初中信息科技课程跨学科教学实践探索

摘 要：2022年版《义务教育信息科技课程标准》强调了跨学科学习的重要性，跨学科教学怎么跨，如何跨？对初中信息科技“智能音乐盒的设计与制作”一课进行研究，探讨以信息科技学科人工智能课程为基本学科，与音乐、美术、综合实践等学科协同教研备课共同开展的跨学科项目式教学。通过实践发现这种教学模式有助于提高学生的核心能力和高阶思维，但在实施过程中需要注意跨学科的真正目的和教师的协同教学。

关键词：信息科技;跨学科;项目式学习;核心素养

2022年，“双新”提出后，初中信息技术课程成为国家正式课程并改名信息科技，有了九年一贯制的课程体系。初中信息科技课程具备了基础性、实践性和综合性，学科目标是培养学生科技伦理、科学精神、社会主义核心价值观，提升学生自主意识，树立信息安全观，提高数字作品创作素养与技能。在新《义务教育信息科技课程标准》中，明确规定了跨学科学习和实践活动应占据10%的课程时间[ 1 ]。这与信息科技课程改革重素养的目标相吻合。通过真实的任务情境，鼓励学生在信息人工智能数字化环境中学习、实践与创新。

1 跨学科项目式学习教学设计研究

信息科技学科的核心素养是：信息意识、数字化学习与创新、计算思维、信息社会责任，教学目标是提高学生的高阶思维和在这四个方面的能力[ 2 ]。音乐、美术、综合实践等学科的核心素养主要包括欣赏审美、艺术表现、创新实践、文化理解、技术意识、工程思维。围绕信息科技学科和这些学科的核心素养开展的“智能音乐盒的设计与制作”跨学科项目式教学设计如图1所示[ 3 ]。

“智能音乐盒的设计与制作”项目的背景是来自学校三十周年校庆，让学生制作校庆文创品智能音乐盒这样一个真实情境的任务。该项目式学习让学生从设计简单的校庆文创品音乐盒到设计智能音乐盒到设计独一无二的智能音乐盒，最后小组展示分享作品。

在信息科技人工智能学科内容方面，初一年学生已经学习威胜人工智能语音识别套盒中LED灯、按钮、蜂鸣器、扬声器、传感器等部分硬件及其组装方法，学习了顺序、循环、选择三大结构编程语句，学习了语音识别的基本原理。本节课以项目式教学设计课程内容，让学生设计制作智能音乐盒。本节课既是前面知识的巩固又为今后学生利用人工智能技术创造性地解决实际生活问题，创作出更多的语音识别原创作品，起到了承前启后的作用。在文创作品的创作上需要学生以小组为单位来完成任务进阶挑战。在音乐方面，学生已学过歌曲的高中低音频，对歌曲节拍的计算方法已有初步理解。然而，怎样将歌曲的频率节奏与人工智能设备的编程相结合是一个新的内容。在美术和综合实践方面，学生会绘制简单的图像，但是在遵循作品设计的原则下设计并绘制一个人工智能作品的外观并将创意物化，还需要进一步学习。

基于以上学生的学情，在学习过程中，教师可以鼓励学生进行团队合作，每个小组成员都可以负责一部分工作，例如一部分人负责音乐设计，一部分人负责美术外观设计，一部分人负责创意物化积木搭建，一部分人负责计算机AI编程等。通过这种方式，学生不仅可以学习到音乐、美术、综合实践等学科知识，还可以学习到团队合作和项目管理的技能。

此外，教师还可以引导学生进行创新性思考，例如让学生思考如何改进现有的音乐盒设计，或者如何将音乐盒应用到其他领域等。通过这种方式，学生可以更好地理解和掌握跨学科的知识，同时也可以提高他们的创新能力和解决问题的能力。

2 跨学科项目式学习教学实践探索

2.1 素养导向，生活情境真实需求

信息科技教师：以校庆三十周年为背景，学校校歌《还是那个梦想》为内容，校庆文创品智能音乐盒的创作为任务，邀请学生参加原创品设计与创作，引出本节课题——《喜迎校庆 唱响校歌 智能音乐盒的设计与制作》。

问题一：歌曲简谱中音调与蜂鸣器频率的关系是什么？节拍与延时时间之间的关系是什么？信息科技人工智能的课本里没有相关知识，要询问音乐教师，在音乐学科中寻找知识解答。（学科知识第1次轮换）

音乐教师：向学生讲授简谱中的音调，高音、中音、低音，介绍节拍表示各个音调的时间比例的计算方法。

2.2 借助AI，智能编程巧妙创作

（1）初探AI——器材拼搭与编程

任务一（初级设计师任务）：制作一个按钮加蜂鸣器的智能音乐盒，音调部分的编程（学生可以完成），附点音符和连音线的节拍部分（学生无法完成）。

问题二：智能音乐盒连接方法及编程，信息科技学科人工智能知识。（学科知识第2次轮换）

信息科技教师：讲授威盛人工智能语音识别套盒中节拍延时的计算及编程方法，让学生操作练习。（完成任务一）

问题三：什么是附点音符和连音线？附点音符和连音线的节拍时间如何计算？请音乐教师讲解。（学科知识第3次轮换）

音乐教师讲授附点音符和连音线的含义，节拍时间的计算过程。教师分发纸质版“学习加油站”的辅助内容，学生分组完成任务。随即引出任务二（中级设计师任务）：设计语音识别加蜂鸣器的音乐盒（学生只能完成部分）。

（2）再探AI——语音识别

问题四：语音识别的原理是什么？如何编写程序？（学科知识第4次轮换）

信息科技教师：通过播放视频等方法向学生介绍人工智能语音识别的原理。引导学生掌握AI语音识别编程的三段重要的语句。①听见语音，初始化语句。人工智能设备工作前的准备阶段，它内部的所有图形块程序，在开始工作前优先执行，并且只执行一次，不参与任何循环; ②识别语音，声音侦测语句。判断是否侦测到声音，如果侦测到声音，就对声波进行分帧并使用解码器处理。如果有符合初始化中设置的命令语句，将会自动生成对应的识别号;③执行命令，判断语句。条件成立或表达式匹配，按照要求执行程序。

在教师的指导下，学生完成任务二。通过亲历实践体验，学生能分析出AI语音识别作品智能化的特点。

2.3 共享平台，携手合作共同收获

任务三（高级设计师任务）：设计制作语音识别加Micro SD卡的智能音乐盒。

信息科技教师：介绍小组团队合作的两种形式：①共同完成主要器材的拼搭及程序的编写;②每个成员完成不同的部分，最后整合成一个作品。要求学生选择效率更高的合作方式开展合作学习。

教师指导学生以小组合作的形式，共同完成任务三。完成任务的过程中可以借助平台上的资源加强学习，并将自己的操作方法和作品等实时分享到教学辅助IT-tools平台。

在学生作品设计完成后，分小组上台进行作品设计展示交流，其他学生用IT-tools平台系统进行投票，对选出的优秀作品小组奖励。

2.4 分析AI，发挥想象力促创新

信息科技教师：如何设计独一无二的智能音乐盒？还可以运用哪些AI设备及技术？学生围绕问题畅所欲言，大胆创意。

问题五：AI作品设计要遵循什么原则？如何将创意物化？（学科知识第5次轮换）

综合实践教师：AI作品设计与其他普通作品一样，应注重从美观性、创新性、经济性、实用性、道德性、技术标准以及可持续发展性这几个原则相结合设计，在作品展示交流评价的时候也要能从设计的一般原则来进行。创意物化的步骤首先根据设计选择收集外观器材，再进行创作。如果掌握AI积木的特点，可以用AI积木比如梁孔类、十字轴、插销、连接件、装饰面板等拼搭作品外观。作品创作的时候要注意考虑部分与整体、上与下，内与外等的层次顺序关系。

教师组织学生讨论交流，最后总结本课，升华主题：AI作品是人类想象力和创造力的杰作，创意物化一定要遵循原则。这些原则对于建立一个可信赖、可持续和具有吸引力的作品至关重要。教师要培养学生正确的学习态度及数字智能时代价值观。

3 跨学科项目式学习教学反思启发

本次跨学科项目式教学内容结束后，通过发放师生问卷调查来评估教学和学习的效果。调查结果反馈师生都非常喜欢认可这种跨学科项目式教学。采用项目式教学模式确实能帮助学生提高核心素养。在实际的教学xO0tN9tT1bPzDHRU646YYuBO16WDWIVJF3VhI+14GWg=过程中，需要特别注意以下两个方面：首先，教师在实施跨学科项目教学时需要确保教学内容的整合性和一致性。由于项目学习涉及多个学科，教师需要将各门学科的知识融合在一起，形成一个有机的整体。这就需要教师具备跨学科的知识和能力，能够将不同学科的理念和概念有机地结合起来。同时，教师还需要确保教学内容的一致性，即不同学科之间的知识在项目中能够有机地衔接和交叉应用，避免出现知识的割裂和孤立。

其次，项目学习中需要重视学生的主动性和合作性。在传统的信息科技讲练教学模式中，教师是知识的传授者，学生则是被动的接受者。而在项目学习中，学生需要扮演更加主动和积极的角色，参与到项目的设计、实施和评估中。因此，教师需要引导学生发展自主学习和合作学习的能力，培养他们的问题解决、团队合作和创新思维能力。此外，教师还需提供适当的支持和指导，确保学生在项目学习中能够充分发挥自己的潜力和能力。

综上所述，在实施跨学科项目教学时，教师应注意教学内容的整合性和一致性，同时重视学生的主动性和合作性。只有从这两个方面着手，才能真正提升学生的核心能力和综合素养。

跨学科项目式教学在整个学习过程中融入了丰富的实践和社会情境，将学校教育与社会需求有机地结合起来。学生通过参与真实的项目实践活动，将课堂知识应用到实际中，从而获得更深入的学习和体验。在教学中，教师需要及时跟踪学生的学习进展，同时灵活引导学生的思维发展，实现有意义学习的持续发展，为学生终身学习打下坚实基础[ 3 ]。

参考文献：

[1] 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，2022：8.

[2] 叶华荣. 跨界创新，智慧共生：基于信息技术的项目式学习实践探索[J]. 新教育，2021（7）：29-30.

[3] 曹徐丰，朱聿铭.基于生成式人工智能的跨学科教学设计与实践：以“人人都是艺术家”项目式学习为例[J].中国信息技术教育，2023（18）：72-74.