信息科技課程跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)案例設(shè)計與思考

浦丕志

（沈陽市和平區(qū)教育研究中心）

2022年4月21日，教育部公布了《義務(wù)教育課程方案（2022年版）》和《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)”），將在2022年秋季學(xué)期實行，反映出國家高度重視義務(wù)教育階段的信息科技課程。信息科技課程第一次列入國家課程，三到八年級獨立開設(shè)信息科技課程，注重銜接和九年一體化設(shè)計，課程中設(shè)置跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)，引起了廣大師生和家長的關(guān)注。

我國要建設(shè)“網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國、數(shù)字中國、智慧社會”，提出中國數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略和數(shù)字經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展的要求。全民數(shù)字素養(yǎng)與技能的提升，要從青少年抓起，中小學(xué)校是青少年數(shù)字素養(yǎng)與技能培養(yǎng)的主陣地，義務(wù)教育階段信息科技課程是學(xué)校數(shù)字素養(yǎng)與技能教育的核心載體。作為教師，研讀、落實課標(biāo)，特別是跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)在新課程中的實施，是學(xué)習(xí)和教學(xué)實踐相結(jié)合的緊迫任務(wù)。

一、新課標(biāo)中跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的描述與思考

（一）對跨學(xué)科主題的描述

《義務(wù)教育課程方案（2022年版）》在“課程標(biāo)準(zhǔn)編制與教材編寫”中指出：“原則上，各門課程用不少于10%的課時設(shè)計跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)?？稍O(shè)計拓展內(nèi)容，供學(xué)有余力或有興趣愛好的學(xué)生選學(xué)，不作統(tǒng)一考試要求?！?/p>

在新課標(biāo)中，“跨學(xué)科主題”和“內(nèi)容模塊”相對應(yīng)，圍繞數(shù)據(jù)、算法、網(wǎng)絡(luò)、信息處理、信息安全、人工智能學(xué)科六條邏輯主線循序漸進(jìn)、螺旋式發(fā)展，符合學(xué)生的認(rèn)識特征和信息科技課程知識體系，每個學(xué)段的教學(xué)內(nèi)容模塊都有相對應(yīng)的跨學(xué)科主題，明確了實施跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的思路（見圖1）。

圖1 信息科技課程內(nèi)容模塊與跨學(xué)科主題

（二）對“在線數(shù)字氣象站”案例的描述

新課標(biāo)發(fā)布了一個跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)案例“在線數(shù)字氣象站”，該案例適合“六三”學(xué)制的學(xué)生在七到九年級進(jìn)行學(xué)習(xí)，其中介紹了學(xué)習(xí)背景和學(xué)習(xí)價值，揭示了跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的教學(xué)要求，即綜合運用跨學(xué)科知識和學(xué)科知識，在真實情境中解決生活中的問題，體驗信息科技為人類生活提供的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，深層次培養(yǎng)學(xué)生實踐能力?！霸诰€數(shù)字氣象站”案例的“育人價值”體現(xiàn)在學(xué)科技術(shù)的典型應(yīng)用、養(yǎng)成數(shù)據(jù)管理和有效信息挖掘的習(xí)慣，學(xué)生親歷一個“場景應(yīng)用”設(shè)計、制作、發(fā)布、反思改進(jìn)的形成過程，提高在線協(xié)作能力。

“活動目標(biāo)”明確指出在本次跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)中，學(xué)生是在教師的引導(dǎo)下通過自主、合作學(xué)習(xí)達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)，從觀測、比較、測量數(shù)字氣象傳感和傳統(tǒng)設(shè)備，到數(shù)據(jù)的采集、整理和分析，需要綜合信息科技、數(shù)學(xué)、物理、地理等知識，提出案例成果的拓展方向，鼓勵學(xué)生在協(xié)作與展示過程中主動對新問題產(chǎn)生新想法和新設(shè)計。新課標(biāo)在“活動目標(biāo)”的描述中，將目標(biāo)分三個層級：一是跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的實施方式；二是活動基本要達(dá)成的目標(biāo)；三是拓展的目標(biāo)。明確了“跨學(xué)科”的主要學(xué)科和對成果的預(yù)期，并給予了充分的學(xué)習(xí)和活動空間。

新課標(biāo)在“實施過程”中，通過學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)生活動、教師活動、活動意圖，完整梳理“在線數(shù)字氣象站”實施的過程，從完成一個“活動”的角度擴(kuò)大到了“學(xué)習(xí)”的范圍，查找資料和發(fā)展歷史、對數(shù)據(jù)的甄別；測量器材和設(shè)備、調(diào)試環(huán)境、分析數(shù)據(jù)和討論呈現(xiàn)形式；跨學(xué)科協(xié)作、部署和實踐；完善設(shè)計、探索“拓展的目標(biāo)”的可行性。這闡明了跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)實施過程是學(xué)生活動、教師活動的“結(jié)合體”，其設(shè)計活動的意圖要對應(yīng)“學(xué)習(xí)任務(wù)”。案例是以“物聯(lián)網(wǎng)實踐與探索”為核心知識設(shè)計的具有過程性、總結(jié)性和綜合性的學(xué)習(xí)活動，進(jìn)一步明確“跨學(xué)科”涉及到的具體學(xué)科，提醒教師在項目展示和反思中注重新技術(shù)應(yīng)用和項目拓展、項目宣傳之間的平衡，提升學(xué)習(xí)相關(guān)能力。新課標(biāo)對案例實施學(xué)段七到九年級、課時（6到8）、教師指導(dǎo)給出了學(xué)習(xí)建議，最后指出跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)有廣泛的延伸空間，教師應(yīng)依據(jù)核心素養(yǎng)，挖掘育人價值，融入跨學(xué)科主題教學(xué)。

（三）新課標(biāo)中跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的思考

1.要明確真實的情境和跨學(xué)科的具體學(xué)科

真實的情境是聚焦問題和使得跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)有價值的前提，圍繞真實的情境，可以在跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)中開展項目教學(xué)，以完成具體項目為目標(biāo)，發(fā)掘跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)中提升學(xué)生素養(yǎng)表現(xiàn)、評價的策略。教師在進(jìn)行案例設(shè)計時應(yīng)關(guān)注具體的學(xué)科，與所跨學(xué)科的教師加強(qiáng)聯(lián)系，取得其他學(xué)科教師的指導(dǎo)和支持。

2.從“大單元”視角構(gòu)建模塊內(nèi)容、設(shè)計核心知識

相對于傳統(tǒng)的以知識點為基礎(chǔ)的教學(xué)，大單元教學(xué)重視的是知識的核心概念的整體把握，強(qiáng)調(diào)的是圍繞核心概念的理解進(jìn)行的融合式的教與學(xué)，是重視知識體系整體性的學(xué)習(xí)方式。大單元是以大主題、大觀念或大情景等為中心的一個結(jié)構(gòu)化的具有多種課型的統(tǒng)籌規(guī)劃和科學(xué)設(shè)計，具有系統(tǒng)性、關(guān)聯(lián)性、遞進(jìn)性等。

3.“跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)”可以設(shè)計為“跨學(xué)科主題活動”

從“活動”的視角設(shè)計教學(xué)，擴(kuò)大了學(xué)習(xí)的時空。教師提供豐富的“超前學(xué)習(xí)資料”或通過信息（資料）的收集活動，鼓勵學(xué)生個性化學(xué)習(xí)，關(guān)注和評測學(xué)生核心素養(yǎng)在“跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)”全過程的表現(xiàn)特征，在協(xié)作中“取長補(bǔ)短”，合理分工?；顒友由炜臻g是跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的魅力，其體現(xiàn)在不斷對項目進(jìn)行迭代、改進(jìn)、發(fā)展的過程中。

跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)本質(zhì)是把未來生活中可能的創(chuàng)新實踐活動提前到學(xué)生的學(xué)習(xí)階段，這是一種對未來社會實踐的模擬和創(chuàng)新?？鐚W(xué)科學(xué)習(xí)最終的目的就是要激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)。超前學(xué)習(xí)排除了學(xué)生在跨學(xué)科實踐過程中可能遇到的問題，相關(guān)超前學(xué)習(xí)資料讓學(xué)生樂于學(xué)會，熟悉獨立學(xué)習(xí)，積極主動地去參與跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)。

二、超前學(xué)習(xí)資料設(shè)計案例

（一）案例1：用編碼描述秩序

小學(xué)2年級數(shù)學(xué)中學(xué)習(xí)了“調(diào)查與記錄”的內(nèi)容，用編碼描述秩序是課標(biāo)中第二學(xué)段（3到4年級）的跨學(xué)科主題內(nèi)容。學(xué)生可在學(xué)習(xí)編碼知識后，結(jié)合“調(diào)查與記錄”的內(nèi)容，完成“隨機(jī)排座位”的活動。

1.數(shù)據(jù)無處不在，編碼也是如此，舉出生活中編碼的例子。

2.編碼形成了什么秩序。

3.思考和交流一些編碼的規(guī)則。

4.提出“隨機(jī)排座位”的活動。

5.分組合作嘗試“座位”的編碼。

6.手繪或用WPS工具制作座位編碼簽，完成“隨機(jī)排座位”的活動。

7.思考編碼的重要性（評價編碼的過程）。

（二）案例2：制作網(wǎng)站二維碼

在案例1的基礎(chǔ)上，此案例通過簡單操作實現(xiàn)制作網(wǎng)站二維碼，以可視化的方式讓學(xué)生體驗簡單的編碼規(guī)則。

1.進(jìn)入Mind+的Python模式。

2.單擊“代碼”。

3.“電腦中的文件”—“添加本地文件夾”—建立“網(wǎng)站二維碼”的文件夾—新建文件“code.py”。

4.單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“在編輯區(qū)打開”。

5.在“庫管理”中，安裝“qrcode”第三方庫（qr?code是一個二維碼庫，他可以生成二維碼，支持設(shè)置二維碼圖像的尺寸等信息）。

6.輸入代碼，運行程序，會生成code.jpg的二維碼圖片，用手機(jī)掃描后可登陸網(wǎng)站。

import qrcode

img=qrcode.make（‘http://sohu.com’）

img.save（“code.jpg”）

7.繼續(xù)研究（延伸空間）修改二維碼的大小，可以嘗試添加“MyQR庫”制作動態(tài)的二維碼。

MyQR是一個二維碼庫，他的功能比qrcode更加強(qiáng)大，可以生成藝術(shù)二維碼、動畫二維碼（支持黑白或者彩色）。

（三）案例3：小型開關(guān)系統(tǒng)

小型開關(guān)系統(tǒng)是課標(biāo)中第三學(xué)段（5到6年級）的跨學(xué)科主題內(nèi)容，學(xué)生在學(xué)習(xí)了“過程與控制”系統(tǒng)后，通過物理（風(fēng)扇結(jié)構(gòu)）、數(shù)學(xué)（累加器）等跨學(xué)科知識實現(xiàn)用紅外遙控器來控制小風(fēng)扇“快”和“慢”的旋轉(zhuǎn)，通過反饋實現(xiàn)了過程與控制。

1.提供完整項目演示視頻和流程圖。

2.觀看“小風(fēng)扇”視頻。

3.測試風(fēng)扇是否轉(zhuǎn)動。

4.搭建“電機(jī)驅(qū)動板”和“紅外接收模塊”。

5.測試遙控器和紅外接收模塊，完成“遙控器”與“返回值測試表”。

6.完成程序（見下頁圖2）。

圖2 小型開關(guān)系統(tǒng)程序

7.項目調(diào)試。

三、跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)案例的思考

（一）跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)是綜合學(xué)習(xí)的過程，體現(xiàn)了課程的實踐性

跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)實現(xiàn)“五育”并舉，促進(jìn)學(xué)生健康、全面發(fā)展；綜合運用各學(xué)科的知識，培養(yǎng)學(xué)生動手實踐能力；通過動手創(chuàng)新，探索新技術(shù)對跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)環(huán)境與方式的變革。

（二）真實的情境是提升數(shù)字素養(yǎng)與技能的關(guān)鍵

信息科技課程在真實情境中有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，問題要聚焦生產(chǎn)勞動、社會實踐，有針對性和普遍性。

（三）超前學(xué)習(xí)是完成跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的保障

教師要鼓勵學(xué)生在跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)之前進(jìn)行超前學(xué)習(xí)，可在互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)案例實施時，設(shè)計超前學(xué)習(xí)的資料，如開源硬件連接線的顏色，傳感器和執(zhí)行器的概念與區(qū)分，傳感器的數(shù)字或模擬的類型，特殊的傳感器接法等等。

（四）跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)體現(xiàn)了新課程理念，需要一體化設(shè)計，也需要具有獨特性、實效性

大單元教學(xué)設(shè)計以大主題或大任務(wù)為中心，對學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行分析、整合、重組和開發(fā)。一體化設(shè)計要求教師有融通整個信息科技課程的能力，同時兼顧跨學(xué)科知識。

（五）教師在跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)中引導(dǎo)學(xué)生積極主動參與，開展核心素養(yǎng)表現(xiàn)評價，強(qiáng)化課程育人功能

主動參與要面向全體，因材施教，對發(fā)現(xiàn)的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)（活動）中的問題積極應(yīng)對。教師應(yīng)具有廣博的科學(xué)視野，在課程育人前提下，鼓勵學(xué)生在跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)（活動）中創(chuàng)新發(fā)明作品和科技思想，教師也要提供更高的平臺展示和交流。

（六）跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)是內(nèi)容模塊的有力補(bǔ)充，具有獨立性

例如，在物聯(lián)網(wǎng)平臺教學(xué)中，教師可提示學(xué)生，UNO主控板在上傳程序時會占用0和1引角（插在0和1引角的傳感器要先拔下來，等上傳成功后，再插下去），所以連接傳感器時盡量不要連到0和1號引角。

四、成果和總結(jié)

在依據(jù)和貫徹《義務(wù)教育課程方案（2022年版）》和新課標(biāo)的原則下，教師優(yōu)化和細(xì)化跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)設(shè)計，在活動中完成整體跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的超前學(xué)習(xí)、實施過程和核心素養(yǎng)表現(xiàn)評測，帶領(lǐng)學(xué)生在課堂內(nèi)實施跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的展示和交流。

義務(wù)教育要在堅定理想信念、厚植愛國主義情懷、加強(qiáng)品德修養(yǎng)、增長知識見識、培養(yǎng)奮斗精神、增強(qiáng)綜合素質(zhì)上下功夫，使學(xué)生有理想、有本領(lǐng)、有擔(dān)當(dāng)，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人。作為一名教師，趕上了一個好的時代，希望信息科技教育能夠在新時代蒸蒸日上，培養(yǎng)更多的人才。