秦晶

摘要：本文依據(jù)《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版） 》要求，針對(duì)課題組研究需要，在南京江北新區(qū)幾所具有代表性的聯(lián)合校開(kāi)展了跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)應(yīng)用于信息科技課堂的實(shí)踐研究，同時(shí)對(duì)計(jì)算思維能力展開(kāi)調(diào)查，驗(yàn)證了跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)對(duì)計(jì)算思維培養(yǎng)的有效性。

關(guān)鍵詞：跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)；計(jì)算思維能力；調(diào)查

中圖分類(lèi)號(hào)：G434 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?論文編號(hào)：1674-2117（2024）11-0005-04

引言

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“新課標(biāo)”）明確要求要提倡素養(yǎng)導(dǎo)向的評(píng)價(jià)體系，信息科技課程學(xué)生核心素養(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，計(jì)算思維是評(píng)價(jià)體系中的核心素養(yǎng)之一，如何正確理解它的含義并將其滲透到平時(shí)的教學(xué)中，以及有效評(píng)價(jià)學(xué)生計(jì)算思維能力，是一線教師面臨的難點(diǎn)問(wèn)題。因此，本課題組通過(guò)聯(lián)合校教研合作的方式開(kāi)展了一系列跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)研究，形成了一部分跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)案例，并在課題組成員所在的聯(lián)合校中進(jìn)行推廣應(yīng)用，希望能夠促進(jìn)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)對(duì)計(jì)算思維的培養(yǎng)。

跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)實(shí)施背景

本研究主要從轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式入手，通過(guò)在信息科技課堂中開(kāi)展一系列跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)來(lái)提升學(xué)生的計(jì)算思維。從這個(gè)問(wèn)題出發(fā)，課題組主要想解決以下兩個(gè)具體的問(wèn)題：一是如何基于新課標(biāo)，結(jié)合學(xué)情分析，從主題、目標(biāo)、內(nèi)容、活動(dòng)和評(píng)價(jià)方面構(gòu)建指向計(jì)算思維培養(yǎng)的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)，并將跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)應(yīng)用到信息科技的課堂學(xué)習(xí)中？二是從實(shí)驗(yàn)研究視角出發(fā)，驗(yàn)證本課題組設(shè)計(jì)的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)對(duì)小學(xué)生計(jì)算思維能力培養(yǎng)是否有效？

目前，對(duì)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的研究主要分為理論研究和實(shí)踐研究?jī)蓚€(gè)層面：理論研究主要是探討跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的概念、分類(lèi)以及模型；實(shí)踐研究主要集中在跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)與實(shí)施路徑兩方面。從已有研究來(lái)看，對(duì)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的研究還比較分散，但也為本研究厘清跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的內(nèi)涵奠定了基礎(chǔ)。

另外，計(jì)算思維培養(yǎng)的相關(guān)文獻(xiàn)表明，我國(guó)對(duì)計(jì)算思維的培養(yǎng)從幼兒階段就已開(kāi)始，在幼兒階段采用可編程的教育機(jī)器人進(jìn)行培養(yǎng)，這種教育機(jī)器人的編程非常簡(jiǎn)單，起到計(jì)算思維啟蒙與初步培養(yǎng)的作用；小學(xué)階段多用圖形化編程工具培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，也有利用實(shí)物編程進(jìn)行計(jì)算思維培養(yǎng)，在鍛煉動(dòng)手操作能力的同時(shí)培養(yǎng)計(jì)算思維；在初高中以及大學(xué)階段多采用Python、C語(yǔ)言、C++等進(jìn)行思維訓(xùn)練，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維?；莨Ы〉热嘶趪?guó)內(nèi)外14種評(píng)價(jià)工具的比較分析，將計(jì)算思維的評(píng)價(jià)工具分為基于試題的評(píng)價(jià)、基于量表的評(píng)價(jià)、基于編程任務(wù)的評(píng)價(jià)以及基于系統(tǒng)環(huán)境的評(píng)價(jià)四類(lèi)，為本課題計(jì)算思維能力的測(cè)評(píng)提供了有力依據(jù)。

因此，課題組開(kāi)展了學(xué)生計(jì)算思維能力的調(diào)查，旨在為整個(gè)課題研究提供數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)這是對(duì)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)運(yùn)用于信息科技課堂教學(xué)以及計(jì)算思維培養(yǎng)有效性的實(shí)踐驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)搜集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，找出了跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)存在不足，便于及時(shí)修改調(diào)整。

跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)實(shí)施路徑

課題組通過(guò)聯(lián)合校教研合作的方式開(kāi)展研究，課前教師一起協(xié)作備課，設(shè)計(jì)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)應(yīng)用于信息科技課堂的教學(xué)，在每一個(gè)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)結(jié)束后教師們一起總結(jié)與反思，針對(duì)本次需要改進(jìn)的地方提出改進(jìn)策略，進(jìn)而應(yīng)用于下一個(gè)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)中。具體的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)實(shí)施路徑包含兩個(gè)方面。

一是從實(shí)施跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)的教師出發(fā)，以信息科技教師為主、其他學(xué)科教師為輔，實(shí)施跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)。例如，在蘇科版信息科技三年級(jí)上冊(cè)“用好數(shù)字設(shè)備”單元中，首先，教師設(shè)計(jì)生活中一個(gè)又一個(gè)用到數(shù)字設(shè)備的場(chǎng)景，引入主題，讓學(xué)生在感受數(shù)字設(shè)備給生活帶來(lái)便利的同時(shí)認(rèn)識(shí)數(shù)字設(shè)備；其次，讓學(xué)生歸納出這些數(shù)字設(shè)備的特征，在歸納分析的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維；再次，讓學(xué)生選擇一種數(shù)字設(shè)備，從使用方法、適用場(chǎng)景、注意事項(xiàng)等方面進(jìn)行探究并分享；最后，以介紹“我最?lèi)?ài)的老師”為例，要求學(xué)生分小組自主選擇數(shù)字設(shè)備進(jìn)行介紹，在團(tuán)隊(duì)合作的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。在該實(shí)施路徑中，信息科技教師在整個(gè)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)中占據(jù)主導(dǎo)地位，會(huì)跨越其他學(xué)科的內(nèi)容，但其他學(xué)科的內(nèi)容也是由信息科技教師在課堂上講授指導(dǎo)。

二是從跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)的形式出發(fā)，以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)為主，在規(guī)劃好項(xiàng)目活動(dòng)方案的前提下跨越其他學(xué)科的知識(shí)內(nèi)容。各科教師首先確定跨學(xué)科主題跨越學(xué)科的種類(lèi)，然后在各自的學(xué)科教學(xué)中融入跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的內(nèi)容，分工完成本跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的任務(wù)，最終在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成主題的教學(xué)。例如，在開(kāi)展有關(guān)“空氣”的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)，教師首先要根據(jù)主題確認(rèn)學(xué)習(xí)的方向，如“空氣的性質(zhì)”“空氣的作用”“空氣污染”等，確定之后分析可能涉及的其他學(xué)科的知識(shí)，其他學(xué)科的教師再進(jìn)行任務(wù)分工。在這種實(shí)施路徑中，信息科技學(xué)科與其他學(xué)科的關(guān)系是平行關(guān)系，并在各個(gè)學(xué)科的課堂教學(xué)中滲透跨學(xué)科主題“空氣”的相關(guān)知識(shí)，如：地理教師結(jié)合地理知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生深化對(duì)“空氣的作用”“空氣的性質(zhì)”的理解；勞動(dòng)教師圍繞“空氣”主題制作相關(guān)作品，在信息科技課堂中通過(guò)最后結(jié)題展示的PPT進(jìn)行講授……當(dāng)各學(xué)科的課堂教學(xué)內(nèi)容完成后，這個(gè)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)也就完成了，最后進(jìn)行的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的結(jié)題匯報(bào)，則標(biāo)志著學(xué)生們完成了“空氣”這個(gè)跨學(xué)科主題的學(xué)習(xí)。

跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)實(shí)踐調(diào)查

在開(kāi)展了一段時(shí)間的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)后，課題組采用問(wèn)卷調(diào)查的形式對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組進(jìn)行調(diào)查，了解跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)對(duì)計(jì)算思維培養(yǎng)的作用。課題組采用SPSS進(jìn)行了前后測(cè)顯著性差異分析以及配對(duì)樣本t檢驗(yàn)。經(jīng)過(guò)前后兩輪問(wèn)卷的發(fā)放進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集，最終回收496份有效問(wèn)卷，其中前測(cè)和后測(cè)均248份。調(diào)查問(wèn)卷共設(shè)計(jì)了29個(gè)問(wèn)題，從創(chuàng)造力、算法思維、合作學(xué)習(xí)、問(wèn)題解決能力與批判性思維五方面了解學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)情況。其中創(chuàng)造力維度設(shè)置了對(duì)問(wèn)題探究的好奇心等6個(gè)問(wèn)題，算法思維維度設(shè)置了對(duì)數(shù)學(xué)運(yùn)算過(guò)程的喜愛(ài)程度等6個(gè)問(wèn)題，合作學(xué)習(xí)維度設(shè)置了對(duì)小組成員一起體驗(yàn)合作學(xué)習(xí)的接受度等4個(gè)問(wèn)題，問(wèn)題解決能力維度設(shè)置了是否能將問(wèn)題或任務(wù)分解成容易處理的不同部分等7個(gè)問(wèn)題，批判性思維維度設(shè)置了是否愿意學(xué)習(xí)具有挑戰(zhàn)性的事情等6個(gè)問(wèn)題。

1.學(xué)生計(jì)算思維前后測(cè)配對(duì)樣本的描述統(tǒng)計(jì)分析

為了判斷學(xué)生在進(jìn)行跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)后計(jì)算思維是否發(fā)生顯著變化，課題組對(duì)計(jì)算思維能力調(diào)查問(wèn)卷前后測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了配對(duì)樣本檢測(cè)。

由前后測(cè)數(shù)據(jù)可知，計(jì)算思維能力問(wèn)卷前測(cè)的平均值為106.21，后測(cè)為117.95，后測(cè)比前測(cè)高出11.74，后測(cè)成績(jī)高于前測(cè)，后測(cè)標(biāo)準(zhǔn)差為17.554，前測(cè)標(biāo)準(zhǔn)差為19.991，后測(cè)明顯低于前測(cè)。以上數(shù)據(jù)說(shuō)明，在學(xué)生進(jìn)行跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)后，計(jì)算思維能力有所提升，內(nèi)部離散程度有所降低。同時(shí)，學(xué)生計(jì)算思維前后測(cè)問(wèn)卷之間的相關(guān)系數(shù)為0.93（P＞0.7），顯著性水平為 0.0144（P＜0.05），說(shuō)明學(xué)生問(wèn)卷前后測(cè)之間有顯著相關(guān)性。

另外，對(duì)學(xué)生計(jì)算思維前后測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行配對(duì)樣本t檢驗(yàn)的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，學(xué)生前后測(cè)問(wèn)卷均值為-11.736，標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.609，標(biāo)準(zhǔn)誤差為25.348，顯著性為0.000（P＜0.05），說(shuō)明學(xué)生在進(jìn)行跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)前后計(jì)算思維存在顯著差異。

2.計(jì)算思維調(diào)查問(wèn)卷前后測(cè)各個(gè)維度數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析

可以看出，在學(xué)生進(jìn)行跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)后，各維度的均值相較于前測(cè)都有明顯提升，創(chuàng)造力維度后測(cè)平均值比前測(cè)平均值高出了1.785，合作能力維度后測(cè)平均值比前測(cè)平均值高出1.542，批判性思維后測(cè)平均值比前測(cè)平均值高出2.801，算法思維后測(cè)平均值比前測(cè)平均值高出2.542，問(wèn)題解決能力后測(cè)平均值比前測(cè)平均值高出3.099，說(shuō)明學(xué)生經(jīng)過(guò)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)后各個(gè)維度的能力都得到提升，其中問(wèn)題解決能力的提升效果更顯著。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)誤差的分析可以得知，每個(gè)維度后測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)誤差均小于前測(cè)，說(shuō)明數(shù)據(jù)的可靠性在跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)實(shí)施后更高。

3.計(jì)算思維各維度的配對(duì)樣本t檢驗(yàn)

數(shù)據(jù)顯示，創(chuàng)造力、合作能力、批判性思維、算法思維、問(wèn)題解決能力五個(gè)維度的前后測(cè)配對(duì)樣本相關(guān)性分別為0.803、0.981、0.741、0.778、0.739，它們均大于0.7，表明計(jì)算思維的五個(gè)維度前后測(cè)間具有相關(guān)性。

由問(wèn)卷各個(gè)維度前后測(cè)數(shù)據(jù)的配對(duì)樣本t檢驗(yàn)結(jié)果可知，學(xué)生在創(chuàng)造力、合作能力、批判性思維、算法思維、問(wèn)題解決能力五個(gè)維度的顯著性均為0.00（P＜0.05），表明前后測(cè)平均值具有顯著差異性，說(shuō)明實(shí)施跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)前后學(xué)生在計(jì)算思維的各個(gè)維度上已經(jīng)發(fā)生了顯著變化。

結(jié)論與建議

1.結(jié)論

（1）跨學(xué)科主題教學(xué)方式比傳統(tǒng)教學(xué)方式更受學(xué)生歡迎

通過(guò)課堂觀察、課堂作品呈現(xiàn)、學(xué)習(xí)任務(wù)單以及學(xué)生課后的表現(xiàn)可知，學(xué)生在跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)中能夠更大方地表達(dá)自己的想法，課堂發(fā)言也更積極，同時(shí)在調(diào)查問(wèn)卷的填寫(xiě)中也更加配合。調(diào)查問(wèn)卷總分后測(cè)的均值比前測(cè)均值大，說(shuō)明學(xué)生在進(jìn)行跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)后不僅提升了能力，而且更愿意學(xué)習(xí)了。同時(shí)，跨學(xué)科主題教學(xué)方式容易讓學(xué)生在課堂中展現(xiàn)出自己平時(shí)不易被發(fā)現(xiàn)的能力與知識(shí)，從不同角度提升了學(xué)生的自信心，從而讓學(xué)生更加喜歡跨學(xué)科主題教學(xué)方式，以此形成良性循環(huán)。

（2）跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)能有效促進(jìn)小學(xué)生的計(jì)算思維培養(yǎng)

從學(xué)生提交的作品以及調(diào)查問(wèn)卷的數(shù)據(jù)分析可知，課題組設(shè)計(jì)的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。同時(shí)，問(wèn)卷數(shù)據(jù)也表明，在跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)中，學(xué)生在每一個(gè)問(wèn)題解決過(guò)程中都需要將問(wèn)題進(jìn)行抽象和分解，先抓住解決問(wèn)題的核心，然后再去解決問(wèn)題，問(wèn)題解決能力顯著提升。

2.建議

（1）跨學(xué)科主題需要進(jìn)行二級(jí)主題的細(xì)化分解

本次行動(dòng)研究中的跨學(xué)科主題均來(lái)自新課標(biāo)，在實(shí)施的過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)，目前新課標(biāo)中的跨學(xué)科主題內(nèi)容跨度偏大，如“在線學(xué)習(xí)小能手”“自我管理小管家”。而“自我管理小管家”主題其實(shí)還可以細(xì)分成多個(gè)自我管理的小主題，如時(shí)間上的自我管理、學(xué)習(xí)中的自我管理、行為習(xí)慣上的自我管理等，在每一個(gè)小主題下再進(jìn)行跨學(xué)科活動(dòng)方案的設(shè)計(jì)，這樣不僅可以解決跨學(xué)科主題數(shù)量少的問(wèn)題，而且還能對(duì)每一個(gè)主題進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。所以在后續(xù)的研究中，課題組需要對(duì)已有的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)進(jìn)行深入研究，進(jìn)行二級(jí)主題的細(xì)化分解，形成1～6年級(jí)完整的跨學(xué)科主題課程圖。

（2）跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)情境需要更小更細(xì)致

在對(duì)已有跨學(xué)科主題進(jìn)行二級(jí)主題細(xì)化的同時(shí)，需要將每次創(chuàng)設(shè)的真實(shí)情境再細(xì)化，方便學(xué)生能夠更好地將學(xué)到的知識(shí)與技能遷移到真實(shí)生活問(wèn)題的解決中。例如，在“自我管理小管家”中，在將主題進(jìn)行二級(jí)主題的細(xì)化后，在“學(xué)習(xí)中的自我管理”主題下，需要給學(xué)生提供各種各樣精確的學(xué)習(xí)場(chǎng)景，如在班級(jí)的學(xué)習(xí)場(chǎng)景下應(yīng)如何自我管理，在學(xué)校自習(xí)時(shí)應(yīng)如何自我管理，在學(xué)校圖書(shū)館學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)如何自我管理，在聽(tīng)講座、查找資料時(shí)或者小組合作學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)如何自我管理等，探究在這些場(chǎng)景下如何進(jìn)行自我管理。

（3）跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)需要進(jìn)行分類(lèi)整理

課題組目前的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)是依據(jù)每一個(gè)跨學(xué)科主題進(jìn)行設(shè)計(jì)的，只考慮了主題的需要，教師在實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)目前的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)比較分散，缺乏系統(tǒng)性。所以，課題組在后續(xù)需要對(duì)活動(dòng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分類(lèi)整理，針對(duì)不同的跨學(xué)科知識(shí)利用不同類(lèi)型的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行學(xué)習(xí)，以此形成跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，方便一線教師對(duì)照不同的跨學(xué)科知識(shí)直接選用不同的跨學(xué)科主題活動(dòng)進(jìn)行教學(xué)。

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本文為江蘇省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2023年度立項(xiàng)專(zhuān)項(xiàng)課題“跨學(xué)科主題活動(dòng)培養(yǎng)小學(xué)生計(jì)算思維的教學(xué)策略研究”（批準(zhǔn)號(hào)：C/2023/03/63）、南京市中小學(xué)教學(xué)研究第十五期立項(xiàng)課題“小學(xué)信息科技跨學(xué)科主題活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的行動(dòng)研究”（批準(zhǔn)號(hào)：2023NJJK15-L26）研究成果。