基于大概念的高中信息技術(shù)跨學科融合課程開發(fā)初探
——以“黨史教育展館設(shè)計”為例

劉一童 安徽省合肥市第六中學

《普通高中信息技術(shù)課程標準（2017年版）》（以下簡稱“新課標”）提出“重視以學科大概念為核心，使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，以主題為引領(lǐng)，使課程內(nèi)容情境化，促進學科核心素養(yǎng)的落實”。核心素養(yǎng)強調(diào)的是學生的全面發(fā)展、能力的全面提升、問題的真實解決，而單純依靠邊界清晰的分科教學無法滿足核心素養(yǎng)培育需求，因此，跨學科融合便成為改革的必然趨勢，這就要求一線教師轉(zhuǎn)變課程開發(fā)思路，以“大概念”為抓手，開發(fā)跨學科融合課程。

●問題提出背景

新課標指出“要關(guān)注學生學習過程，創(chuàng)設(shè)與生活關(guān)聯(lián)的、任務(wù)導向的真實情境，促進學生自主、合作、探究地學習，注重對學生學習過程的評價，推進信息技術(shù)在教學中的合理應(yīng)用，提高課程實施水平”。新課標突出信息技術(shù)學科本身知識體系與能力素養(yǎng)的培育目標，明確了學科價值，突出了基礎(chǔ)性、綜合性、實踐性，引導學生針對現(xiàn)實情境中的問題進行深入探究。所以，信息技術(shù)跨學科教學不僅突破了學科壁壘，還解決了書本知識與現(xiàn)實情境相割裂的問題，讓學生在有效互動中開展深度學習，成功應(yīng)對復雜情境要求的挑戰(zhàn)，從而培育高階思維。

新課標倡導的“學科大概念”，是一種高度形式化、兼具認識論與方法論意義、普適性極強的概念，是學生思維網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)結(jié)中樞。[1]立足學科大概念組織課堂教學，可以更好地梳理概念體系，在不同學科間搭建橋梁，以此統(tǒng)整素養(yǎng)培育過程中所需的跨學科內(nèi)容，實現(xiàn)有效學習。

●問題解決思路

1.問題解決難點

跨學科學習在我國基礎(chǔ)教育中早已落地生根，但在實踐中還存在目標“游離化”、內(nèi)容“拼盤化”、形式“雜糅化”、方法“研究化”等落差。具體到信息技術(shù)跨學科學習中，表現(xiàn)為：忽視學科知識的內(nèi)在關(guān)聯(lián)及解決問題方法的組合，簡單將其他學科知識疊加到信息技術(shù)課堂教學中；忽視學科思維在跨學科主題活動中的運用，簡單開展表層課堂活動；忽視學生的學習與生活經(jīng)驗，盲目追求數(shù)字技術(shù)的先進性。[2]

通過對上述問題的總結(jié)反思，筆者梳理出信息技術(shù)跨學科課程開發(fā)的難點：①避免“為開發(fā)而開發(fā)”，信息技術(shù)跨學科課程如何支持育人目標的實現(xiàn)？②避免“為統(tǒng)整而統(tǒng)整”，如何從學科間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)入手，設(shè)計信息技術(shù)跨學科課程，將信息技術(shù)與不同學科的核心概念與技能統(tǒng)整起來？③避免“為活動而活動”，如何實施跨學科主題學習活動及任務(wù)，以保障學習活動的有序開展與任務(wù)的合理遞進，從而促進深度思考的發(fā)生？

2.大概念對問題解決的啟示意義

（1）大概念的提出

大概念最早可追溯到布魯納對教育過程的研究，其主要是抽象出來的，能夠解釋和預測較大范圍內(nèi)的事務(wù)和現(xiàn)象，涵蓋基本知識與基本技能，幫助學生認識世界和理解世界的少數(shù)的可遷移的核心概念?！镀胀ǜ咧姓n程方案（2017年版）》中也提出“進一步精選了學科內(nèi)容，重視以學科大概念為核心，使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，以主題為引領(lǐng)，使課程內(nèi)容情境化，促進學科核心素養(yǎng)的落實”。從大概念的適用范圍進行分類，可以將大概念分為學科（內(nèi)）大概念、跨學科大概念和超學科大概念。

（2）大概念在跨學科融合課程開發(fā)中的意義

一方面，大概念將不同層級的概念聯(lián)系起來，實現(xiàn)了學科知識的聯(lián)接，成為跨學科邊界、融合學科知識與技能的可靠橋梁[3]；另一方面，大概念依據(jù)概念體系，能夠?qū)⒘闵⒌闹R關(guān)聯(lián)至學科間共通的知識，從而幫助學生將學科內(nèi)知識轉(zhuǎn)化為遷移性更強的問題解決能力。具體表現(xiàn)為：①建構(gòu)符合學生認知規(guī)律的概念層級；②建立滿足知識邏輯關(guān)系的結(jié)構(gòu)化概念體系；③確立落實學習任務(wù)的學習內(nèi)容綜合框架。

●問題實踐探索

1.基于大概念的信息技術(shù)跨學科融合課程設(shè)計核心要素

（1）面向生活應(yīng)用場景的項目

大概念建構(gòu)的重要條件之一是“生活性”，指向?qū)W生在不同情境下運用學科手段和學科思想解決實際問題的能力。因此，在選取課程項目時，教師應(yīng)注意跨學科案例的生活背景，以大概念的建構(gòu)為依托，引導學生在指導下確定具體選題、制訂任務(wù)計劃、進行小組分工。

（2）以大概念整合的核心素養(yǎng)目標

在教學目標制訂時，應(yīng)從章節(jié)核心概念入手，思考其與學科大概念的關(guān)聯(lián)，依據(jù)大概念進階路徑，以高層次大概念統(tǒng)攝低層次大概念，減少單一目標的重復；將學科大概念、跨學科大概念與核心素養(yǎng)進行對應(yīng)，確定核心素養(yǎng)培育抓手；落實到學習活動中，確定具體的單元目標、項目目標、課時目標等。

（3）啟發(fā)與挑戰(zhàn)并舉的問題

項目問題應(yīng)以教學目標為基礎(chǔ)，并符合較高層次（理解、應(yīng)用、分析、綜合、評價）的要求，同時具有開放性、爭議性、廣度性、穿透性的特點。在具體實踐時，教師可以和學生共同研討問題來源和內(nèi)容，這樣既能使問題具有一定的挑戰(zhàn)性，同時能夠?qū)ⅰ疤魬?zhàn)性”限定在學生的最近發(fā)展區(qū)內(nèi)。

（4）由大概念構(gòu)建組織的學習活動

在學習活動中，應(yīng)強調(diào)相對少量的高層次大概念，利用多種學習支架，幫助學生運用小概念整合、概括、歸納出更高層次的大概念，以大概念的進階路徑為抓手，確定學習活動。教師應(yīng)為學生提供完整的活動場景，將不同單元以及不同學科的活動組織起來，通過活動鏈條突出大概念的進階建構(gòu)路徑。

（5）支撐個性化學習的支架

信息技術(shù)跨學科融合課程的學習過程相對較為復雜，教師應(yīng)從信息技術(shù)學科出發(fā)，融合各學科大概念，為學生提供一定的學習支架，并將其作為從大概念進階建構(gòu)活動設(shè)計的主軸線。

（6）大概念導向的開放性評價方式

大概念導向的評價應(yīng)是開放性的，通過提出開放性的問題，考查學生對大概念的理解，然后再考查與情境相關(guān)的具體細節(jié)。

2.教學流程基本框架

威金斯和麥克泰格針對大概念學習過程提出了“WHERETO”七元素：W（方向與原因）—面向生活應(yīng)用的項目；H（吸引與保持）—啟發(fā)與挑戰(zhàn)并舉的問題，支撐個性化學習的支架；E（探索與體驗、準備與使能）—由大概念建構(gòu)組織的學習活動；R（反思、重新考慮與修改）—大概念導向的開放性評價方式；E（評價）—大概念導向的開放性評價方式；T（定制）—支撐個性化學習的支架；O（組織）—由大概念構(gòu)建組織的學習活動。[4]

3.案例剖析

（1）案例名稱

“榮耀建黨路，啟航新征程”——黨史教育展館設(shè)計。

（2）學科背景

為響應(yīng)“黨史學習教育創(chuàng)新”的號召，同時培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，教師從學科大概念出發(fā)，梳理跨學科大概念，統(tǒng)整多學科內(nèi)容，通過黨史探究、模型的設(shè)計與建造、內(nèi)容的加工、經(jīng)費的預算與調(diào)整等活動，將以往單學科的思政課程學習拓展落實到數(shù)、理、政、史、工程等多學科的交叉融合背景中。

（3）跨學科課程大概念分析

通過對各學科課程標準的分析，以及對本課重點核心內(nèi)容的梳理，筆者總結(jié)出本課程涉及的各學科大概念，如表1所示。

表1

2011年美國發(fā)布的《K-12年級科學教育框架》在“跨學科的概念”維度中列出了7個可以應(yīng)用到所有領(lǐng)域的學科中的概念[5]，本課程涉及的跨學科概念對應(yīng)的教學內(nèi)容如表2所示。

表2

（4）目標分析

①了解各類材料標準、選用恰當材料設(shè)計展館；運用工程思維建立模型，并完成展館的設(shè)計與搭建，結(jié)合系統(tǒng)觀念學習并應(yīng)用結(jié)構(gòu)力學和材料力學知識分析問題，初步完成承重測試和抗震測試。

②掌握數(shù)據(jù)分析方法，能夠熟練運用Excel/Python處理數(shù)據(jù)并生成可視化圖表、利用Xmind生成思維導圖；學會使用Mind+/Mixly等軟件編程控制主控板，思考每一種結(jié)構(gòu)與其期望功能之間的對應(yīng)關(guān)系。

③理解項目中涉及的黨史教育等人文藝術(shù)概念，思考黨的發(fā)展歷程中的變與不變，結(jié)合課堂所學，運用方法論分析其中的內(nèi)涵。

④流暢講解展示本組設(shè)計的展館。

⑤在展區(qū)面積計算、展板放縮比例、成本精細化控制等方面有一定的見解和思考。

（5）教學流程（WHERETO框架）

活動1：活動環(huán)節(jié)預設(shè)。

設(shè)計思路：本環(huán)節(jié)向?qū)W生介紹本節(jié)課的評價標準，引導學生完成項目活動流程的預設(shè)、任務(wù)細化與分解，讓學生在第一節(jié)課就形成項目整體觀。

師生進行頭腦風暴，集思廣益，思考并討論接下來可能面臨的具體問題。學生使用Xmind制作思維導圖，將項目需要考慮的問題進行標注與分類分解。學生進行組內(nèi)分工討論，針對不同模塊的解決方案制訂任務(wù)清單。

活動2：百年奮斗路。

設(shè)計思路：本環(huán)節(jié)通過探究中國共產(chǎn)黨黨員的人數(shù)變化，讓學生直觀感受建黨100多年的艱辛歷程。

學生查閱資料使用Excel/Python繪制出“新中國成立前后中國共產(chǎn)黨黨員人數(shù)變化折線圖”，進行對比。

探究思考：為什么在某一個時間節(jié)點黨員人數(shù)會出現(xiàn)這么大的波動？最后，師生共同總結(jié)出每一個時間節(jié)點發(fā)生的歷史大事，形成“中國共產(chǎn)黨大事記”。

活動3：展館草圖與建造方案設(shè)計（逆向工程設(shè)計）。

設(shè)計思路：本環(huán)節(jié)使用逆向工程設(shè)計教學法，教師首先展示已有的展館設(shè)計草圖，學生在此基礎(chǔ)上提出草圖的設(shè)計意見，開展創(chuàng)新設(shè)計。

教師向?qū)W生下發(fā)移情分析圖，鼓勵學生開展頭腦風暴。學生組內(nèi)討論現(xiàn)有草圖的布局是否合理，應(yīng)當如何改進設(shè)計，之后，學生登錄“酷家樂”平臺完成相應(yīng)的設(shè)計方案。

活動4：經(jīng)費估算。

設(shè)計思路：通過經(jīng)費的計算與設(shè)計，提醒學生掌握經(jīng)濟管理的思想和方法，養(yǎng)成金錢意識。

學生根據(jù)材料價格預估經(jīng)費，組內(nèi)討論是否需要增減開支。

活動5：展廳設(shè)計與搭建。

設(shè)計思路：學生在本環(huán)節(jié)中整體規(guī)劃每一個展廳的內(nèi)容，再利用手邊的開源硬件等材料復現(xiàn)部分展廳想要展示的內(nèi)容。

活動6：展廳裝修。

學生選擇感興趣的部分進行精細化設(shè)計與制作。教師為學生提供并講解開源硬件Linkboy套裝、3D打印機等。

活動7：展館開放日。

設(shè)計思路：為適應(yīng)本課程的背景，將展示環(huán)節(jié)設(shè)置為講解員講解的形式，學生介紹展館布置以及相應(yīng)的歷史事件。

在參觀結(jié)束后，教師、學生均需要對每組作品和分享展示表現(xiàn)進行評分。最后，教師帶領(lǐng)學生回顧本課程的歷程，總結(jié)經(jīng)驗。

（6）課程支架搭建

為了幫助學生建構(gòu)“模式”跨學科大概念，教師向?qū)W生講解了Excel及Python的數(shù)據(jù)分析方法，幫助學生理順場館搭建邏輯關(guān)系；為了幫助學生建構(gòu)“因果：機制和解釋”跨學科大概念，教師提供了“中國共產(chǎn)黨百年大事記”支架；為了幫助學生建構(gòu)“尺度、比例和數(shù)量”跨學科大概念，教師引導學生思考以往的展館搭建案例，嘗試進行類比分析；為了幫助學生建構(gòu)“系統(tǒng)和系統(tǒng)模型”跨學科大概念，教師提供了展館建造問題預設(shè)思維導圖、各類軟件使用方法等支架；為了幫助學生建構(gòu)“能量和物質(zhì)”跨學科大概念，教師提供了各類電子元件的功能、連接方式、控制功能等支架；為了幫助學生建構(gòu)“結(jié)構(gòu)與功能”跨學科大概念，教師提供了“移情分析圖”“設(shè)計意向表”等支架；為了幫助學生建構(gòu)“穩(wěn)定與變化”跨學科大概念，教師提供了“新中國成立前后中國共產(chǎn)黨黨員人數(shù)變化折線圖”支架。

（7）評價方式

在項目學習評價量規(guī)的基礎(chǔ)上，教師從課程涉及的跨學科大概念出發(fā)，設(shè)計了多個開放性問題，如怎樣設(shè)計展館講解詞和講解路線？如何看待各個時間節(jié)點黨員人數(shù)的變化？你認為設(shè)計一所展館需要從哪些角度考慮？……