融合式教学视域下地理跨学科主题学习探索

摘要：依托现代信息技术，教师从学生感兴趣的有趣自然现象入手，聚焦一个真实而复杂的问题，充分发挥技术赋能跨学科主题教学的优势，依据跨学科主题学习设计逻辑，在线上线下融合式教学支持下，有效选取能够解决问题的知识和能力，持续深入解决问题，形成整合性的学习成果，优化学生参与跨学科主题学习体验，创造性地发展学生核心素养。

关键词：跨学科主题学习；融合式教学；地理；技术赋能

2022年教育部颁布的各学科义务教育课程标准明确要求各门课程规划不少于总课时10%的课时进行跨学科主题学习。跨学科主题学习以解决问题为核心，整合两门及以上学科的知识、技能、理念和方法，旨在全面推动教育目标的实现。地理课程跨学科主题学习是基于学生的基础、体验和兴趣，围绕某一研究主题，以地理课程内容为主体，运用并整合其他课程相关知识和方法，开展综合学习的一种方式。它立足于核心素养的培育，关注学生探究能力、创新意识、实践能力、社会责任感的培养，促进学生全面发展和师生共同进步。

然而，在具体操作过程中，教师受学科教学限制，在设计和实施高质量跨学科主题学习活动时还存在一定的困难。对此，教师可借助现代信息技术弥补跨学科主题学习设计与实施的不足，有效整合线上教学与线下教学优势，提高教学效益，实现因材施教，促进学生更好发展 [1]。

一、基于大型语言模型的跨学科主题学习设计

随着现代信息技术的快速发展，大型语言模型（LLM）作为一种基于神经网络的自然语言处理技术，具有智能对话、文本生成、翻译等功能，可以理解和生成人类语言。我校位于上海市区，校园栽种多棵相同品种的鸡爪槭，有的种在教学楼的周围或者中庭，有的种在教学楼的屋顶花园。每到秋季，鸡爪槭由绿变红格外醒目，但同一校园的鸡爪槭变红不是同步的。为此，我们以学生感兴趣的有趣自然现象为例，借助大型语言模型进行跨学科主题学习设计，具体涉及以下四个步骤。

（一）提出跨学科主题学习的真实问题

针对这个有趣的自然现象进行跨学科主题学习，师生要先提出一个跨学科的真实问题。在此，我们综合运用多个大型语言模型，以期提出的问题更聚焦（如图1）。

借助大型语言模型，我们可以将此现象聚焦到跨学科的真实问题上。由于不同语言模型描述的真实问题不尽相同，这与它们的数据库、算法不同有关。对此，教师应该根据学情、教学条件等优化跨学科主题学习的真实问题，如：在校园内不同位置的鸡爪槭叶片颜色变红的时间差异和哪些环境因素有关？这些因素是如何影响鸡爪槭叶片颜色的变化的？

（二）选取可用于问题解决的、指向核心素养的知识和能力

首先，师生要明确解决这一真实问题涉及哪些学科。其次，这些学科中与真实问题有关的知识与能力是哪些。最后，这些学科的知识与能力是如何统整地作用于跨学科主题学习问题解决的[2]。

该问题涉及的学科主要是地理和生物学，但不同学科教师在分析跨学科问题时对其他学科的理解有一定的困难，这时我们可以借助大型语言模型进一步分析（如图2）。

借助大型语言模型，教师能够不断加深对该跨学科主题学习真实问题的认识。它不仅包含地理与生物学的知识，还涉及统计学的知识。在该问题的探究过程中，学生不仅需要通过记录数据分析植物生长与自然环境的相关性，还需要通过实验验证植物生长对环境因素的响应。

（三）学习不同学科知识，持续深入地解决问题

跨学科主题学习中，学生要学习并综合运用不同学科知识和能力持续深入地解决问题，形成问题解决的逻辑链条（如图3）。

虽然大型语言模型可以逻辑清晰地呈现解决该问题的具体任务链，还对各任务进行了解读，但是教师要把握任务的科学性、适切性，聚焦符合学情的核心内容引导学生深入探究。

（四）形成整合性的项目成果和新理解

跨学科主题学习要形成整合性的项目成果和新理解。切合问题的项目成果与新理解，既能反映学生整体理解相关学科观念与信息的能力，也能评价学生的跨学科学习水平。大型语言模型生成成果形式的建议和评价方案如图4所示。

跨学科主题学习涉及多个学生核心素养的培养，评价设计要与学科教学目标达成相结合，在有效落实核心素养培育要求的同时，还要关注对学生发展核心素养的培养情况。跨学科主题学习的核心是解决真实的问题，评价需要关注学生解决问题的程度、效率，多维度关注学生项目成果质量，让学生在参与项目的过程中学习，重视学生学习过程中的表现。

二、融合式教学方式下的跨学科主题学习实践

跨学科主题学习不仅对教师来说有一定的设计挑战，学生实施起来也有不少困难。由于学生的跨学科知识储备和能力不足，加之课时有限，仅仅采用常规授课方式效果不佳。为此，我们在实施过程中，借助互联网技术，通过线上与线下相结合的方式，有机整合课前、课中、课后环节，提高跨学科教学效能。

（一）课前运用微信公众平台助力跨学科主题学习内容准备

微信公众平台是当前人们推送图文信息的主流渠道之一。用户关注后，就可以收到该公众号推送的图文内容。教师可以注册用于跨学科主题学习的微信公众号并邀请学生关注，在学习之前，按照设计流程“选取可用于问题解决的、指向各核心素养的知识和能力”，将需要了解的知识通过微信公众号提前推送给学生预习。

根据跨学科主题学习需要，如果仅仅阅读相关材料不足以做好相应的准备，教师还可在微信推送页面插入调查问卷（选择题），或者要求学生通过写留言的方式回答相应问题。学生提交之后，教师通过后台数据管理平台能够了解学生对所需知识和能力的掌握情况，以此为依据调整教学安排。

除此以外，教师还可借助微信公众平台的关键词回复功能，为有需要的学生拓展相关知识，引导学生在微信公众号对话界面输入感兴趣的关键词获取对应推送，从而实现个性化指导。

在“鸡爪槭叶片颜色变化与环境因素相关性分析和实验验证”的跨学科主题学习开始前，教师可以借助微信公众平台的图文和关键词推送鸡爪槭生长的气候、土壤、光照等环境条件，鸡爪槭叶绿素、花青素的合成与分解等生理特征，以及相关性分析和实验设计方法等知识，并通过问卷和留言等方式，了解学生的预习情况。

（二）课中借助融合式平台明确与解决问题

跨学科主题学习问题的解决需要学生持续深入探究，问题具有一定的挑战性，教师要调整自己的教学组织方式。尤其是问题链的设计和问题的解决，需要师生、生生较多的交流互动。为打破时空限制，服务更多学生，我们运用了优幕（UMU）互动平台。它是一个专业的互动交流平台，不仅有问卷调查、测试等交互功能，还能提供提问、讨论等交互服务，实时上传学生的创意书画或者音视频作品。通过大屏幕展示，平台可以实时呈现客观题的选项数据、主观题的高频词条，以及学生的创意作品等。

在“鸡爪槭叶片颜色变化与环境因素相关性分析和实验验证”的跨学科主题学习开始时，学生初步了解研究问题后，可以通过问卷互动方式推测影响鸡爪槭叶片颜色变化的环境因素，如温度、光照、湿度、肥力、水分等。教师借助提问互动方式引导学生尝试分析不同环境因素如何作用于鸡爪槭叶片颜色的变化；然后，指导学生小组合作自主设计观察方案验证猜想，邀请学生将小组的观察方案通过拍照上传的方式在大屏幕前和全体学生交流，指导学生互相借鉴和完善自己的方案。

第一次课结束后，在融合式平台的支持下，学生可以进行观察与记录。运用“花花草草”探测仪，学生可以精细化获取局部区域的环境因素，之后在教师创建的问卷互动平台中上传观测数据。经过一段时间的观测记录，教师可在云端发布数据相关性分析微课，指导学生对观测到的数据进行分析。

第二次课上，教师邀请各小组交流观测的数据与所做的相关性分析，初步判断影响鸡爪槭叶片颜色变化的环境因素，如与温度、光照等因素变化有较强的相关性，但是仍然无法解释这些环境因素影响鸡爪槭叶片变色的机制。此时，教师需要引导学生从生物学的视角设计实验进行验证，控制其他变量验证温度或光照如何改变鸡爪槭叶片的颜色。学生小组的实验方案除了可以借助融合式平台进行线上、线下交流外，还可借助大型语言模型进行提示和完善。

第三次课上，为各组提供所需的实验设备指导学生进行验证实验。在验证实验过程中，教师可将学生的操作过程录制成视频，并要求学生撰写实验报告，引导学生对实验结果进行反思与交流。同时，布置撰写跨学科主题学习相关探究论文的任务，通过融合式平台为学生提供论文撰写相关参考，引导学生在大型语言模型的帮助下撰写一篇高质量的论文。

在线上、线下融合式平台的支持下，学生的跨学科主题学习得以有序推进。融合式平台的交互性优化了跨学科主题学习问题的有效解决路径，在保证质量的同时提高了问题解决效率。

（三）课后依托融合式平台形成和展示项目成果

课后，学生完成论文后要将其上传到优幕互动平台。在平台上，教师可以进一步指导学生完善，并将优质的论文作品通过微信公众平台进行推广。

由于跨学科主题学习问题的解决有一定的难度，所以学习过程并不是一帆风顺的，教师要根据融合式平台提供的反馈数据，对学生出错较多和理解困难的部分制作成音视频微课推送给学生，让他们查漏补缺。同时，融合式平台以小步子、多环节的方式把跨学科主题学习全流程完整地呈现在云端，供学生自主选择与反复学习，大大提高了学习效率。而且，流程化的学习环节还能帮助学生建构对应的知识与思考逻辑，起到事半功倍的效果。

三、实践评价与经验总结

基于此，在大型语言模型的支持下，通过线上与线下教学的有机融合，我们完成了关于鸡爪槭叶片颜色变化的跨学科主题学习探究任务。同时，基于此案例，我们归纳出了融合式教学视域下跨学科主题学习方案设计与实施的一般模式（如图5）。

跨学科主题学习通过打破学科间的屏障，帮助学生在多学科融合的学习中激发兴趣、启迪智慧、学以致用、树立志向，在自己的“最近发展区”内，在自然耦合的学科生态中，在复杂的问题式学习情境中，实现核心素养的培育[3]。在立德树人根本任务的指引下，跨学科主题学习能够更好地培养学生的核心素养，提高学生运用多学科知识综合解决实际问题的能力，从而提升他们的整体素质。

多种现代信息技术、海量数据和资料，以及大型语言模型的运用，使得教师更好地构建融合式教学视域下的跨学科主题学习课堂，以科学合理的跨学科主题学习设计逻辑和实践理念，弥补教学的不足，优化学生学习体验，提高跨学科主题学习效率。

随着义务教育新版教材的投入使用，跨学科主题学习将向更多学科拓展，教师在储备跨学科知识的同时，要大胆地将现代信息技术为我所用，主动发掘以大型语言模型为代表的人工智能技术在跨学科主题学习中的设计与建构价值，整合线上与线下融合教学方式，优化跨学科主题学习问题解决方式，自主开发各种专业化应用，突破跨学科主题学习瓶颈。

参考文献

[1] 王月芬.线上线下融合教学：内涵、实施与建议[J].教育发展研究，2021（6）：19-25.

[2] 夏雪梅.跨学科项目化学习：内涵、设计逻辑与实践原型[J].课程·教材·教法，2022（10）：78-84.

[3] 孙学东，唐国瑞.跨学科教学刍议[J].教育研究与评论， 2023（5）：24-28.

（作者高立洋系上海市南洋模范中学备课组组长、高级教师；姚伟国系上海市民立中学副校长、特级教师；田娜系上海市民立中学教师、二级教师；孙晓伟系上海市民立中学教师、二级教师）

责任编辑：孙建辉