核心素养导向下的信息科技跨学科主题式教学创新

华荟

摘要：跨學科主题式教学是提升学生核心素养的必由路径与重要载体。作者以苏教版信息技术九年级“数字气象站”单元为例，探索和创新跨学科主题式教学模式，积极创设真实情境，给学生提供多向度的探索空间，有效提高了学生学习的开放性和增值性。

关键词：主题教学；跨学科；核心素养；信息科技；数字气象站

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2023）09-0049-03

《义务教育课程方案（2022年版）》明确提出，义务教育课程要强化“课程内容与学生经验、社会生活的联系，强化学科内知识整合，统筹设计综合课程和跨学科主题学习”[1]。《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》由此提出了“数字设备体验、数据编码探秘、小型系统模拟、互联智能设计”等跨学科主题内容。[2]因此，如何创新跨学科主题式教学，培养和提升学生核心素养，已成为当下初中信息科技课程改革的重要实践课题。下面，笔者结合苏教版信息技术九年级“数字气象站”单元，探索和创新跨学科主题式教学模式，以期为深化初中信息科技课程改革提供有益的启示。

跨学科主题式教学内涵

跨学科主题式教学蕴含“跨学科教学”与“主题式教学”两个概念：前者是就学科教学而言，指“以一个学科为中心，在这个学科中选择一个题目，围绕这个题目运用不同学科的知识对题目进行设计教学”[3]，强调的是学科之间的区别与联系；后者是就教学模式而言，指“通过跨学科领域的主题探究与活动来发挥学生的主体建构性和主观能动性，从而实现学生全面发展的教学活动方式”，强调的是不同学科教学内容与教学方式统一于某一教学主题。二者虽然视角与侧重点不同，但其旨意是相同的，均强调“跨学科”。

而作为实践性和综合性较强的信息科技课程，应基于建构主义理论，坚持以培养和提升学生核心素养为导向，通过设计跨学科学习目标、学习任务、学习过程等，促进学生深层次学习、自主性建构。

跨学科主题式教学设计

笔者以建构主义理论为理论基础，结合《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》提出的新理念新要求，对“数字气象站”单元进行教学设计。

1.学习者特征分析

在学习本单元内容之前，学生已经初步掌握物联网技术相关基础知识，通过物联网识别技术、传感技术的实例研究，初步掌握物联网技术编程设计与实例创作的方法，但尚未完全掌握采集数据智能化处理，没学习和掌握“物创云”平台数据显示与分析，以及设备与平台数据的交互处理。

2.跨学科内容分析

“数字气象站”单元融合了多门学科知识（如表1），有利于培养学生核心素养。

3.跨学科目标设计（如表2）

4.教学任务与活动设计

本节课的教学重点是：了解数字气象站的基本构成和工作流程，掌握通过物联网技术进行硬件设计、软件编程和物创云进行数据显示和交互的方法。教学难点是：学习利用开源软件编写数字气象站功能程序的方法，实现数字气象站基本构成和工作流程；掌握物创云平台创建显示和交互传感器数据以及美化图形或控件的方法。

在教学策略上，以培养学生核心素养为导向，既注重学生对知识与技能的学习掌握，也注重培养学生自主学习、合作学习的能力，使其养成获取数据、分析数据和用数据说话的信息素养。一方面，采用体验式教学法，通过创设使用小米智能音箱进行游戏的活动，活跃课堂学习气氛，引导学生思考和探究；通过引导学生构建数字气象站，使其学习数字气象站的基本构成、工作流程及原理，以及应用物联网技术制作作品的方法。另一方面，通过竞赛抢答的教学形式，弥补知识和技能本身单调无趣的缺陷，激发学生学习兴趣，提高学习效率；通过平板投屏交互技术等信息技术教学手段，以任务驱动法促进学生自主与分层学习，培养和提高自主探究能力。

跨学科主题式教学实施

在教学实施之前，师生准备了学习单、教学课件、微视频、思维导图、触控一体机和平板电脑、小米智能音箱、物联网硬件设备和物创云平台，为高效开展跨学科主题式教学奠定坚实的基础。

1.创设游戏情境，明确学习目标

在本环节，先让学生根据触摸一体机显示文字，分别大声朗读“小爱同学……”，实现控制小米智能音箱进行语音识别与回应，使学生体验物联网技术，并实现兴趣迁移。在此基础上，把有关询问天气情况的主题迁移到本单元学习主题“数字气象站”，使学生明确学习制作数字气象站的学习目标和内容，从而对所学内容产生预期。

2.开展竞赛抢答，分析学习要点

提出相关问题：“在观测和记录气温时，气象站里的温度计为什么要放在百叶箱内？”“你了解多少关于气象物理量测试的传感器？”“已经学过的机器人中的传感器能用在数字气象站项目上吗？”“什么是物联网？物联网有哪些技术特征？”“辛苦测量得来的数据怎样才能记录、整理、传送和发布？”，以竞赛抢答形式，引导学生分析气象站数据类型，归纳所需传感器类型，并通过引导学生查看书本补充没有思考到的气象数据类型。在此基础上，通过多媒体课件交互，引导学生分析归纳数字气象站的基本构成，并分析数据获取、数据传输、数据处理、数据查询四大模块。

3.实施任务驱动，强化实践探究

引导学生了解“学习单”学习任务要求，并借助任务操作步骤提示、微视频、书本等开展学习，鼓励其在完成本课学习内容“基础学习篇”的基础上，大胆探究“高手探究篇”学习任务，实现分层学习的目的。学生自主学习微视频，分解编程设计的学习重点与难点，采用智能控件、传感器和执行器进行创意编程。在此过程中，教师开展个别辅导，引导学生先画出编程流程图，再根据创意需要进行编程设计，同时，拍摄优秀学生的程序并投屏展示，激发学生学习和探究的动力。

4.生动演示讲解，深化教学内容

组织学生观看和分析优秀设计作品，引导学生分析编程中有关变量，掌握数据获取模块与传感器之间的关系；通过分析有关数据传送“物创云”过程，进一步掌握“数据传输模块”的传输编程方法与“物创云”设计方法；通过分析演示的“高温橙色警报”过程，进一步掌握“数据处理模块”的编程方法与“物创云”显示报警设置方式。在此过程中，鼓励学生综合运用已有的各学科知识，分析和解决问题，提高编程思维能力、设计美观方式和数据分析能力。

5.系统总结知识，开展成果评价

根据所学内容创建思维导图，引导学生分析数字气象站的基本构成和工作流程，促进其对本单元知识重点、难点图形化、形象化，提升学生的思维与记忆能力。同时，从思想性、规范性、创造性、艺术性、技术性等方面，对学生创意编程、“物创云”设计作品进行评价。

总结与反思

本单元教学实践，坚持从“知识本位”转向“素养本位”，凸显了学生的主体地位；坚持核心素养导向，积极探索培养学生在真实情境中拥有丰富体验并能创造性解决问题的能力，以满足学生在未来有必备知识和关键能力。这种非常规、不循规蹈矩的学习模式更容易激发学生主动探究的欲望，将被动学习逐步转化为主动学习。当然，也正因为是真实情境，在探究过程中会面临很多不确定因素，教师需要随时根据实际情况调整实施步骤。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育课程方案（2022年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022：5.

[2]中华人民共和国教育部.义务教育信息科技课程标准（2022年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022：13.

[3]蒋顺一.从建构主义理论的角度谈中学跨学科融合教学的必要性——以中学历史与语文、政治、地理融合教学为例[J].学园，2021，14（26）：4.