基于大概念的高中信息技术跨学科融合课程开发初探——以“党史教育展馆设计”为例

刘一童 安徽省合肥市第六中学

《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》（以下简称“新课标”）提出“重视以学科大概念为核心，使课程内容结构化，以主题为引领，使课程内容情境化，促进学科核心素养的落实”。核心素养强调的是学生的全面发展、能力的全面提升、问题的真实解决，而单纯依靠边界清晰的分科教学无法满足核心素养培育需求，因此，跨学科融合便成为改革的必然趋势，这就要求一线教师转变课程开发思路，以“大概念”为抓手，开发跨学科融合课程。

●问题提出背景

新课标指出“要关注学生学习过程，创设与生活关联的、任务导向的真实情境，促进学生自主、合作、探究地学习，注重对学生学习过程的评价，推进信息技术在教学中的合理应用，提高课程实施水平”。新课标突出信息技术学科本身知识体系与能力素养的培育目标，明确了学科价值，突出了基础性、综合性、实践性，引导学生针对现实情境中的问题进行深入探究。所以，信息技术跨学科教学不仅突破了学科壁垒，还解决了书本知识与现实情境相割裂的问题，让学生在有效互动中开展深度学习，成功应对复杂情境要求的挑战，从而培育高阶思维。

新课标倡导的“学科大概念”，是一种高度形式化、兼具认识论与方法论意义、普适性极强的概念，是学生思维网络的联结中枢。[1]立足学科大概念组织课堂教学，可以更好地梳理概念体系，在不同学科间搭建桥梁，以此统整素养培育过程中所需的跨学科内容，实现有效学习。

●问题解决思路

1.问题解决难点

跨学科学习在我国基础教育中早已落地生根，但在实践中还存在目标“游离化”、内容“拼盘化”、形式“杂糅化”、方法“研究化”等落差。具体到信息技术跨学科学习中，表现为：忽视学科知识的内在关联及解决问题方法的组合，简单将其他学科知识叠加到信息技术课堂教学中；忽视学科思维在跨学科主题活动中的运用，简单开展表层课堂活动；忽视学生的学习与生活经验，盲目追求数字技术的先进性。[2]

通过对上述问题的总结反思，笔者梳理出信息技术跨学科课程开发的难点：①避免“为开发而开发”，信息技术跨学科课程如何支持育人目标的实现？②避免“为统整而统整”，如何从学科间的内在关联入手，设计信息技术跨学科课程，将信息技术与不同学科的核心概念与技能统整起来？③避免“为活动而活动”，如何实施跨学科主题学习活动及任务，以保障学习活动的有序开展与任务的合理递进，从而促进深度思考的发生？

2.大概念对问题解决的启示意义

（1）大概念的提出

大概念最早可追溯到布鲁纳对教育过程的研究，其主要是抽象出来的，能够解释和预测较大范围内的事务和现象，涵盖基本知识与基本技能，帮助学生认识世界和理解世界的少数的可迁移的核心概念。《普通高中课程方案（2017年版）》中也提出“进一步精选了学科内容，重视以学科大概念为核心，使课程内容结构化，以主题为引领，使课程内容情境化，促进学科核心素养的落实”。从大概念的适用范围进行分类，可以将大概念分为学科（内）大概念、跨学科大概念和超学科大概念。

（2）大概念在跨学科融合课程开发中的意义

一方面，大概念将不同层级的概念联系起来，实现了学科知识的联接，成为跨学科边界、融合学科知识与技能的可靠桥梁[3]；另一方面，大概念依据概念体系，能够将零散的知识关联至学科间共通的知识，从而帮助学生将学科内知识转化为迁移性更强的问题解决能力。具体表现为：①建构符合学生认知规律的概念层级；②建立满足知识逻辑关系的结构化概念体系；③确立落实学习任务的学习内容综合框架。

●问题实践探索

1.基于大概念的信息技术跨学科融合课程设计核心要素

（1）面向生活应用场景的项目

大概念建构的重要条件之一是“生活性”，指向学生在不同情境下运用学科手段和学科思想解决实际问题的能力。因此，在选取课程项目时，教师应注意跨学科案例的生活背景，以大概念的建构为依托，引导学生在指导下确定具体选题、制订任务计划、进行小组分工。

（2）以大概念整合的核心素养目标

在教学目标制订时，应从章节核心概念入手，思考其与学科大概念的关联，依据大概念进阶路径，以高层次大概念统摄低层次大概念，减少单一目标的重复；将学科大概念、跨学科大概念与核心素养进行对应，确定核心素养培育抓手；落实到学习活动中，确定具体的单元目标、项目目标、课时目标等。

（3）启发与挑战并举的问题

项目问题应以教学目标为基础，并符合较高层次（理解、应用、分析、综合、评价）的要求，同时具有开放性、争议性、广度性、穿透性的特点。在具体实践时，教师可以和学生共同研讨问题来源和内容，这样既能使问题具有一定的挑战性，同时能够将“挑战性”限定在学生的最近发展区内。

（4）由大概念构建组织的学习活动

在学习活动中，应强调相对少量的高层次大概念，利用多种学习支架，帮助学生运用小概念整合、概括、归纳出更高层次的大概念，以大概念的进阶路径为抓手，确定学习活动。教师应为学生提供完整的活动场景，将不同单元以及不同学科的活动组织起来，通过活动链条突出大概念的进阶建构路径。

（5）支撑个性化学习的支架

信息技术跨学科融合课程的学习过程相对较为复杂，教师应从信息技术学科出发，融合各学科大概念，为学生提供一定的学习支架，并将其作为从大概念进阶建构活动设计的主轴线。

（6）大概念导向的开放性评价方式

大概念导向的评价应是开放性的，通过提出开放性的问题，考查学生对大概念的理解，然后再考查与情境相关的具体细节。

2.教学流程基本框架

威金斯和麦克泰格针对大概念学习过程提出了“WHERETO”七元素：W（方向与原因）—面向生活应用的项目；H（吸引与保持）—启发与挑战并举的问题，支撑个性化学习的支架；E（探索与体验、准备与使能）—由大概念建构组织的学习活动；R（反思、重新考虑与修改）—大概念导向的开放性评价方式；E（评价）—大概念导向的开放性评价方式；T（定制）—支撑个性化学习的支架；O（组织）—由大概念构建组织的学习活动。[4]

3.案例剖析

（1）案例名称

“荣耀建党路，启航新征程”——党史教育展馆设计。

（2）学科背景

为响应“党史学习教育创新”的号召，同时培养学生的核心素养，教师从学科大概念出发，梳理跨学科大概念，统整多学科内容，通过党史探究、模型的设计与建造、内容的加工、经费的预算与调整等活动，将以往单学科的思政课程学习拓展落实到数、理、政、史、工程等多学科的交叉融合背景中。

（3）跨学科课程大概念分析

通过对各学科课程标准的分析，以及对本课重点核心内容的梳理，笔者总结出本课程涉及的各学科大概念，如表1所示。

表1

2011年美国发布的《K-12年级科学教育框架》在“跨学科的概念”维度中列出了7个可以应用到所有领域的学科中的概念[5]，本课程涉及的跨学科概念对应的教学内容如表2所示。

表2

（4）目标分析

①了解各类材料标准、选用恰当材料设计展馆；运用工程思维建立模型，并完成展馆的设计与搭建，结合系统观念学习并应用结构力学和材料力学知识分析问题，初步完成承重测试和抗震测试。

②掌握数据分析方法，能够熟练运用Excel/Python处理数据并生成可视化图表、利用Xmind生成思维导图；学会使用Mind+/Mixly等软件编程控制主控板，思考每一种结构与其期望功能之间的对应关系。

③理解项目中涉及的党史教育等人文艺术概念，思考党的发展历程中的变与不变，结合课堂所学，运用方法论分析其中的内涵。

④流畅讲解展示本组设计的展馆。

⑤在展区面积计算、展板放缩比例、成本精细化控制等方面有一定的见解和思考。

（5）教学流程（WHERETO框架）

活动1：活动环节预设。

设计思路：本环节向学生介绍本节课的评价标准，引导学生完成项目活动流程的预设、任务细化与分解，让学生在第一节课就形成项目整体观。

师生进行头脑风暴，集思广益，思考并讨论接下来可能面临的具体问题。学生使用Xmind制作思维导图，将项目需要考虑的问题进行标注与分类分解。学生进行组内分工讨论，针对不同模块的解决方案制订任务清单。

活动2：百年奋斗路。

设计思路：本环节通过探究中国共产党党员的人数变化，让学生直观感受建党100多年的艰辛历程。

学生查阅资料使用Excel/Python绘制出“新中国成立前后中国共产党党员人数变化折线图”，进行对比。

探究思考：为什么在某一个时间节点党员人数会出现这么大的波动？最后，师生共同总结出每一个时间节点发生的历史大事，形成“中国共产党大事记”。

活动3：展馆草图与建造方案设计（逆向工程设计）。

设计思路：本环节使用逆向工程设计教学法，教师首先展示已有的展馆设计草图，学生在此基础上提出草图的设计意见，开展创新设计。

教师向学生下发移情分析图，鼓励学生开展头脑风暴。学生组内讨论现有草图的布局是否合理，应当如何改进设计，之后，学生登录“酷家乐”平台完成相应的设计方案。

活动4：经费估算。

设计思路：通过经费的计算与设计，提醒学生掌握经济管理的思想和方法，养成金钱意识。

学生根据材料价格预估经费，组内讨论是否需要增减开支。

活动5：展厅设计与搭建。

设计思路：学生在本环节中整体规划每一个展厅的内容，再利用手边的开源硬件等材料复现部分展厅想要展示的内容。

活动6：展厅装修。

学生选择感兴趣的部分进行精细化设计与制作。教师为学生提供并讲解开源硬件Linkboy套装、3D打印机等。

活动7：展馆开放日。

设计思路：为适应本课程的背景，将展示环节设置为讲解员讲解的形式，学生介绍展馆布置以及相应的历史事件。

在参观结束后，教师、学生均需要对每组作品和分享展示表现进行评分。最后，教师带领学生回顾本课程的历程，总结经验。

（6）课程支架搭建

为了帮助学生建构“模式”跨学科大概念，教师向学生讲解了Excel及Python的数据分析方法，帮助学生理顺场馆搭建逻辑关系；为了帮助学生建构“因果：机制和解释”跨学科大概念，教师提供了“中国共产党百年大事记”支架；为了帮助学生建构“尺度、比例和数量”跨学科大概念，教师引导学生思考以往的展馆搭建案例，尝试进行类比分析；为了帮助学生建构“系统和系统模型”跨学科大概念，教师提供了展馆建造问题预设思维导图、各类软件使用方法等支架；为了帮助学生建构“能量和物质”跨学科大概念，教师提供了各类电子元件的功能、连接方式、控制功能等支架；为了帮助学生建构“结构与功能”跨学科大概念，教师提供了“移情分析图”“设计意向表”等支架；为了帮助学生建构“稳定与变化”跨学科大概念，教师提供了“新中国成立前后中国共产党党员人数变化折线图”支架。

（7）评价方式

在项目学习评价量规的基础上，教师从课程涉及的跨学科大概念出发，设计了多个开放性问题，如怎样设计展馆讲解词和讲解路线？如何看待各个时间节点党员人数的变化？你认为设计一所展馆需要从哪些角度考虑？……