信息技术赋能跨学科项目式学习的探索与研究

袁鸣 张焱祁 姜大雨（通讯作者）

摘要：“基于碳中和理念设计低碳行动方案”是初中化学跨学科实践活动之一，针对此活动，本文提出以信息技术为支撑，采用课前和课后、线上和线下、学校和家庭多方融合方式开展项目。通过教学实践证明，线上线下混合式教学可以帮助学生打通學科知识建构和学科素养提升的通道，同时，信息技术赋能跨学科项目式学习的开展可以促进学生的深度学习，实现五育并举。

关键词：信息技术；跨学科；项目式学习；碳中和

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2023）12-0063-04

《义务教育化学课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）中明确提出，教师要注重启发式、互动式、探究式教学，引导学生自主学习，开展以化学实验为主的多样化探究活动，开展项目式学习，重视跨学科实践活动。[1]跨学科项目实践活动特征主要体现在教学内容的跨学科性和教学形式的探究性两个方面。在教学内容上，线上教学可以使教学资源高效化，减轻了跨学科教师团队面临的现实困难。在教学形式上，线上线下混合的教学使学生既可以实现面对面互动交流，也可以利用信息资源等在线教育手段共同推动项目学习的深度融合。线上注重碎片化跨学科知识的搜索与内化，线下注重项目内容的探究与表达，在此探究过程中可以提高学生的合作交流及高阶思维能力，培养学生多学科的核心素养。

研究背景

在传统的课堂教学中，教师提供的素材资源是有限的，不足以支撑需要运用多元学科知识及学习素材的跨学科项目；而在项目式学习过程中，主要以解决驱动问题为线索开展项目，所需课时长，教师如一味强调学科知识，就会使学生的探究及交流合作受限。因此，教师应用信息技术手段开展线上线下混合教学就显得尤为重要，线上解决碎片化的基础知识，线下课堂注重技能教学，有效解决课时长、内容多、探究少的问题。

“基于碳中和理念设计低碳行动方案”是化学新课标中明确要求的主题式跨学科实践活动之一。在社会层面，我国首次提出碳达峰以及碳中和的目标，应对全球气候变化是实现中国社会主义现代化的一个挑战，也是实现绿色工业化的最大机遇。碳达峰、碳中和是一场经济社会系统性变革，需要把“低碳思想”融入到居民生活中，积极开展低碳生活全民参与[2]，基于此，本文以“设计低碳行动方案”为驱动性问题，引导学生积极参与低碳生活，培养学生的社会责任等化学学科核心素养。

本项目活动以化学学科为核心，将多种学科知识深度融合，借助课堂有点酷平台、虚拟实验[3]、希沃白板、智慧课堂、Camstasia、学习强国等信息技术手段，巧妙设计教学活动，完成跨学科项目式学习的驱动问题。将自然学科和人文学科有机融合，能够起到课堂提质增效的作用（如图1）。

在自然学科领域，学生通过查找、搜索、整理等教学活动认识到植物光合作用可以实现碳氧平衡，通过数据分析认识到生活中及工业上碳排放处理方式不当会打破碳氧平衡造成二氧化碳的含量过剩，通过了解当前二氧化碳含量过剩造成的环境问题开展小组合作探究提出应对全球气候变化的办法等。在人文学科领域，学生通过设计低碳行动方案养成低碳日常生活行为习惯，树立生态环保意识，为生态文明建设贡献力量。

总体设计

开展跨学科项目式学习实践首先要设置驱动性问题，以解决问题为宗旨。教师以问题为导向充分调动教学内容，根据学生的发展特点及教学内容设计过程性教学目标，并选择合适的信息技术工具和手段开展项目式学习。通过对项目式学习的设计达到信息技术与学科教学的有机融合，活动具体设计环节如图2所示，信息资源及平台如下页图3所示。

教学过程

1.发任务，创情境

教师发布教学任务及流程，结合社会热点设计驱动问题，并通过“课堂有点酷平台”的“击鼓传花”功能创建班级并分好小组。学生在学习强国中的“国家中小学建设平台”的“生态文明模块”在线学习有关低碳的含义及其与生活的联系。教师通过创设情境引导学生找寻自然领域的社会现象，主要通过两种渠道查找：①教师提供搜索网址；②学生根据自己的学习习惯及社会经验与现有认知自行查找。

在此环节中，教师与学生可以通过问题导向进行互动。教师提问：“什么是碳中和？怎样做才能助力碳中和？”（学生观看学习强国，自行记录）“当前，你认为我们身处的自然环境如何？如有问题，体现在哪些方面？”（学生查询资料结合地理知识小组讨论）“气候变化背后的原因是什么？与何种物质有关？”（学生根据现有认知给出答案）

设计意图：利用信息技术工具为学生提供丰富的学习材料，充分调动学生的积极性，促进学生化学思维活动的有效进行。[4]

2.学知识，解问题

在此过程中，教师引导学生查找与项目相关的各学科碎片化基础知识，以便解决项目驱动问题。在确定碎片化跨学科知识后引出化学核心知识—“二氧化碳的性质与制备”，教师上传提前录制好的实验视频，学生观察并给出性质及制备内容。本项目具有化学实验与生物实验结合的跨学科性，学生可登录虚拟实验（虚拟仿真实验平台）进行实验设计，利用H5网页初步制作低碳行动方案。

设计意图：运用线上信息技术资源解决资源短缺及师资缺乏的现实问题。

3.说内容，挖本质

本项目聚焦化学学科核心知识，将二氧化碳的制取、性质与转化等相关知识点通过希沃白板设计闯关游戏。线下课堂是提高学生能力的主战场，学生通过小组合作探究获得线下结构性知识，并尝试解决“工业排放的二氧化碳最终去了哪里？”“应对气候变化策略有哪些？”“国家为什么要提出碳中和？”等问题。

设计意图：将技能性学习（如合作交流、表达沟通、制作课件进行汇报等）转移至线下，可以有效促进学生的深度学习及核心素养的提升。

4.写方案，巧设计

小组合作交流并制作课件进行汇报展示。学生通过听取不同小组间的汇报内容完善自己的行动方案，在H5网页上设计电子海报。

设计意图：通过绘制低碳行动方案，可以使学生将所学知识融入到实际生活中，实现“做中学，学中做”的素养目标。通过在线网页的设计可以锻炼学生的审美、设计及动手能力，促进学生美育的形成。

5.论过程，做活动

本过程包括教师发布过程性评价及总结、课后家校延学内容两个方面。教师针对此次项目给出建议和指导，学生书写项目总结报告书并在课后与家长沟通交流，共同绘制家庭版低碳行动方案。在课后延学阶段，学生在家长的指导下拍摄并剪辑关于“生活中减碳的那件小事”短视频，将其发送至家长群，并进行评比与讨论。

设计意图：评价主体不再局限于教师和学生，还可包含家长和网络陪伴者，通过上传至家长微信群或者短视频平台共享，可以起到督促学生低碳行为习惯的作用。

小结

本研究在以下几方面开展跨学科项目式学习：在教学内容上，以化学学科为核心，以人文学科和自然学科为辅助；在教学组织形式上，采取课前和课后、线上和线下、学校和家庭多方融合方式；在教学效果上，采用信息技术手段及智慧教育的渗透有效解决了跨学科教师团队和资源配置问题。

跨学科项目式学习活动具有综合性、多元性、实践性等特性，教师在设计教学活动过程中应注重驱动问题的广度和深度以及可实施性，同时，要从多维度、多角度设计过程性评价方案，以便更好地挖掘不同学生的优势，保证尽可能多的学生参与到项目学习中。教师的用心设计可以使教育教学更高效、解決方法更多样、学习过程更扎实、教学目标更多元、过程评价更客观，可以有效提高化学课堂教学的教学质量。同时，跨学科项目式学习可以打破分科教学中的学科壁垒。

当前，信息技术与教育教学的深度融合已经成为主流趋势。一些新的信息技术手段已经进入创新发展期，如智慧课堂、人工智能等。教师置身在教育信息化2.0时代，不仅要关注信息技术的工具产物及赋能，更要注重探究工具与教学方式的深度融合，构建信息技术赋能的高效课堂，从而培养学生的信息化学科素养。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准（2022年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022.

[2]李忠，金田林，刘峥延.协同推进生活水平提升与碳达峰碳中和[J].宏观经济管理，2022（08）：16-23.

[3]丁玲杰，王永臻.初中化学虚拟实验的设计及应用研究[J].中小学电教，2022（06）：87-89.

[4]何惠仪.“+”模式：多技术融合下跨学科学习的组织与实施[J].中国信息技术教育，2022（21）：10-12.

作者简介：袁鸣，研究生，吉林师范大学化学学院。张焱祁，本科生，吉林师范大学化学学院。姜大雨（通讯作者），博士、教授，吉林师范大学化学学院。

本文系吉林省教育科学“十四五”规划2022年度课题“教育新基建背景下数字化创新型化学师范生的培养与实践研究”（编号：GH22792）研究成果。