基于问题解决的信息技术跨学科 教学案例开发

周莉萍

【摘 要】基于问题解决的信息技术跨学科教学案例开发是我校信息技术与教学融合的研究方向。本文明确了基于问题解决的信息技术跨学科教学的特征，提出了案例开发的思路和教学模型，并以具体案例呈现了基于问题解决的跨学科教学案例教学效果。

【关键词】问题解决;跨学科;案例开发

【中图分类号】G434  【文献标识码】B

【论文编号】1671-7384（2019）04-082-04

问题解决能力是创新型人才必备的能力之一。信息技术是一门知识性与技能性相结合的课程。为了更好地发挥信息技术课程的实践性、应用性，我校开展信息技术跨学科教学，以更好地提升学生的信息技术应用能力、问题解决能力，培养学生的创新精神。信息技术跨学科学习活动以建构主义为理论依据，旨在引导学生亲历运用信息技术与各学科教学的渗透点、结合点来发现问题、分析问题和解决问题的过程。

概念及特征

1.概念界定

基于问题解决学习（Problem-based Learning，简称PBL）是以建构主义理论、情境认知理论为基础，以小组协作、教师提供获取资源的途径和学习方法为指导的学习方式，让学习者解决拟真情境中问题的一种教学模式[1]。

关于跨学科学习，美国哈佛大学“零点项目”首席专家鲍克斯-曼斯勒界定为：跨学科学习是个人和群体将两个以上（含两个）学科或已确立的领域中的观点和思维方式整合起来的过程，旨在促进其对一个主题的基础性和实践性理解，该理解超越单一学科的范围。跨学科学习者将信息、资料、技术、工具、观点、概念（源自两个或两个以上学科的理论）加以整合，以创造产品、解释现象或解决问题，所运用的方式是单一学科的手段不可能做到的[2]。

2.基于问题解决的信息技术跨学科教学特征

（1）真实性。学习的实质在于对过程的体验、思考和感悟。立足“解决真实世界问题”来创设教学情境，是为了给学生提供能进行有意义学习、形成认知的学习过程，培养学生将知识应用向真实生活情境转化的意识，提升解决问题的能力[3]。

（2）亲历性。问题解决是一种有目的的认知活动，重点突出过程。以过程承载学生在学习情境中对有关信息进行分析、筛选、重组、检验等经历，能促使学生真正地思考，体验在解决问题的过程中获得“行而体道”的领悟。

（3）建构性。基于真实的教学情境开展教学，往往需要调动学生的各种经验和多学科知识来有效支持问题解决。学生围绕问题开展学习活动，整合原有的多学科知识，多角度分析问题，形成对知识深度理解，完成知识建构，达到深度学习的目的。

基于問题解决的信息技术跨学科教学案例开发

1.开发思路

跨学科教学最重要的工作是问题设计，即在设计问题时将知识蕴含于情境化的真实问题中，以调动学生主动利用各学科相关知识设计解决方案，跨越学科界限提高学生的高阶思维能力[4]。基于问题解决的信息技术跨学科教学案例开发思路有两条主线：信息技术知识点、学科渗透知识点。主要遵循以下开发思路。

（1）选择切入点（知识提炼）：以教材为依托，研读教材，学科渗透。（2）确定主题（知识融合）：以专题为导向，关注兴趣、贴近生活。（3）形成方案（知识迁移）：以专题为导向，紧扣学科特点、符合学生认知、提升学习能力。内容包括：活动目标、活动对象、活动内容、活动形式、活动资源。（4）开展活动（知识应用）：以活动为载体，组织引领、释疑解难。内容包括：明确学习任务、分组选择任务、分组设计任务、分组完成任务。（5）评价反馈（知识检测）：以评价为标尺，多元评价、促进发展。内容包括：评价方法、评价内容、评价主体、评价工具。

以上5个研究环节需经过三轮行动研究进行设计策略、实施途径的反复修改和完善，最终达成“提炼精品，形成系列”的目标。

2.教学模型

为了防止基于问题解决的信息技术跨学科教学活动过程“浅层化”、流于形式，需要对教学过程进行深度设计。以主题活动为载体，立足问题解决，选择合适的学习内容、设计合适的学习流程，形成能强化学生学习认知、意志和行为等综合素质的教与学模型，促进跨学科融合学习、综合应用的效果最优化。

教学模型包括“问题情境、知识建模、探究活动、互动交流、评价反馈”五个部分，既重视创设贯穿课堂的教学情境主线，又重视通过问题解决的学习活动完成知识建构，如图1所示。

基于问题解决的信息技术跨学科教学实例

我校开展了跨学科同课同构活动，以本校信息技术科组、各学科组骨干教师作为研究团队，遵循 “提出选题→分科设计→交叉集备→磨合调整→实践验证→分析问题→研究对策”的技术流程开展基于问题解决的信息技术跨学科教学案例开发研究。

跨学科同课同构不是两个教师去比较各自的思路、课堂气氛及课堂效果。它更重视的是两个或两个以上教师的合作，以更好地解决同一教学主题中的问题。用珠海市物理教研员卞红老师的话来说，跨学科同课同构就是在同一个课堂中，强调以问题为中心，两个（或两个以上）教师重视跨学科内容和方法的整合，组织学生整体地感知和认识世界的教学活动。既能锻炼学生的横向思维能力，又能提升学生运用多学科知识解决问题的能力。

1.教学流程

珠海市第五中学化学教师莫柯开、信息技术教师吴泽铭的跨学科同课同构课题为“用气压传感器测空气中氧气含量变化”。该教学案例的开发主要有两个视角，即学科视角和问题视角。学科视角是聚焦学科目标，透过化学、信息技术学科间的互动、影响和渗透，弱化学科边界，促发学科知识之间有意义的关联。问题视角主要是以问题导向的方式，开展跨学科的合作，用不同学科的表达方式，聚焦于同一教学问题，推进学科间的知识整合，以“教学融合”的方式重塑教学过程的整体形态，以学习者为中心，基于学科课程又超越学科课程，回归学生的生活世界，唤醒学生的旧知识，为学生建构了一个生成的知识体系[5]。

学生在课堂上能编写传感器的数据传输程序，学会使用Arduino读取气压传感器检测数据并进行数据分析，懂得用压强变化的方法测量空气中氧气含量，教学流程如图2所示。

2.教学效果

（1）改变学生学习方式

本课例注重信息技术与学科有效融合，学生在跨学科学习活动中将信息技术作为学习工具去获得学习内容，并进行研究性学习，从而使学习成为更具有自我导向和控制的过程。主要体现在：课程学习内容和学习资源的获取工具、情境探究和发现学习的工具、协商学习和交流讨论的工具、知识建构和创作实践的工具、自我测评和学习反馈的工具。

（2）培养学生创新精神和提升解决问题的能力

本课例强调教学内容与学生的生活实际关联、与学生已有的经驗统整;关注所学知识在生活中的应用;重视学生通过实践，增强其探究和创新意识，学习科学研究的方法，培养学生的创新精神和发展综合运用知识解决问题的能力。

（3）提升教师专业素养

本课例以问题学习为切入点，教学过程主要围绕问题的提出和解决来组织学生的学习活动。教师深入了解整个教材体系，然后根据学生的认知水平，找到课程的生长点，在跨学科学习活动中引导学生主动探究知识、进行知识重构，促进教师更重视学情分析、更关注学生学习过程的动态变化，教学设计、课堂组织、教学评价的水平得到进一步发展。

反思与后续研究

基于问题解决的信息技术跨学科教学是一种典型的建构主义体现，将知识蕴含在真实的问题情境中，教师为学生创设问题情境，真实问题成为贯穿整个学习过程的主线，把核心问题转化为一系列的学习任务，学生利用多学科知识主动探索，达到对知识的意义建构和深层次理解，提升发现、分析和解决问题的能力[6]。我校基于问题解决的信息技术跨学科教学后续研究主要在以下三方面：（1）采取分科与综合并行的课程管理形态：本研究采取与分科学习并行存在的课程管理形态和学习方式，这有助于克服跨学科综合学习面临的各种问题。（2）以问题为先导组织多学科联动的综合学习活动：问题的主题来源于学生身边的日常生活和现实社会问题，这样的课程内容有利于多学科联动的综合学习。不同学科的一线教师以课程设计者和实施者的双重身份参与校本课程开发，以解决课程设计与多学科联动的综合学习相脱节问题。（3）师生共同开发多学科联动的综合学习主题：师生共同开发可以将学生的直接经验提升为科学理念，避免单纯的经验导致学习缺乏系统性，同时能充分满足学生的需要、兴趣，使之真正成为学习主体。

参考文献

刘儒德.问题式学习：一条集中体现建构主义思想的教学改革思路[J].教育理论与实践，2001，21（5）：53-56.

Boix Mansilla V. Learning to Synthesize：the Development to Interdisciplinary Understanding[M].Robert Frodeman（ed.） In The Oxford Handbook of Interdisciplinarity.Oxford：Oxford University Press，2010：289.

戴维·H·乔纳森.学习环境的理论基础[M].上海：华东师范大学出版社，2002.

张屹，赵亚萍，何玲，白清玉.基于STEM的跨学科教学设计与实践[J].现代远程教育研究，2017，（6）：75-83.

汪明.从“课程统整”走向“课程融合”[J].江苏教育，2018，（10）：67-68.

秦瑾若，傅钢善.STEM教育：基于真实问题情景的跨学科式教育[J].中国电化教育，2017，（4）：67-74.