核心素养视角下信息科技跨学科学习的设计及实施策略

《义务教育课程方案（2022年版）》指出，要“统筹设计综合课程和跨学科主题学习”“开展跨学科主题教学，强化课程协同育人功能”，并且提出“原则上，各门课程用不少于10%的课时设计跨学科主题学习”[1]。在16门学科课程的义务教育课程标准中，“跨学科”这一术语累计出现超过400次。这意味着跨学科主题学习已成为义务教育教学改革的重点方向，是一线教育工作者需要密切关注并付诸实践的重要议题。一、核心素养背景下信息科技跨学科学习的必要性（一）实现信息科技核心素养落地的关键路径北京师范大学董艳指出，跨学科学习要结合真实生活，激发学生的实践与探究兴趣，使个人在参与群体活动的过程中，能够利用两个或两个以上的学科领域知识、信息、理论等内容探究具有真实意义的、与学科知识应用相关的问题，并整合相应观点提出解决方案，以促进学生对知识的深度理解[2]。跨学科学习能够让学生在真实情境中主动运用跨学科知识、思维和方法探究复杂问题，从而有效解决书本知识和现实世界割裂的问题。总的来说，实施大单元教学、探索跨学科学习和开展项目式学习是推动核心素养在教学中真正落地的三大关键路径（如图1）。《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“课标”）引领下的教学兼具以上三种特征。学生在跨学科的真实情境中掌握搜索资源的方法，提升信息意识及数字化学习与创新能力，在跨学科项目的实施中锻炼计算思维，深化对信息社会责任的理解。（二）联结真实世界与“科”“技”实践的重要通道传统的教学观念使得技术的应用实践与学生的真实生活是相对割裂的。信息科技是一门“科”与“技”并重的课程，具有基础性、实践性和综合性的特征[3]。因此，信息科技学科本身具有较强的跨学科性，在开展跨学科学习方面有着天然的优势。跨学科学习能够有效联结现实世界与虚拟的“科技世界”，驱动学生应用信息技术解决复杂的真实问题，促进深度学习的发生，培养学生问题解决、创新实践、沟通协作等综合能力，帮助他们适应快速变化的社会生活。（三）培养未来社会所需数字素养的必然选择随着大数据、人工智能、云计算等技术的快速发展，数字素养已成为个体适应未来社会、参与全球竞争的关键能力。信息科技跨学科学习倡导学生在不同的学科情境中熟练运用信息技术工具。例如，在历史学科的学习中，学生可利用数字资源探究历史事件，提升信息检索与分析能力；在学习艺术学科时，学生可借助计算机软件开展艺术创作，发展数字表达与创新能力。这种模式为学生提供了丰富的数字体验，帮助他们成为具备数字素养、适应未来社会发展的数字公民。二、信息科技跨学科学习的设计思路按照课标要求，信息科技学科每学期至少要分配4个以上的课时实施跨学科学习。“无人机互联表演”（以下简称“无人机”）项目是一次基于课标的跨学科学习尝试，授课对象为八年级学生。本项目主要融合了信息科技、数学、艺术3个学科的知识、思维和方法，设计过程主要聚焦以下3个环节。（一）透彻研究信息科技新课标，选取跨学科学习主题学习主题的选取，最便捷的途径便是通过透彻研究课标、教材，深入剖析其中的学习活动、章节内容，从课程观、内容观、方法观方面将它们建立有机联系，从而设计一个恰当、高质量的主题。“无人机”项目借鉴了课标中“互联网智能设计”模块的跨学科学习活动，融合的数学学科知识来源于《义务教育数学课程标准（2022年版）》中初中部分“图形与坐标”模块的相关拓展内容，融合的艺术学科知识来源于《义务教育艺术课程标准（2022年版）》中音乐部分的课程内容“学习任务4：编创与展示”。我们还可以从学生感兴趣的话题或者他们可接触到的资源设计学习主题。需要注意的是，跨学科主题须具备指向核心素养、具有真实意义、涵盖跨学科学习内容三大特点，载体一般为一个驱动性问题。一个好的驱动性问题往往是真实的、综合的、兼具挑战性和实践性的，但不能过于开放，需要加入一定的限制性条件，明确指向这个项目所需要学生达成的各学科核心素养。基于以上分析，该项目的驱动性学习主题定为：在第十二届校园文化艺术节活动举办之际，请依托已有学习经验，结合无人机造型设计及音乐舞蹈元素，在舞台上呈现一场精彩的无人机互动表演。（二）重点开展跨学科教学分析，明确素养目标及学习过程1.绘制跨学科知识图谱跨学科知识图谱是开展跨学科学习的基础。教师需要对主题涉及的跨学科知识内容进行分析和提炼，形成知识图谱或思维导图，明晰要学习的跨学科知识的具体内容、内容类型及它们之间的结构关系[4]。在“无人机”项目中，学生需要主动联结信息科技、数学、艺术3个学科的知识内容、学科思想和方法支撑所有的项目探究活动（如图2）。2.确定素养目标—教学目标确定学习目标是开展跨学科学习的重点环节，引导着学生的学习方向。教师可以参考各学科课程标准中的核心素养目标，确定所设计的项目要达成的各学科核心素养提升目标。本项目从信息科技、数学、艺术3个学科确定了跨学科学科核心素养培养目标及教学目标（见表1）。在核心素养培养目标的引领下，教师可继续确定具体的三维目标或学业目标。三维目标主要是从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度展开具体分析，学业目标则需要根据各学科课程标准中的学业质量要求和学生的学习实际情况确定。本项目确立的学业目标为：①以数学知识为支撑，知道如何设置无人机的空间位置；②以物联网知识为支撑，知道无人机定位技术；③通过绘制草图的方式，规划、设计无人机飞行动作；④应用Python语言编写程序实现对无人机的飞行控制。3.分解子项目信息科技学科的跨学科学习一般以主题活动或项目式学习两种形式实施。笔者建议从知识逻辑，即知识内容的递进学习顺序逻辑，将核心主题分解为各子主题；从项目逻辑，即驱动性问题解决的逻辑，将主项目分解为各子项目。“无人机”项目属于创意造物范畴，以问题驱动的项目式学习方式实施，因此教师采用典型的基于驱动性问题解决的项目逻辑对核心主题进行了分解，学生以小组为单位经历调查分析、方案设计、创意实践和项目展示过程。按照子项目的复杂程度，教师为每个项目活动设置了若干任务群（如图3）。4.确定评价标准“无人机”项目的评价维度主要依照表1的核心素养目标设计。根据评价的内容和特征，教师设置了自评、教师评、组间评等不同的评价形式，并将表现性评价和终结性评价结合（见表2）。本项目收集的表现性评价素材包括各小组的项目设计方案（包含草图）、学生个人的学习过程记录表、项目方案展示情况以及最终的无人机作品展示情况，以为表现性评价提供参考依据。同时教师通过测验、问卷等终结性评价方式考查学生对物联网系统原理、无人机定位、音乐舞蹈等知识的掌握程度及对信息社会责任的理解。（三）充分完成资源准备，支撑学生自主探究和建构过程跨学科学习的过程本质上是学生自主探究和意义建构的过程，资源作为学生自主学习探究的支架尤其重要。在开展“无人机”项目前，教师对该项目涉及的学习环境、材料设备、软硬件资源、学习资源进行了充分的评估和准备（见表3），并预设了学生可能会遇到的难点，从而准备能够提供支持的学习资源，如跨学科知识微课、电子版学习资料、导学案等，帮助学生顺利地完成知识建构。学习资源准备得越细致、恰当，学习支架的作用越能得到最大程度的发挥。三、信息科技跨学科学习的实施策略（一）实施方式：循序渐进，从主题活动逐渐过渡到项目式学习对于信息科技教师而言，《义务教育信息科技教学指南》及课标是跨学科学习实践最好的切入点。笔者建议在第一、第二学段，信息科技的跨学科学习主要采用主题活动的形式，在第三学段，可适当过渡到项目式学习，到第四学段则主要采用项目式学习方式开展，引导学生围绕真实情境、复杂现象、棘手议题，开展指向问题解决的探究学习活动。“无人机”项目正是对课标中的跨学科学习活动“无人机互联表演”在课堂中的进一步拓展和深化。根据课标中提出的主题建议，本文对4个学段的跨学科主题实施方式提出了建议（如图4）。（二）教学组织：体现“六有”，做好学生自主探究的引导者学生在体验解决实际问题的过程中提升跨学科理解是实施跨学科学习的目标。教师需要做好引导者角色，在教学中充分体现“六有”原则（如图5），主要包括：有兼具真实性、综合性和实践性特征的驱动性问题；有立德树人指向的核心素养目标和具体的学业目标；有可实施的、挑战性的任务群；从学习和时间序列上，有清晰的探究活动流程；有资源支架的支持和学习过程中的有效帮助；有跨学科学习成果的交流、展示、总结和提升。在“无人机”项目的教学中，教师依此引导学生探究，首先共同确定驱动性问题，学生围绕问题展开调查分析，接着设计无人机飞行方案，继而开展创意飞行实践。此过程中教师给予及时反馈和帮助，提升学生完成项目的信心。最后学生在班级和校园艺术节展示成果，通过自评、教师评、组间评等方式反思提升。（三）效果评价：以生为本，关注学生是否形成跨学科理解在跨学科学习的评价方式、评价维度考量方面，笔者建议以表现性评价和终结性评价相结合的方式，评价维度尽量与核心素养目标维度保持一致，验证跨学科核心素养目标落实情况。在评价内容的设置方面，教师需要考查学生是否主动联结了跨学科知识和方法实现复杂问题的解决、是否形成了跨学科理解，这是跨学科学习评价的关键。在评价证据的收集方面，教师应从各项评价内容出发，全面收集学生在各类探究活动中形成的显性的成果和行为，形成表现性评价证据链条，支撑表现