信息科技教學(xué)中跨學(xué)科主題設(shè)計(jì)的實(shí)踐研究

王蕾 江蘇省南京市鼓樓區(qū)教師發(fā)展中心

教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)

隨著《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》的正式頒布，跨學(xué)科主題項(xiàng)目引起熱議。學(xué)科如何滲透？科學(xué)學(xué)科、信息技術(shù)學(xué)科、數(shù)學(xué)學(xué)科如何融合？在原有的群體性學(xué)科跨學(xué)科主題中，什么才是跨學(xué)科主題項(xiàng)目課程的典型特征？跨學(xué)科主題項(xiàng)目課程和基礎(chǔ)性學(xué)科有哪些關(guān)聯(lián)？班級(jí)授課中的課程，究竟該如何實(shí)施？

問(wèn)題分析

根據(jù)《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》的內(nèi)容，跨學(xué)科主題是一種學(xué)科整體構(gòu)建項(xiàng)目，融合了多項(xiàng)基礎(chǔ)學(xué)科的內(nèi)容，遴選科學(xué)原理和實(shí)踐應(yīng)用并重的課程內(nèi)容。通過(guò)遴選跨學(xué)科主題性認(rèn)知的方式，即通過(guò)選定一定的主題，展開(kāi)跨學(xué)科主題性認(rèn)知設(shè)計(jì)和跨學(xué)科主題實(shí)踐，最終完成既定跨學(xué)科主題的項(xiàng)目認(rèn)知任務(wù)。

●跨學(xué)科主題認(rèn)知設(shè)計(jì)的理論界定與特征分析

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》倡導(dǎo)真實(shí)性認(rèn)知?jiǎng)?chuàng)新教學(xué)方式，以真實(shí)問(wèn)題或項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷原理運(yùn)用過(guò)程、計(jì)算思維過(guò)程和數(shù)字化工具應(yīng)用過(guò)程，建構(gòu)知識(shí)，提升問(wèn)題解決能力?？鐚W(xué)科主題認(rèn)知設(shè)計(jì)主題選擇建立在廣泛的實(shí)證研究基礎(chǔ)之上，每一個(gè)策略均與認(rèn)知過(guò)程的基本類(lèi)型以及相應(yīng)的教學(xué)方法緊密聯(lián)系在一起。

與傳統(tǒng)的技能型基于問(wèn)題的認(rèn)知設(shè)計(jì)相比，跨學(xué)科主題認(rèn)知設(shè)計(jì)模式的特征包括：更關(guān)注指向能力發(fā)展的認(rèn)知任務(wù)；提供更多種類(lèi)的認(rèn)知任務(wù)，包括問(wèn)題生成、項(xiàng)目設(shè)置、案例分析、專(zhuān)業(yè)實(shí)踐等；更重視任務(wù)“社會(huì)化情境”的排序和“問(wèn)題導(dǎo)向式”的邏輯線。在跨學(xué)科主題教學(xué)設(shè)計(jì)課教學(xué)中，項(xiàng)目化架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于課堂教學(xué)的內(nèi)容是個(gè)性化的，學(xué)習(xí)過(guò)程采用分層性的方案，學(xué)習(xí)伙伴自主選擇，評(píng)價(jià)過(guò)程因人而異，每個(gè)學(xué)生可以在不同的層級(jí)上持續(xù)他們的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，為個(gè)體的發(fā)展提供助力。

●跨學(xué)科主題項(xiàng)目中教學(xué)的現(xiàn)狀與困境

跨學(xué)科主題項(xiàng)目教學(xué)的教育環(huán)境和認(rèn)知方式與傳統(tǒng)學(xué)科教學(xué)有著較大的區(qū)別，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)方式和進(jìn)程已經(jīng)成為自身認(rèn)知內(nèi)容的一部分。學(xué)生使用數(shù)字化工具、信息化手段等支持環(huán)境，構(gòu)建自身的認(rèn)知圖示。

在教學(xué)環(huán)境的限制及傳統(tǒng)學(xué)科的負(fù)遷移下，部分教師仍在沿用常規(guī)的普通學(xué)科的授課方式。跨學(xué)科主題項(xiàng)目教學(xué)處于新名詞承載舊面孔的尷尬狀態(tài)。

在理想的跨學(xué)科主題項(xiàng)目中，學(xué)生有一定的認(rèn)知需要，如與他人的合作、學(xué)中做與做中學(xué)的有機(jī)結(jié)合、實(shí)現(xiàn)想法、數(shù)字閱讀等?？鐚W(xué)科主題認(rèn)知設(shè)計(jì)可以滿足學(xué)生的要求，幫助其提升認(rèn)知層次，保障認(rèn)知效能。因此，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的深度融合，需構(gòu)建“以認(rèn)知者為中心”的跨學(xué)科主題課堂，為師生構(gòu)建溝通平臺(tái)和認(rèn)知支架工具、認(rèn)知腳手架，讓學(xué)生參與體驗(yàn)式的自主、互動(dòng)、探究的跨學(xué)科主題認(rèn)知過(guò)程。

●跨學(xué)科主題認(rèn)知設(shè)計(jì)的教學(xué)策略

策略一：完整的項(xiàng)目邏輯線

跨學(xué)科主題認(rèn)知設(shè)計(jì)的第一種策略為跨學(xué)科主題定向活動(dòng)，即師生共同確定跨學(xué)科主題。首先，確定本課的項(xiàng)目邏輯線，繪制認(rèn)知地圖；其次，由教師引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展小組討論，澄清模糊概念、界定問(wèn)題、嘗試提供解釋、草擬解決方案；再次，列出認(rèn)知要點(diǎn)。通過(guò)對(duì)認(rèn)知內(nèi)容的設(shè)計(jì)，保障認(rèn)知過(guò)程的指向性，為學(xué)生建立良性的邏輯思維。

（1）原設(shè)計(jì)

《校園里的熱帶植物園》是跨學(xué)科主題課程的項(xiàng)目，常規(guī)的教學(xué)，一般沿用溫濕度傳感器原理說(shuō)明→典型溫濕度觀察→練習(xí)搭建智能溫濕度→作品發(fā)布→評(píng)價(jià)與調(diào)整這一等過(guò)程。在教學(xué)流程中，科學(xué)學(xué)科的特征較為明顯，關(guān)注串聯(lián)溫濕度的原理介紹，將能否點(diǎn)亮溫濕度作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。但是，深思其中的認(rèn)知過(guò)程，學(xué)生只進(jìn)行了溫濕度知識(shí)的簡(jiǎn)單認(rèn)知，其并未成為一個(gè)完整意義上的跨學(xué)科主題項(xiàng)目。

（2）思考焦點(diǎn)

留意以上過(guò)程，技能型痕跡顯性，跨學(xué)科主題項(xiàng)目因素不足，學(xué)生缺乏必要的認(rèn)知定向。學(xué)生是為認(rèn)知溫濕度而搭建，并非為搭建作品而認(rèn)知溫濕度。因此，此種傳統(tǒng)的認(rèn)知方式缺少跨學(xué)科主題定向環(huán)節(jié)，整體教學(xué)過(guò)程乏善可陳。

（3）改進(jìn)型設(shè)計(jì)

在基于跨學(xué)科主題認(rèn)知設(shè)計(jì)的過(guò)程中，《校園里的熱帶植物園》一課將進(jìn)行更有指向性的設(shè)計(jì)過(guò)程，建議設(shè)計(jì)如下。

導(dǎo)入部分：教師提供校園里智能熱帶園的照片和視頻，讓學(xué)生感受亞熱帶中的熱帶植物園的植物種類(lèi)。

引發(fā)思考：如何構(gòu)建具有保護(hù)性的熱帶植物生活環(huán)境作品。

學(xué)生跨學(xué)科主題：分小組合作，提出創(chuàng)作思路。

預(yù)設(shè)1：植物寶寶愛(ài)睡覺(jué)——溫度可宜。

預(yù)設(shè)2：花朵寶寶愛(ài)生長(zhǎng)——濕度恰當(dāng)。

預(yù)設(shè)3：果實(shí)寶寶愛(ài)甜美——PM2.5可控。

預(yù)設(shè)N：……

提出主題：以小組為單位，確定主題，繪制思維導(dǎo)圖。

小組分工：成員定位，確定各自在組內(nèi)的身份和任務(wù)。

認(rèn)知定向：分解認(rèn)知內(nèi)容，找出具體認(rèn)知點(diǎn)（溫濕度基礎(chǔ)知識(shí)、開(kāi)關(guān)按鍵、串聯(lián)溫濕度等）。

跨學(xué)科主題實(shí)施：根據(jù)自身需求，實(shí)施認(rèn)知行為。

交流評(píng)價(jià)：各小組交流跨學(xué)科主題成果，對(duì)照任務(wù)目標(biāo)，考查認(rèn)知目標(biāo)的達(dá)成率。

反思調(diào)整：依據(jù)評(píng)價(jià)情況，調(diào)整定位，為后續(xù)認(rèn)知打下基礎(chǔ)。

教學(xué)評(píng)析：在以上的跨學(xué)科主題認(rèn)知設(shè)計(jì)中，學(xué)生不再拘泥于某一個(gè)學(xué)科的具體知識(shí)，而是發(fā)揮主觀能動(dòng)性，通過(guò)對(duì)認(rèn)知目標(biāo)的定位、認(rèn)知伙伴的定位、認(rèn)知項(xiàng)目的定位、組內(nèi)合作的定位，形成完整的系列認(rèn)知框架。教師成為學(xué)生的協(xié)同者，對(duì)各級(jí)定位進(jìn)行必要的指導(dǎo)，與其共同合理完成認(rèn)知過(guò)程。

策略二：技術(shù)賦能下的自主認(rèn)知

跨學(xué)科主題認(rèn)知設(shè)計(jì)的第二種策略為構(gòu)建良好的技術(shù)賦能的認(rèn)知環(huán)境，借助適宜的技術(shù)賦能工具，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自主認(rèn)知?？鐚W(xué)科主題項(xiàng)目課程重視融合性的整體教學(xué)效能。在基于跨學(xué)科主題認(rèn)知設(shè)計(jì)的教學(xué)中，環(huán)境的支持是幫助學(xué)生進(jìn)行全息認(rèn)知的重要維度，根據(jù)前一策略的認(rèn)知指向，進(jìn)行有針對(duì)性的自主環(huán)境構(gòu)建，并據(jù)此開(kāi)展泛在性的深度認(rèn)知。

（1）原設(shè)計(jì)

《名畫(huà)動(dòng)起來(lái)》是跨學(xué)科主題項(xiàng)目課程，要求在1～2課時(shí)的范圍內(nèi)，創(chuàng)作相應(yīng)的信息化作品。常規(guī)的教學(xué)思路如下：教師演示動(dòng)態(tài)名畫(huà)的搭建方式→講解動(dòng)作程序腳本的原理→介紹相關(guān)程序模塊的搭建→學(xué)生創(chuàng)作固件部分→學(xué)生搭建程序腳本→合成硬軟件→調(diào)試作品→教師小結(jié)。

（2）思考焦點(diǎn)

由以上過(guò)程可知，信息技術(shù)學(xué)科的特征突出，重視機(jī)器語(yǔ)言和算法編程，以程序概念的介紹和語(yǔ)句編寫(xiě)為重點(diǎn)內(nèi)容。但是作為跨學(xué)科主題項(xiàng)目課程，顯然本課的關(guān)注點(diǎn)是不全面的，缺乏關(guān)于路燈結(jié)構(gòu)的內(nèi)容認(rèn)知，學(xué)生缺乏必要的應(yīng)景性生活常識(shí)需求，所以教學(xué)過(guò)程較為單調(diào)。

（3）改進(jìn)型設(shè)計(jì)

在基于跨學(xué)科主題認(rèn)知設(shè)計(jì)的《名畫(huà)動(dòng)起來(lái)》一課中，可以進(jìn)行適宜的教學(xué)環(huán)境的供給、認(rèn)知工具的支持，讓學(xué)生能夠在力學(xué)、工程學(xué)、創(chuàng)客項(xiàng)目中得到跨學(xué)科主題能力的提升。教學(xué)建議如下。

教學(xué)環(huán)境：創(chuàng)客類(lèi)實(shí)驗(yàn)室、配有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)及移動(dòng)終端的投屏設(shè)備。

教學(xué)工具：PAD或智能手機(jī)。

教學(xué)軟件：可穿戴型智能設(shè)備。

認(rèn)知過(guò)程：

導(dǎo)入：教師播放全息影像，將學(xué)生帶入《清明上河圖》的優(yōu)美意境中。

師：當(dāng)你賞宋朝市集街景時(shí)，你想看到什么？你能看到什么？

生：夜晚美麗的宋朝市集街景、路燈下來(lái)往的人群、林間小道上行走的商販。

師：要想看到以上景象，需要哪些條件？

生1：隨時(shí)了解動(dòng)作路徑。

生2：通過(guò)光照度調(diào)節(jié)動(dòng)作的幅度。

生3：變化畫(huà)面的光照。

小結(jié)：監(jiān)控自然照度、控制燈光照度、調(diào)節(jié)燈光顏色……

小組合作：角色1→通過(guò)移動(dòng)終端上的編程平臺(tái)，搭建相關(guān)程序腳本。角色2→根據(jù)個(gè)性化平臺(tái)上的指引，搭建硬件結(jié)構(gòu)。

師生共建：教師組織學(xué)生商議硬件結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固程度，利用移動(dòng)終端投屏，展示各組作品，組織測(cè)試，觀察結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)固、是否符合環(huán)境要求。

建模仿真：將已經(jīng)完成的結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真投射，觀察其是否能夠正常達(dá)到跨學(xué)科主題要求。

融合任務(wù)：軟硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行整合，在真實(shí)的環(huán)境下，進(jìn)行設(shè)備的調(diào)試，觀察其效能。

反思提升：各組依據(jù)實(shí)際情況，調(diào)整作品。

評(píng)價(jià)總結(jié)：組織評(píng)選，借助穿戴智能進(jìn)行服裝秀，選出獲獎(jiǎng)作品。

教學(xué)評(píng)析：以上的認(rèn)知設(shè)計(jì)，將力學(xué)、工程學(xué)、仿真技術(shù)、編程技術(shù)進(jìn)行了有效的融合。在“名畫(huà)動(dòng)起來(lái)”的主題涵蓋下，進(jìn)行卓有成效的多重組合：力學(xué)知識(shí)幫助學(xué)生搭建適宜的古代市集面貌；工程學(xué)安排跨學(xué)科主題流程，仿真技術(shù)提供了多維度的初步測(cè)試，保障了認(rèn)知效能。

策略三：動(dòng)態(tài)考察評(píng)估與驗(yàn)證

跨學(xué)科主題認(rèn)知設(shè)計(jì)的第三種策略為動(dòng)態(tài)考察評(píng)估與驗(yàn)證學(xué)生的認(rèn)知達(dá)成度，即通過(guò)多維度的評(píng)價(jià)，不斷地對(duì)認(rèn)知過(guò)程進(jìn)行考察，驗(yàn)證其是否進(jìn)行了與第一策略指向的內(nèi)容相吻合的認(rèn)知過(guò)程。

（1）原設(shè)計(jì)

在中小學(xué)跨學(xué)科主題項(xiàng)目課程中，“紅旗飄飄”是主旋律內(nèi)容。該課與道德與法治學(xué)科融合，讓學(xué)生制作富有創(chuàng)意的各類(lèi)紅旗，完成列隊(duì)站紅姿的實(shí)踐互動(dòng)活動(dòng)。在跨學(xué)科主題項(xiàng)目中，該課有著一定的程式，可循的認(rèn)知設(shè)計(jì)如下：智能上繪制紅旗樣稿→木鋸或電鋸切割材料→膠槍連接結(jié)構(gòu)件→嘗試列隊(duì)站紅姿→修改作品。

（2）思考焦點(diǎn)

以上的設(shè)計(jì)是以技術(shù)為主，思想性和主流性不足，因此其設(shè)計(jì)的深度和新意不足。學(xué)生多操作、少思考，教師沒(méi)有提供及時(shí)的評(píng)價(jià)建議，因此沒(méi)有達(dá)到跨學(xué)科主題項(xiàng)目跨學(xué)科主題認(rèn)知的目的。

（3）改進(jìn)型設(shè)計(jì)

在基于跨學(xué)科主題性認(rèn)知設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可將該課進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的改良，以促進(jìn)學(xué)生的跨學(xué)科主題性能力的提升。教學(xué)建議如下。

玩一玩：帶著學(xué)生模擬搭建紅旗。

想一想：紅旗是如何隨風(fēng)飄揚(yáng)的？

畫(huà)一畫(huà)：畫(huà)出紅旗的結(jié)構(gòu)圖（教師判斷結(jié)構(gòu)是否合理，并提出改進(jìn)意見(jiàn)）。

試一試：用積木類(lèi)創(chuàng)客套件搭建紅旗（小組成員判斷積木使用是否恰當(dāng)）。

用一用：將已經(jīng)完成的紅旗與風(fēng)動(dòng)傳感器相連（教師判斷其傳感器的選擇是否合適）。

學(xué)一學(xué)：下載半成品腳本，調(diào)試紅旗（小組間相互評(píng)測(cè)紅旗的效果）。

教學(xué)評(píng)析：以上的認(rèn)知設(shè)計(jì)淡化了腳本的編寫(xiě)，突出了搭建過(guò)程的優(yōu)化，讓學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，不斷反思自己的作品，提升跨學(xué)科主題認(rèn)知能力。

策略四：認(rèn)知效能的閉環(huán)降維

跨學(xué)科主題認(rèn)知設(shè)計(jì)的第四種策略為閉環(huán)提供過(guò)程體驗(yàn)，降低技術(shù)難度符合學(xué)生認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)。提升認(rèn)知效能，即運(yùn)用多種認(rèn)知手段，幫助學(xué)生最大程度地挖掘認(rèn)知潛能、拓展認(rèn)知廣度、加深認(rèn)知深度，以完成認(rèn)知過(guò)程的優(yōu)化。

（1）原設(shè)計(jì)

“神舟N號(hào)”是跨學(xué)科主題項(xiàng)目中的常見(jiàn)主題之一，該課與科學(xué)學(xué)科和物理學(xué)科融合，常見(jiàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)一般沿用以下的流程：視頻介紹探月車(chē)（如月球車(chē)）→搭建探月車(chē)（科學(xué)課用木器、信息課用積木件）→編寫(xiě)程序→模擬探月車(chē)。

（2）思考焦點(diǎn)

從以上的設(shè)計(jì)中不難看出，原本較為有趣的內(nèi)容變得枯燥乏味，使得學(xué)生對(duì)探月的主題意興闌珊，沒(méi)有興奮點(diǎn)。本課的項(xiàng)目主題和認(rèn)知內(nèi)容契合度不高，因此需要調(diào)整。

（3）改進(jìn)型設(shè)計(jì)

在基于跨學(xué)科主題認(rèn)知設(shè)計(jì)的《神舟N號(hào)》中，教師將探月的科學(xué)學(xué)科主題進(jìn)行深度挖掘，借助信息化的工具，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)適宜的認(rèn)知方式，提升認(rèn)知效能。建議過(guò)程如下。

互動(dòng)引導(dǎo)：神舟N號(hào)升級(jí)了什么？

問(wèn)卷調(diào)查：借助問(wèn)卷星等便捷的通信工具，進(jìn)行有關(guān)探月工程主題的調(diào)查。

個(gè)性認(rèn)知：

認(rèn)知1——工程思維：對(duì)探月飛船結(jié)構(gòu)好奇的組→進(jìn)行有關(guān)飛船歷史和結(jié)構(gòu)的分析，可用演示文稿或電子報(bào)刊或H5實(shí)現(xiàn)。

認(rèn)知2——邏輯思維：對(duì)飛船避障有興趣的組→進(jìn)行有關(guān)紅外線傳感器和超聲波傳感器的認(rèn)知，可搭建探月小車(chē)、虛擬引導(dǎo)器等。

認(rèn)知3——?jiǎng)?chuàng)新思維：對(duì)探月行動(dòng)有探究欲望的組→進(jìn)行有關(guān)跨學(xué)科主題流程的組合，可利用思維導(dǎo)圖、在線腦圖等工具。

學(xué)生競(jìng)賽：組織同類(lèi)型的項(xiàng)目進(jìn)行展示擂臺(tái)，通過(guò)學(xué)生的視角，反饋認(rèn)知結(jié)果。

師生提煉：教師給出提升意見(jiàn)，幫助各組完善作品。

教學(xué)評(píng)析：在以上的認(rèn)知設(shè)計(jì)中，認(rèn)知主題和認(rèn)知對(duì)象均由學(xué)生提出，他們根據(jù)自我的認(rèn)知需要，提出任務(wù)達(dá)成目標(biāo)，實(shí)施操作行為。該認(rèn)知設(shè)計(jì)采用開(kāi)放式的形式，給學(xué)生充分的個(gè)性化訂制計(jì)劃，發(fā)揮其主觀能動(dòng)性，對(duì)認(rèn)知內(nèi)容進(jìn)行意義認(rèn)知，符合跨學(xué)科主題項(xiàng)目課程的要求。

●跨學(xué)科主題項(xiàng)目中跨學(xué)科主題認(rèn)知設(shè)計(jì)的關(guān)注點(diǎn)

基于跨學(xué)科主題認(rèn)知設(shè)計(jì)的信息科技學(xué)科項(xiàng)目，關(guān)注學(xué)生多維度素養(yǎng)的提升，具有構(gòu)建跨學(xué)科主題能力的重要意義。在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，務(wù)必關(guān)注以下問(wèn)題：

首先，有機(jī)選擇認(rèn)知設(shè)計(jì)的策略?？鐚W(xué)科主題性認(rèn)知設(shè)計(jì)的四種策略，既可以組合使用，也可以根據(jù)課程情況進(jìn)行必要的整合和區(qū)分，以期達(dá)到更為理想的教學(xué)效果。

其次，認(rèn)知設(shè)計(jì)的大、小主題選擇?？鐚W(xué)科主題性認(rèn)知設(shè)計(jì)的主題有范圍的區(qū)別，既有課時(shí)較多的大主題，也有短時(shí)間內(nèi)可做完的小主題。大、小主題的選擇應(yīng)該適應(yīng)不同的認(rèn)知對(duì)象、認(rèn)知環(huán)境和小組成員，采用適宜的形式，確保作品的可達(dá)成。

最后，跨學(xué)科主題項(xiàng)目的彈性范疇?？鐚W(xué)科主題性認(rèn)知設(shè)計(jì)相對(duì)于問(wèn)題導(dǎo)向設(shè)計(jì)而言，更加注重項(xiàng)目的跨學(xué)科主題性和整體性，強(qiáng)調(diào)學(xué)生多種素養(yǎng)的提升。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)給予學(xué)生多種能力的鍛煉機(jī)會(huì)，幫助其構(gòu)建完整的作品創(chuàng)作思路。