李素卿

摘要：《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確提出要設(shè)立跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動，加強(qiáng)學(xué)科間相互關(guān)聯(lián)，帶動課程綜合化實施，強(qiáng)化實踐性要求?？鐚W(xué)科主題學(xué)習(xí)是以一學(xué)科課程內(nèi)容為主干，根據(jù)學(xué)生的知識基礎(chǔ)，創(chuàng)設(shè)基于真實情境的活動主題，支持學(xué)生在合作探究過程中綜合運用多學(xué)科知識并理解和建構(gòu)知識。基于此，作者以“智能植物澆水系統(tǒng)”項目為例進(jìn)行跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)設(shè)計與實施，并結(jié)合具體實例闡述了如何落實小學(xué)信息科技跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)；信息科技；計算思維

中圖分類號：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 論文編號：1674-2117（2024）02-0051-03

計算思維是信息科技學(xué)科的核心素養(yǎng)之一，其涵蓋了科學(xué)技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)，也就是說，計算思維培養(yǎng)乃至信息科技課程具備了跨學(xué)科學(xué)習(xí)特性，那為什么《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)”）還要提出“跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)”呢？筆者認(rèn)為原因有二：一是當(dāng)前的信息科技教育中計算思維培養(yǎng)一般都局限于編程教學(xué)，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的結(jié)構(gòu)化思維；二是教師在教學(xué)設(shè)計中，沒有突出“跨”的立場，“跨”的意識不到位，使得學(xué)生的系統(tǒng)化思維不易形成。在此背景下，筆者結(jié)合自身實踐，以“智能植物澆水系統(tǒng)”項目為例開展跨學(xué)科學(xué)習(xí)設(shè)計，嘗試在信息科技“跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)”中“跨”出好效果。

堅守學(xué)科本位，把握“跨”的實質(zhì)

分科教育的最大優(yōu)勢就是鞏固知識，其在以往的學(xué)科教學(xué)中成效明顯，但隨著信息科技的快速發(fā)展迭代，分科教育過細(xì)而導(dǎo)致知識之間割裂的負(fù)面影響逐漸凸顯，與培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)要求的矛盾愈發(fā)嚴(yán)重。為克服分科課程帶來的弊端，跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)得以產(chǎn)生并發(fā)展，但其只是對分科教育的一種補(bǔ)充，并不會取代分科教育。這是因為：第一，分科教育自身沒有問題，學(xué)科知識設(shè)置嚴(yán)謹(jǐn)，有利于學(xué)生深度了解學(xué)科領(lǐng)域的知識；第二，跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)是一種教育形式，旨在將不同學(xué)科領(lǐng)域的知識技能和思維方法進(jìn)行整合和融合應(yīng)用，重點在于打破學(xué)科界限，培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力與創(chuàng)造力。所以，不管選用哪種形式，跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)都必須堅守學(xué)科本位，以落實學(xué)科知識為基礎(chǔ)目標(biāo)，以培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為根本目標(biāo)，考查學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。

信息科技跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)是以信息科技學(xué)科為主體，融合語文、道德與法治、數(shù)學(xué)、科學(xué)、綜合實踐活動、藝術(shù)等學(xué)科內(nèi)容，涵蓋真實情境主題的綜合性學(xué)習(xí)活動。因此，如何從信息科技學(xué)科本位出發(fā)，立足落實信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任核心素養(yǎng)，選擇、設(shè)計出科學(xué)、真實、有效的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動，就成為信息科技一線教師必須認(rèn)真思考的內(nèi)容。以往的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)大都是先確定主題再尋找學(xué)科融合點，筆者認(rèn)為，也可以從本學(xué)科知識目標(biāo)出發(fā)確定一個基于真實情境的主題，這種真實的情境極具復(fù)雜性，自然就需要借助其他學(xué)科的知識解決問題，這樣既體現(xiàn)知識綜合的寬度，又增加知識的深度。

例如，新課標(biāo)中第三學(xué)段（5～6年級）的跨學(xué)科主題是小型模擬系統(tǒng)，筆者針對“過程與控制”內(nèi)容模塊的子主題——小型開關(guān)系統(tǒng)，綜合選取了“智能植物澆水系統(tǒng)”項目，智能植物澆水系統(tǒng)是學(xué)生日常生活中較為常見的，但他們對其印象只停留于達(dá)到一定條件自動啟動開關(guān)，并沒有深入理解系統(tǒng)組成及原理。因此，在教學(xué)中應(yīng)以過程與控制的具體目標(biāo)為主題學(xué)習(xí)的引領(lǐng)目標(biāo)，讓學(xué)生親歷分析、感受原理、創(chuàng)意物化、反饋優(yōu)化的完整過程。

本項目以信息科技的過程與控制部分內(nèi)容為主，涵蓋科學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域知識，具體內(nèi)容如上表所示。

倡導(dǎo)有效融合，關(guān)注“跨”的實施

實施素質(zhì)教育，教師轉(zhuǎn)變教育理念，基于學(xué)科實際設(shè)計、開發(fā)學(xué)習(xí)主題是前提，而如何實施使跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)真正有效才是問題的根本。為保證主題教學(xué)在跨學(xué)科實施中順利進(jìn)行，教師應(yīng)充分關(guān)注跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的影響因素，做足保障。

1.環(huán)境支持

一是要解決組織跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的時間和空間局限問題。①時間問題。雖然在國家課程方案和新課標(biāo)中，明確規(guī)定必須用不少于學(xué)科總課時的10%開展跨學(xué)科主題活動，但還是難以讓學(xué)生體會“確定主題—分析需求—問題提出、分解、分析、解決—反饋迭代”的完整過程。②空間問題。因為學(xué)習(xí)活動一般都是在學(xué)校開展，有限的空間會約束活動開展的形式。因此要學(xué)會借助數(shù)字化平臺，拓展延伸學(xué)習(xí)時空，即線上線下、課內(nèi)外相結(jié)合。

二是解決開展跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的軟件和硬件支持問題。盡管信息科技已經(jīng)不將掌握技術(shù)作為學(xué)習(xí)重點，但為了使活動開展得更順利，學(xué)生的學(xué)習(xí)或體驗仍需要軟件或硬件的支撐。除了結(jié)合開源硬件和圖形化編程軟件外，目前很多開源硬件在反饋輸出這部分都是用圖像或聲音模擬，筆者認(rèn)為，在條件允許的情況下，可額外增加電路設(shè)備等能使學(xué)生更完整體驗和感受反饋與優(yōu)化的環(huán)節(jié)。例如，在“智能植物澆水系統(tǒng)”項目的實踐中，筆者利用諾寶設(shè)備實現(xiàn)預(yù)期的智能澆水功能。首先，使用計算機(jī)編寫程序（輸入），結(jié)合硬件，使用濕度傳感器獲取花盆中土壤的濕度，使用溫度傳感器獲取當(dāng)前環(huán)境的溫度；其次，將獲取的參數(shù)進(jìn)行邏輯運算（計算），判斷是否滿足條件啟動澆水功能；最后，根據(jù)環(huán)境和植物需求在輸出時運用聲音或圖像模擬（輸出），但這種方式顯然不夠真實，也不能進(jìn)行反饋優(yōu)化，因此增加了微型水泵、電池組、電線等，以電機(jī)為開關(guān)，組裝成一個簡易的抽水系統(tǒng)，實現(xiàn)了澆水功能。

2.師資協(xié)同

跨學(xué)科主題課程的設(shè)計與實施，對教師的綜合素養(yǎng)提出了更高的要求。教師不僅要關(guān)注信息科技的前沿信息，主動學(xué)習(xí)其他領(lǐng)域?qū)W科的知識和教學(xué)方法，把握學(xué)生的各學(xué)科基礎(chǔ)和最近發(fā)展區(qū)，還要加強(qiáng)與其他學(xué)科教師的溝通，主動尋求合作。在開展跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)過程中，教師一定要有明確的育人目標(biāo)，有具體的實施方案，關(guān)注學(xué)生參與的全過程，并及時進(jìn)行引導(dǎo)及評價。

目前，在跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)中，教師的合作形式主要有兩類：一類是以跨學(xué)科主題的主要學(xué)科教師為主，先梳理出該主題活動“跨”其他學(xué)科知識，再根據(jù)跨的難易程度決定采用“單”師課堂或“雙”師課堂。另一類是以學(xué)校為單位，對各學(xué)科課標(biāo)、核心知識進(jìn)行有效提煉，整合學(xué)科之間的有效融合點，以團(tuán)隊形式研發(fā)實施課程，調(diào)整各自學(xué)科教學(xué)順序，由不同學(xué)科教師共同施教。

例如，為實現(xiàn)“智能植物澆水系統(tǒng)”項目，學(xué)生應(yīng)首要掌握信息科技學(xué)科的“過程與控制”原理，其中涉及的科學(xué)課程知識，屬于比較常識性的內(nèi)容，輸出反饋澆水電路知識是四年級科學(xué)中“簡單電路”的內(nèi)容。本主題的學(xué)習(xí)對象是六年級學(xué)生，因而筆者在向科學(xué)教師請教后，結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，與學(xué)生一起簡要復(fù)習(xí)串聯(lián)電路，將本主題活動重心放在綜合考慮植物澆水的影響因素、如何根據(jù)植物本身的習(xí)性等實際情況優(yōu)化智能植物澆水系統(tǒng)上。

基于建構(gòu)視角，凸顯“跨”的實效

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為學(xué)習(xí)過程不是學(xué)生被動地接受知識，應(yīng)是主動建構(gòu)知識，內(nèi)化為思維表征的過程，主張以學(xué)生為中心，鼓勵學(xué)生進(jìn)行批判性思維，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與動機(jī)等。因此，要求教師要有課程意識和新的課程觀，新的課程開發(fā)應(yīng)遵循三原則：①基于學(xué)生信息科技核心素養(yǎng)的培育要求；②基于學(xué)生基礎(chǔ)經(jīng)驗與社會生活的關(guān)聯(lián)度；③基于培養(yǎng)目標(biāo)的課程內(nèi)容的統(tǒng)整與結(jié)構(gòu)化。

1.真核心，落實立德樹人

信息科技學(xué)科的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)最終應(yīng)該落腳在新課標(biāo)的內(nèi)容知識點上，開展跨學(xué)科學(xué)習(xí)的重點在于思維和方法的整合，所跨的學(xué)科不一定必須涉及新的或極具專業(yè)性的知識，只要求以綜合的內(nèi)容和方式發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

2.真問題，倡導(dǎo)有效融合

當(dāng)前的教學(xué)關(guān)注學(xué)習(xí)的真實性，強(qiáng)調(diào)在真實情境下進(jìn)行跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)。首先，真實性的情境復(fù)雜，并擁有多種可能性，能夠引發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲；其次，真實問題的解決，使得學(xué)習(xí)更具現(xiàn)實意義，學(xué)生能更好地理解知識，進(jìn)而遷移應(yīng)用；最后，由于真實情境與理想預(yù)期存在差距，這就使得解決問題的過程與結(jié)果充滿不確定性，這種不確定性能更好地激發(fā)學(xué)生解決問題的能力和培養(yǎng)批判性思維。

3.真視角，符合學(xué)習(xí)邏輯

通過對新課標(biāo)中跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)案例進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)和剖析，解構(gòu)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動方案的設(shè)計思路、包含的結(jié)構(gòu)以及案例對應(yīng)的核心素養(yǎng)培養(yǎng)方向等，以達(dá)到對跨學(xué)科主題活動的內(nèi)容、活動形式和活動策略的有效選擇?？梢越梃bPBL項目式學(xué)習(xí)與STEAM創(chuàng)客活動的內(nèi)容選擇、組織形式及評價過程，設(shè)計跨學(xué)科主題活動，也可以聯(lián)合最近比較熱點的大單元整體教學(xué)。

新課標(biāo)強(qiáng)化信息科技的基礎(chǔ)性、實踐性和綜合性特點，以培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)與技能為目標(biāo)，需要系統(tǒng)設(shè)計學(xué)習(xí)活動以及創(chuàng)設(shè)自主、合作、探究的學(xué)習(xí)情境和知、情、意、行融合發(fā)展的成長環(huán)境，而開展跨學(xué)科主題化學(xué)習(xí)能夠較好地落實這一目標(biāo)。因此，開展小學(xué)信息科技跨學(xué)科主題活動設(shè)計與實踐，是一項非常有意義的工作。

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本文系福建省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2022年度立項課題“核心素養(yǎng)導(dǎo)向的小學(xué)信息科技跨學(xué)科主題活動的設(shè)計與實踐研究”（立項批準(zhǔn)號：FJJKZX22-748）部分研究成果。