(diào)查問卷：教師在“問卷星”平臺(tái)上制作并發(fā)放問卷，調(diào)查學(xué)生的洗手情況，包括洗手間隔時(shí)長(zhǎng)、使用的洗手用品、手部衛(wèi)生常識(shí)等。

課堂活動(dòng)方面：精選免登錄在線詞云工具，確保學(xué)生即學(xué)即練；引導(dǎo)學(xué)生分別在搜索引擎、中國知網(wǎng)、人工智能平臺(tái)（訊飛星火、豆包等）獲取手部細(xì)菌種類相關(guān)信息；收集權(quán)威機(jī)構(gòu)的洗手液測(cè)評(píng)報(bào)告，為學(xué)生深入分析提供可靠數(shù)據(jù)；提供動(dòng)態(tài)圖表、互動(dòng)圖表網(wǎng)站，作為課堂拓展資源。

常規(guī)教學(xué)資源：多媒體課件、Excel學(xué)案、微課等。

（三）學(xué)習(xí)目標(biāo)

信息意識(shí)：能夠根據(jù)問題選擇合適工具處理數(shù)據(jù)，通過表格及圖表等方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化。

計(jì)算思維：能夠通過找規(guī)律、列表格、分析數(shù)據(jù)、生成圖表、得出結(jié)論等步驟處理數(shù)據(jù)、解決問題，了解數(shù)據(jù)處理的一般步驟。

數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：運(yùn)用Excel的自定義公式及函數(shù)完善數(shù)據(jù)表格，選擇合適的圖表實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化（折線圖、柱形圖、餅圖），并適當(dāng)美化圖表，添加數(shù)據(jù)標(biāo)簽及標(biāo)題；通過“問卷星”、在線詞云工具、動(dòng)態(tài)圖表等了解在線數(shù)據(jù)的處理方式。

信息社會(huì)責(zé)任：在數(shù)據(jù)的獲取、分析、呈現(xiàn)過程中保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性；根據(jù)實(shí)際問題及表達(dá)需求，對(duì)圖表進(jìn)行正確的判讀。

（四）教學(xué)實(shí)施

1.實(shí)驗(yàn)展示，引出問題

教師先播放此前拍攝的手部細(xì)菌實(shí)驗(yàn)視頻，再讓學(xué)生觀察培養(yǎng)血現(xiàn)狀，學(xué)生發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)皿中菌群很多并伴有難聞氣味。接著，教師展示生物課本中與手部細(xì)菌相關(guān)的內(nèi)容，并提問：“手部有哪些細(xì)菌？手部細(xì)菌有多少？細(xì)菌增長(zhǎng)速率如何？”

2.問卷反饋，重點(diǎn)呈現(xiàn)

該環(huán)節(jié)分為三個(gè)步驟。一是展示此前發(fā)放的問卷，講解問卷設(shè)計(jì)的要素與規(guī)范。二是聚焦問卷中的核心問題“手部細(xì)菌數(shù)量認(rèn)知”，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行百分比數(shù)據(jù)的文字呈現(xiàn)，并制作餅圖。三是講解數(shù)據(jù)可視化的含義，演示多元可視化工具，如詞云、動(dòng)態(tài)圖表等。

3.學(xué)生活動(dòng)，層層深入

活動(dòng)一：“手部細(xì)菌知多少”一運(yùn)用詞云呈現(xiàn)文本數(shù)據(jù)。教師指導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)收集手部細(xì)菌相關(guān)文本數(shù)據(jù)，通過Excel進(jìn)行規(guī)范化整理與頻次統(tǒng)計(jì)，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入“易詞云”平臺(tái)，生成詞云，并對(duì)詞云進(jìn)行優(yōu)化。學(xué)生對(duì)比他人作品，自主探究詞云的完善方法，了解詞云的價(jià)值。在此過程中，學(xué)生不僅通過經(jīng)歷數(shù)據(jù)處理的過程，掌握了詞云的制作方法，了解了常見手部致病菌及其危害，還通過跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)增強(qiáng)了信息意識(shí)。

活動(dòng)二：“細(xì)菌增長(zhǎng)有多快”—運(yùn)用折線圖呈現(xiàn)數(shù)據(jù)。生物實(shí)驗(yàn)雖然可以觀察到細(xì)菌的增長(zhǎng)現(xiàn)象，但難以直觀呈現(xiàn)其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，因此，教師指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)據(jù)可視化方法呈現(xiàn)并分析數(shù)據(jù)。基于細(xì)菌每20分鐘分裂一次、數(shù)量呈指數(shù)增長(zhǎng)的規(guī)律，學(xué)生首先借助表格工具實(shí)現(xiàn)自定義公式計(jì)算，再將計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)化為折線圖進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，分析后得出結(jié)論：細(xì)菌增長(zhǎng)速度越來越快；最好每?jī)蓚€(gè)小時(shí)規(guī)范洗手一次。在本次活動(dòng)中，學(xué)生經(jīng)歷“總結(jié)規(guī)律一制作表格一可視化呈現(xiàn)一得出結(jié)論”的過程，掌握了數(shù)據(jù)可視化及數(shù)據(jù)分析方法，提升了數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。

活動(dòng)三：“誰來守護(hù)你的健康”一數(shù)據(jù)綜合分析。活動(dòng)二強(qiáng)調(diào)了洗手的重要性，教師順勢(shì)引出問題：“誰來守護(hù)你的健康？如何挑選洗手液？”學(xué)生回答后，教師展示某權(quán)威機(jī)構(gòu)的洗手液測(cè)評(píng)結(jié)果，包含菌落數(shù)量、價(jià)格、容量等多元指標(biāo)。學(xué)生可從不同角度展開分析，比如，綜合考慮產(chǎn)品的除菌效果及單價(jià)，選出最有性價(jià)比的產(chǎn)品。本次活動(dòng)具有綜合性、開放性，并且與學(xué)生的真實(shí)生活聯(lián)系緊密，能夠鍛煉學(xué)生運(yùn)用信息技術(shù)和科學(xué)手段發(fā)現(xiàn)并解決問題的能力，強(qiáng)化學(xué)生的計(jì)算思維。

4.補(bǔ)充資源，拓寬視野

教師為學(xué)生提供了四個(gè)圖表類的網(wǎng)站，學(xué)生可以在網(wǎng)站上瀏覽體驗(yàn)動(dòng)態(tài)圖表、互動(dòng)圖表，體會(huì)數(shù)據(jù)可視化的發(fā)展趨勢(shì)，感受信息技術(shù)對(duì)各行業(yè)、各領(lǐng)域的影響。

（五）教學(xué)評(píng)價(jià)

本節(jié)課采用多元評(píng)價(jià)方式，全方位跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)。課堂上，教師專注學(xué)生的學(xué)習(xí)成果、上臺(tái)講解情況、小組合作表現(xiàn)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行過程性評(píng)價(jià)。課堂結(jié)束時(shí)，學(xué)生需提交“學(xué)生文件”，其中記錄一個(gè)熱身活動(dòng)和三個(gè)課堂活動(dòng)的情況，教師據(jù)此進(jìn)行終結(jié)性評(píng)價(jià)。

三、跨學(xué)科主題教學(xué)總結(jié)

（一）跨學(xué)科主題教學(xué)能夠豐富信息科技課堂內(nèi)容

信息科技跨學(xué)科主題教學(xué)融入語文、數(shù)學(xué)、地理、美術(shù)等學(xué)科知識(shí)，進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，學(xué)生可以在不同的主題背景下自主學(xué)習(xí)和合作探究不同領(lǐng)域的知識(shí)，運(yùn)用計(jì)算思維分析和闡釋生活中的相關(guān)現(xiàn)象，并用數(shù)字化手段解決問題。這不僅讓信息科技課堂內(nèi)容更加豐富多樣，更讓學(xué)生感受到信息科技是學(xué)習(xí)、生活中必不可少的工具，并學(xué)會(huì)將掌握的信息科技方法遷移應(yīng)用到其他學(xué)科領(lǐng)域中，提升問題解決能力。

（二）跨學(xué)科主題教學(xué)能夠助力學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)

跨學(xué)科主題教學(xué)以真實(shí)情境中的復(fù)雜問題為切入點(diǎn)，通過項(xiàng)目式學(xué)習(xí)促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。在實(shí)施過程中，學(xué)生以小組為單位，借助數(shù)字化工具開展探究活動(dòng)，能夠發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。教師充分發(fā)揮組織、引領(lǐng)作用，給予學(xué)生自主學(xué)習(xí)、思考創(chuàng)造的空間，指導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)運(yùn)用數(shù)據(jù)采集、分析與可視化等技術(shù)手段解決跨學(xué)科問題，能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的信息意識(shí)、計(jì)算思維和數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。這種核心素養(yǎng)的培育，對(duì)學(xué)生的未來學(xué)習(xí)與發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。

結(jié)語

在信息科技日新月異的時(shí)代，學(xué)生需要具備更寬闊的視野和思維、更強(qiáng)的能力和責(zé)任感，才能更好地適應(yīng)社會(huì)的快速變化，成長(zhǎng)為復(fù)合型人才。跨學(xué)科主題教學(xué)作為落實(shí)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的有效路徑，不僅能夠激發(fā)學(xué)生潛力，幫助學(xué)生掌握跨學(xué)科知識(shí)整合方法，還能促使其將從課堂中獲得的知識(shí)與技能轉(zhuǎn)化為可遷移的高階思維模式和問題解決能力，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

[1］李鋒.新版課程標(biāo)準(zhǔn)解析與教學(xué)指導(dǎo)：初中信息科技（2022年版）［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

[2」中華人民共和國教育部.義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）［M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.