智能时代小学跨学科教学的实践研究

吴欢　黄静

智能时代，科技创新引领社会快速发展。培养面向未来的具有高阶思维能力的复合型创新人才，已经成为这个时代教育的重要使命。中国学生发展核心素养中强调培养学生综合运用知识技能解决现实问题的关键能力和适应社会发展的必备品格。

在国家对创新人才需求的背景下，武汉经济技术开发区实验小学基于“心流理论”“创中学”理论等，结合本土优势对原有的学科课程内容进行了重构，开发了系列跨学科课程及配套学习资源，形成了基于三大领域课程内容、整合四大课程场景、协同五大育人主体的跨学科教育结构模式（如图1所示），构建了适合小学生的跨学科课程教学模式，培养了一支能够胜任跨学科课程教学的教师队伍，促进学生核心素养的发展，为国家培育具有科学精神、创新意识和实践能力的时代新人。

跨学科教学课程——多元、开放、立体

结合学校“乐·创”教育办学理念，开发了“国际理解”“家国情怀”“创新科技”“智美生态”四大类跨学科课程群，共计22门课程，涉及理学、科技和人文三大领域，整合了教室、实验室、校园和社区四大场景，并依托武汉精品慕课网建设云上学校。其中，人工智能、长江大保护、无土栽培等精品课程，开发了教师手册和学生手册，配套相应教学PPT、演示视频、说课视频等资源，通过多元、开放、立体的资源体系（如图2所示），满足师生不同需求。

通过专递课堂，学校与丹江口市龙山镇中心小学、武汉市汉南区农村学校共享跨学科学习课程，并依托云上学校，将《物联创新科技课程》《端午中华情》《美美中国年》等课程面向全国开放，截至目前共5822人注册参与慕课学习，涉及北京、河北、内蒙古、四川、上海、天津等省、自治区、直辖市，教学资源丰富，累计访问量约7166万人次。推广应用实践效果较好，得到了校内外师生、家长的普遍认可。

跨学科教学模式——科技和人文并行

在课程实施过程中，根据不同的跨学科课程学习主题，构建了科技主题跨学科课程教学模式和人文主题跨学科课程教学模式。

科技主题跨学科课程教学模式。在参考Fortus教授基于设计的学习模型的基础上，结合课程实施情况，学校逐步构建了科技主题跨学科课程的6C（情境感知Context perceived、概念知识学习Concept learning、协作设计方案Collaborate design、产品制作Construct artifact、改进完善作品Correcting and refine、交流演示评价Communicating and evaluating product）教学模式（如图3所示），学生通过6C流程开展学习。

情境感知（Contextual perceived）：学习者鉴定真实的情境问题，明确学习任务。真实的与生活息息相关的情境知识为核心，结合AI技术设计整体教学主题，融合计算思维实践，包括问题分解与问题抽象。

概念知识学习（Concept learning）：了解解决问题需要用到的基础知识、基本原理，为问题的解决打好基础。

协作方案设计（Collaborate design）：设计产品方案，制订解决问题的流程图；在设计的过程，融合计算思维、设计思维实践。

产品制作（Construct artifact）：学习者应用学习到的科学知识构建物理实物、产品原型，该部分融合较多计算思维实践、设计思维实践。

改进完善作品（Correcting and refine）：完善产品，该过程通过测试产品的功能以及结构，确保迭代完善改良产品。

交流展示评价（Communicating and evaluating product）：小組开展评价反馈工作，包括梳理和总结学科知识、汇报产品制作过程以及收获。

学习者在分析与设计的过程中，收集数据、评估方案，形成想法，最终建构自己的知识，在设计思维导图、项目方案的过程中，通过思考“如何做”“需要什么”“为什么”“是怎样”，对项目进行思考，并最终解决现实问题。学校在开展“创新科技”和“智美生态”类课程时，多采取科技主题跨学科课程教学模式，例如《智慧种植小助手》《建设校园数字气象站》等，通过科技主题跨学科课程学习，培育学生发现问题、解决问题和动手实践的能力。

人文主题跨学科课程教学模式。在参考主题教学模式的基础上，结合学校人文主题跨学科课程实施情况，构建了人文主题跨学科课程教学模式（如图4所示）。结合儿童的经验基础、学科知识、生活经验、传统文化等背景，设计富有挑战的人文主题驱动性问题，整合相关学科的知识，组织学生协同学习，给予学生充足的时间进行探索，包括社会调查、研学、方案、制作等，最后进行成果展示，展示的形式有路演、进社区宣传、发布会等不同的方式。根据课程开展情况，教师反思教学效果，迭代改进课程内容。学校在开展“国际理解”和“家国情怀”类课程时，多采用人文主题跨学科课程教学模式进行，例如《美美中国年》等，学生通过人文主题跨学科课程，进行跨文化交流和跨文化学习。

跨学科教学主体——五位一体协同育人

在跨学科课程开发和实施过程中，逐渐形成学校教师、学生家长、高校教授、企业员工和社会人员五位一体协同育人机制。如，与高校合作研发智·美生态课、人工智能、小木工等课程；与东风本田公司、万科金域蓝湾社区、园博园等单位共同开发并实施课程；超星公司协同学校将课程建在“云上学校”，开放给全国学校。2020年～2021年学校在高校专家团队指导下，梳理成果正式出版《乐创教育理念下STEM+案例集——武汉经济技术开发区实验小学的探索》。学校每年开展的生物多样性日、世界环境日、国际节、中国传统节日等主题活动中，企业、社区、家长和学校一起成为跨学科课程的设计师，带着学生走进东风公司、格力公司等企业进行跨学科教学实践活动。

通过智能时代小学跨学科教育的实践研究，学生逐渐成为学习的主人，主动地发现问题、探索问题和解决问题，在试错中创生出自己的想法，在改进中完善设计和作品。我们选取一个年级6个班的学生进行了跨学科态度、5C能力的测评，发现通过跨学科课程的学习，学生在跨学科学习态度、创新、交流、问题解决、协作、批判性思考等方面的能力有较大提升。学生在创新科技类的竞赛活动中，近五年获得国家级荣誉46人次、省级荣誉61人次、市级荣誉186人次，两位学生成功申请国家专利，一支队伍在全国创造大赛中获得金奖。2019年、2020年学校先后被评为中国教育信息化STEM教育年度最佳实验小学、中央电教馆人工智能实验校。我们通过专递课堂让丹江口市龙山镇、武汉市汉南区的多所农村小学共享我们的跨学科课程，三位老师到农村学校交流，将学校跨学科课程理念辐射至农村薄弱学校。

跨学科课程会运用到数学、科学、信息技术、艺术创作等多学科知识，教师不仅要掌握多方面的知识，在课程实施过程中指导学生完成作品，还要完成课程内容迭代、课程效果评价工作。通过智能时代下跨学科教学研究，提升了教师课程设计能力和动手实践能力，发展了一支能胜任跨学科课程的教师队伍，一批具有跨学科课程开发和教学能力的教师脱颖而出。6位老师参与国家、省、市的教材编写，参与人工智能、信息科技、综合实践、编程教材的编写；8位老师承担了全国STEM课例的展示，18人次开发的STEM课例在全国获奖，省级课例获奖25人次。

责任编辑/周小益