信息技術賦能跨學科項目式學習的探索與研究

袁鳴 張焱祁 姜大雨（通訊作者）

摘要：“基于碳中和理念設計低碳行動方案”是初中化學跨學科實踐活動之一，針對此活動，本文提出以信息技術為支撐，采用課前和課后、線上和線下、學校和家庭多方融合方式開展項目。通過教學實踐證明，線上線下混合式教學可以幫助學生打通學科知識建構(gòu)和學科素養(yǎng)提升的通道，同時，信息技術賦能跨學科項目式學習的開展可以促進學生的深度學習，實現(xiàn)五育并舉。

關鍵詞：信息技術；跨學科；項目式學習；碳中和

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2023）12-0063-04

《義務教育化學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）中明確提出，教師要注重啟發(fā)式、互動式、探究式教學，引導學生自主學習，開展以化學實驗為主的多樣化探究活動，開展項目式學習，重視跨學科實踐活動。[1]跨學科項目實踐活動特征主要體現(xiàn)在教學內(nèi)容的跨學科性和教學形式的探究性兩個方面。在教學內(nèi)容上，線上教學可以使教學資源高效化，減輕了跨學科教師團隊面臨的現(xiàn)實困難。在教學形式上，線上線下混合的教學使學生既可以實現(xiàn)面對面互動交流，也可以利用信息資源等在線教育手段共同推動項目學習的深度融合。線上注重碎片化跨學科知識的搜索與內(nèi)化，線下注重項目內(nèi)容的探究與表達，在此探究過程中可以提高學生的合作交流及高階思維能力，培養(yǎng)學生多學科的核心素養(yǎng)。

研究背景

在傳統(tǒng)的課堂教學中，教師提供的素材資源是有限的，不足以支撐需要運用多元學科知識及學習素材的跨學科項目；而在項目式學習過程中，主要以解決驅(qū)動問題為線索開展項目，所需課時長，教師如一味強調(diào)學科知識，就會使學生的探究及交流合作受限。因此，教師應用信息技術手段開展線上線下混合教學就顯得尤為重要，線上解決碎片化的基礎知識，線下課堂注重技能教學，有效解決課時長、內(nèi)容多、探究少的問題。

“基于碳中和理念設計低碳行動方案”是化學新課標中明確要求的主題式跨學科實踐活動之一。在社會層面，我國首次提出碳達峰以及碳中和的目標，應對全球氣候變化是實現(xiàn)中國社會主義現(xiàn)代化的一個挑戰(zhàn)，也是實現(xiàn)綠色工業(yè)化的最大機遇。碳達峰、碳中和是一場經(jīng)濟社會系統(tǒng)性變革，需要把“低碳思想”融入到居民生活中，積極開展低碳生活全民參與[2]，基于此，本文以“設計低碳行動方案”為驅(qū)動性問題，引導學生積極參與低碳生活，培養(yǎng)學生的社會責任等化學學科核心素養(yǎng)。

本項目活動以化學學科為核心，將多種學科知識深度融合，借助課堂有點酷平臺、虛擬實驗[3]、希沃白板、智慧課堂、Camstasia、學習強國等信息技術手段，巧妙設計教學活動，完成跨學科項目式學習的驅(qū)動問題。將自然學科和人文學科有機融合，能夠起到課堂提質(zhì)增效的作用（如圖1）。

在自然學科領域，學生通過查找、搜索、整理等教學活動認識到植物光合作用可以實現(xiàn)碳氧平衡，通過數(shù)據(jù)分析認識到生活中及工業(yè)上碳排放處理方式不當會打破碳氧平衡造成二氧化碳的含量過剩，通過了解當前二氧化碳含量過剩造成的環(huán)境問題開展小組合作探究提出應對全球氣候變化的辦法等。在人文學科領域，學生通過設計低碳行動方案養(yǎng)成低碳日常生活行為習慣，樹立生態(tài)環(huán)保意識，為生態(tài)文明建設貢獻力量。

總體設計

開展跨學科項目式學習實踐首先要設置驅(qū)動性問題，以解決問題為宗旨。教師以問題為導向充分調(diào)動教學內(nèi)容，根據(jù)學生的發(fā)展特點及教學內(nèi)容設計過程性教學目標，并選擇合適的信息技術工具和手段開展項目式學習。通過對項目式學習的設計達到信息技術與學科教學的有機融合，活動具體設計環(huán)節(jié)如圖2所示，信息資源及平臺如下頁圖3所示。

教學過程

1.發(fā)任務，創(chuàng)情境

教師發(fā)布教學任務及流程，結(jié)合社會熱點設計驅(qū)動問題，并通過“課堂有點酷平臺”的“擊鼓傳花”功能創(chuàng)建班級并分好小組。學生在學習強國中的“國家中小學建設平臺”的“生態(tài)文明模塊”在線學習有關低碳的含義及其與生活的聯(lián)系。教師通過創(chuàng)設情境引導學生找尋自然領域的社會現(xiàn)象，主要通過兩種渠道查找：①教師提供搜索網(wǎng)址；②學生根據(jù)自己的學習習慣及社會經(jīng)驗與現(xiàn)有認知自行查找。

在此環(huán)節(jié)中，教師與學生可以通過問題導向進行互動。教師提問：“什么是碳中和？怎樣做才能助力碳中和？”（學生觀看學習強國，自行記錄）“當前，你認為我們身處的自然環(huán)境如何？如有問題，體現(xiàn)在哪些方面？”（學生查詢資料結(jié)合地理知識小組討論）“氣候變化背后的原因是什么？與何種物質(zhì)有關？”（學生根據(jù)現(xiàn)有認知給出答案）

設計意圖：利用信息技術工具為學生提供豐富的學習材料，充分調(diào)動學生的積極性，促進學生化學思維活動的有效進行。[4]

2.學知識，解問題

在此過程中，教師引導學生查找與項目相關的各學科碎片化基礎知識，以便解決項目驅(qū)動問題。在確定碎片化跨學科知識后引出化學核心知識—“二氧化碳的性質(zhì)與制備”，教師上傳提前錄制好的實驗視頻，學生觀察并給出性質(zhì)及制備內(nèi)容。本項目具有化學實驗與生物實驗結(jié)合的跨學科性，學生可登錄虛擬實驗（虛擬仿真實驗平臺）進行實驗設計，利用H5網(wǎng)頁初步制作低碳行動方案。

設計意圖：運用線上信息技術資源解決資源短缺及師資缺乏的現(xiàn)實問題。

3.說內(nèi)容，挖本質(zhì)

本項目聚焦化學學科核心知識，將二氧化碳的制取、性質(zhì)與轉(zhuǎn)化等相關知識點通過希沃白板設計闖關游戲。線下課堂是提高學生能力的主戰(zhàn)場，學生通過小組合作探究獲得線下結(jié)構(gòu)性知識，并嘗試解決“工業(yè)排放的二氧化碳最終去了哪里？”“應對氣候變化策略有哪些？”“國家為什么要提出碳中和？”等問題。

設計意圖：將技能性學習（如合作交流、表達溝通、制作課件進行匯報等）轉(zhuǎn)移至線下，可以有效促進學生的深度學習及核心素養(yǎng)的提升。

4.寫方案，巧設計

小組合作交流并制作課件進行匯報展示。學生通過聽取不同小組間的匯報內(nèi)容完善自己的行動方案，在H5網(wǎng)頁上設計電子海報。

設計意圖：通過繪制低碳行動方案，可以使學生將所學知識融入到實際生活中，實現(xiàn)“做中學，學中做”的素養(yǎng)目標。通過在線網(wǎng)頁的設計可以鍛煉學生的審美、設計及動手能力，促進學生美育的形成。

5.論過程，做活動

本過程包括教師發(fā)布過程性評價及總結(jié)、課后家校延學內(nèi)容兩個方面。教師針對此次項目給出建議和指導，學生書寫項目總結(jié)報告書并在課后與家長溝通交流，共同繪制家庭版低碳行動方案。在課后延學階段，學生在家長的指導下拍攝并剪輯關于“生活中減碳的那件小事”短視頻，將其發(fā)送至家長群，并進行評比與討論。

設計意圖：評價主體不再局限于教師和學生，還可包含家長和網(wǎng)絡陪伴者，通過上傳至家長微信群或者短視頻平臺共享，可以起到督促學生低碳行為習慣的作用。

小結(jié)

本研究在以下幾方面開展跨學科項目式學習：在教學內(nèi)容上，以化學學科為核心，以人文學科和自然學科為輔助；在教學組織形式上，采取課前和課后、線上和線下、學校和家庭多方融合方式；在教學效果上，采用信息技術手段及智慧教育的滲透有效解決了跨學科教師團隊和資源配置問題。

跨學科項目式學習活動具有綜合性、多元性、實踐性等特性，教師在設計教學活動過程中應注重驅(qū)動問題的廣度和深度以及可實施性，同時，要從多維度、多角度設計過程性評價方案，以便更好地挖掘不同學生的優(yōu)勢，保證盡可能多的學生參與到項目學習中。教師的用心設計可以使教育教學更高效、解決方法更多樣、學習過程更扎實、教學目標更多元、過程評價更客觀，可以有效提高化學課堂教學的教學質(zhì)量。同時，跨學科項目式學習可以打破分科教學中的學科壁壘。

當前，信息技術與教育教學的深度融合已經(jīng)成為主流趨勢。一些新的信息技術手段已經(jīng)進入創(chuàng)新發(fā)展期，如智慧課堂、人工智能等。教師置身在教育信息化2.0時代，不僅要關注信息技術的工具產(chǎn)物及賦能，更要注重探究工具與教學方式的深度融合，構(gòu)建信息技術賦能的高效課堂，從而培養(yǎng)學生的信息化學科素養(yǎng)。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022.

[2]李忠，金田林，劉崢延.協(xié)同推進生活水平提升與碳達峰碳中和[J].宏觀經(jīng)濟管理，2022（08）：16-23.

[3]丁玲杰，王永臻.初中化學虛擬實驗的設計及應用研究[J].中小學電教，2022（06）：87-89.

[4]何惠儀.“+”模式：多技術融合下跨學科學習的組織與實施[J].中國信息技術教育，2022（21）：10-12.

作者簡介：袁鳴，研究生，吉林師范大學化學學院。張焱祁，本科生，吉林師范大學化學學院。姜大雨（通訊作者），博士、教授，吉林師范大學化學學院。

本文系吉林省教育科學“十四五”規(guī)劃2022年度課題“教育新基建背景下數(shù)字化創(chuàng)新型化學師范生的培養(yǎng)與實踐研究”（編號：GH22792）研究成果。