信息技术促进跨学科主题教学：以趣谱（TRIP）为例

高 燕

（上海市静安区教育学院附属学校 上海 200040）

一、 前言

当前社会处于大变革、大发展时期，这样的时代背景要求学生拥有解决复杂问题的能力，而复杂问题的解决往往需要学生调动多学科知识参与。2022年4月教育部颁布的《义务教育课程方案和课程标准（2022年版）》明确提出，要“设立跨学科主题学习活动，加强学科间相互关联，带动课程综合化实施，强化实践要求”。所谓跨学科主题教学，是基于跨学科意识，运用两种或两种以上的学科观念以及跨学科观念，解决真实问题的教学取向。它既是一种以跨学科意识为核心的课程观，又是一种融综合性与探究性为一体的深度学习方式，还是一种以综合主题为基本呈现方式的特殊课程形态。[1]然而，在教育实践中，跨学科主题教学面临教学内容上的“知识拼盘”、学习组织中合作小组的“同质交往”、教学过程中学生自主探究的“引导缺位”、教学评价上的“唯结果论”等难题。[2]当前，信息技术的发展及应用为解决上述问题、有效落实跨学科主题教学提供了可能。那么，信息技术何以赋能跨学科主题教学？以何赋能跨学科主题教学？上海市静安区教育学院附属学校经过多年经验积累，探索出一条信息技术赋能增效跨学科主题教学之路，取得了较好的教学效果。

二、 信息技术促进跨学科主题教学

跨学科主题教学的真正实现，要求教学内容综合融通、学生探究自觉主动、学习评价个性精准。然而，以往的分科教学导致大多数教师专科专能，长期的讲授式教学造成学生缺乏能动性，以纸笔测试为主导的评价难以关照每位学生的成长过程，这严重制约了跨学科主题教学的深入推进和有效实施。互联网、大数据、人工智能等信息技术的迅速发展及其在教育领域的广泛应用为破解上述困境提供了有力工具。2010年，美国《国家教育技术规划2010》（National Educational Technology Plan 2010，简称NETP 2010）中首次提出“技术赋能学习”这一观点。[3]2016年，NETP再次强调为未来学习而准备，重塑技术在教育中的角色，要能够提供满足学习者个性化需求的学习服务和体验。[4]具体而言，针对教师专科专能所带来的知识局限，知识图谱等人工智能技术可以将跨学科问题中的学科知识进行有效的结构化组织，帮助构建主题知识网络，从而促进学生对知识的深度理解与应用。虚拟现实等技术通过数字化的形式再现真实世界的场景，从而改进教学过程，助力教师进行情境引入，促进学生体验式学习。虚拟现实等技术可以激发学生的学习兴趣，提高学生的课堂参与积极性，使学生实现深度学习。传感、通信、计算机等互联网技术不仅能助力师生、生生互联互通，还能实现匿名化信息发布，根据类似观点或相同兴趣进行分组等，由此唤醒学生的“主人翁意识”，实现以学生为中心的学习。对于教学评价问题，大数据技术可以对学生线上操作中的生成性信息进行记录留存，从而实现对学生学习全过程的记录，促进过程性评价有效展开。

综上所述，信息技术赋能跨学科主题教学的核心要义是将知识图谱、虚拟现实、互联网、大数据等信息技术系统化、虚拟化、去中心和全记录的优势融入跨学科主题教学过程，增强场景感、体验感，促进学生自主建构知识，实现对学生的循证评价，从而促进学生高阶思维和关键能力的提升。信息技术赋能跨学科主题教学关系见图1。

图1 信息技术赋能跨学科主题教学关系

三、 以趣谱（TRIP）教学为例

（一） 趣谱教学的内涵

趣谱教学是指以主题引领，在教师的帮助下，让学生进行跨学科、主题、实践、探究学习的教学。其突出特征是整合：一是课程内容整合，即将信息科技、劳动技术、社会、科学、自然等课程的内容重构，建立不同学科的关联，帮助学生综合利用多学科知识，完成主题任务，提升问题解决能力；二是学习方式整合，即以主题、探究、跨学科、实践等多种方式开展教学** 四种学习方式——主题（Theme）、探究（Research）、跨学科（Interdisciplinary）、实践（Practice）的英文名称首字母的大写即为趣谱（TRIP）名称的由来。，注重激发学生的天性、潜能和创造力；三是教学评价整合，构建包括知识体系、实践成果、关键能力三个维度的评价体系，采用过程性评价与终结性评价相结合、综合评价与增值评价贯穿始终的评价方式，形成学生个性化评价报告，指导学生的个性化发展。

（二） 趣谱教学模型构建

跨学科主题教学的目标是发展学生核心素养，其核心是学生运用多种学科的理念、知识与方法解决问题，形成解释或者创造产品[5]。目前，研究者对于如何开展跨学科主题教学进行了大量的探索。例如，美国巴克教育学院创造了一个适用于项目学习（Project-Based Learning，简称PBL）的“黄金标准”，该标准包括一个核心（即学生的学习目标）和七个要素（即挑战性的问题驱动，持续探索，真实性，学生的声音和选择，重视反思，评价、批判与修正，公开的产品展示）。[6]赵呈领等建构了一个整合创客和STEM的跨学科教学模型，即“创设情境—学生生成性项目—教师讲演—制定评价标准—确定创作项目—设计项目方案—实施项目方案—项目成果展示—项目成果评价”。[7]郑长龙提出了化学课堂主题教学的 CASES-T模型，即内容（Content）、活动（Activity）、情境（Situation）、评价（Evaluation）、策略（Strategy）、目标（Target）。[8]在实践中，各学科的中小学教师探索出包括主题选择、内容组织、目标制定、情境创设、活动规划、评价设计等在内的跨学科主题教学实践模型。[9-11]通过对已有理论和实践的梳理可以发现，跨学科主题教学设计往往以项目、主题为载体，以问题解决为线索，落脚点在于学生全面发展。在此基础上，本校构建了校本跨学科主题教学模型，包括主题与情境、组织与实施、评价与反思三个阶段，涉及主题驱动、问题导学、组织选择、项目实施、分享展示、综合评价、学习反思七个环节（见图2）。

图2 校本跨学科主题教学模型

主题与情境阶段包含主题驱动与问题导学两个环节。在这一阶段，教师通过发布跨学科主题，为学生学习创设生活化情境，用问题引导学生对主题内容进行自主探索。组织与实施阶段包含组织选择、项目实施、分享展示三个环节。学生通过对主题进行细分与兴趣选择，完成学习小组的建设，而后进行主题的合作探究与创意制作，最后以小组为单位进行展示与交流。评价与反思阶段包括综合评价、学习反思两个环节。跨学科主题教学以表现性评价和过程性评价为主，并在教学完成后通过学生的学习反思，促进学生对跨学科学习的深度理解以及在这方面的能力发展。

（三） 信息技术促进趣谱教学过程

为保障趣谱教学有效实施，基于信息技术的上述优势，本校开发了集教、学、评于一体的信息化教学系统（AIclass），该系统全程参与趣谱教学的课前设计、课中实施和课后评价，支持跨学科主题教学的每一个阶段。在跨学科主题教学准备中，AIclass辅助教师拟定一个大方向或大主题让学生自主探索，教师能够在系统中便捷选择知识范围、规划教学实施、创建教学活动。AIclass支持教学实施过程，内有多种讨论工具和教学工具，可以支持教师与学生开展线上互动。在教学实施阶段，学生在AIclass中进行讨论和交流，开展各类小组活动（如团队组建、题目选取、任务分工、合作探究），制定研究计划，收集加工资料，完善活动日志，撰写研究报告，汇报创意成果。AIclass会自动收集学生主题学习过程性资源、数据和成果，充分记录每个主题的探究性学习过程，助力教师从知识体系、实践成果、关键能力等不同维度对学生进行评价，关注每一位学生的个性成长。在跨学科主题教学的每一个环节，AIclass的具体作用如下（见图3）。

图3 信息技术促进趣谱教学

1. 主题驱动：知识整合赋能跨学科结构化，提升学生的问题创生能力

在教学开始前，多学科教师协同研讨，将原本分散在各学科之中的相关内容或因素重新联结起来，拟定跨学科学习范围[12]，而后基于信息化教学平台建立跨学科主题知识图谱。知识网络的构建，打破了学科分立壁垒，便于学生串联不同学科的内隐逻辑。

教师在具体的跨学科主题中设置教学环节，并根据所设计教学活动的需要，选择平台提供的活动类型创建活动任务；学生通过数字平板电脑接收教师发布的主题任务，进行主题分析，结合自身的经验和兴趣提出个性化的探究题目。这个过程本质上就是在培养学生提出问题的能力。例如，当教师公布“智能家居”这一主题后，学生即可结合日常生活发现身边存在的家居问题（如“下雨了，阳台衣服没人收怎么办”“卧室潮湿昏暗怎么办”“家里电器忘记关了怎么办”），进而提出“智能家居有哪些功能”“我能否利用软件自主设计一款智能家居产品”等问题。

2. 问题导学：开源资料库助力学生预学习，提升学生的资料搜集能力

在问题导学环节，由于跨学科主题涉及知识广泛，教师应根据实际教学需要，组织学习资源，并设计多种活动（平台支持“思维导图”“资源”“微视频”“讨论”“作品”等十余种教学活动）以帮助学生开展探索，形成导学包，引导学生开展预学习。

学生学习期间，不仅可以利用导学包中的资源进行学习，还可以在网络上自主检索完成任务所需的作品设计、制作方法等知识，在此过程中提升资料搜集能力。以“智能家居”为例，学生若想制作家居产品，则需要提前了解室内设计的概念、风格、内容，对室内设计形成初步认识；了解家居设计、制作需要考虑的因素，掌握家居设计、制作的方法等。

3. 组织选择：匿名自组织加强学生中心度，提升学生的自主负责能力

课堂上，教师向学生推送跨学科主题任务和学习支架后，学生需要以小组的形式进行合作学习，共同对主题任务、疑难问题展开探索。信息化教学平台通过思维导图、跟帖投票、线上研讨三种形式助力学生分组。思维导图促使学生自主细分问题，持有相似细分观点的学生自动成组；跟帖投票帮助学生将项目创意匿名发送至公共屏幕，学生从兴趣出发进行投票，兴趣相同的学生成为一组；线上研讨引导学生在公共组中匿名研讨，持相似观点的学生成为一组。借助信息化教学平台的学习分组过程实现了学生的志趣参与，激发了学生的表现欲，让学生自主表达、灵活选择，提升了学生的自主负责能力。

4. 项目实施：信息化工具提升学生参与感，提升学生的专注创新能力

在教学实施环节，教师通过信息化教学平台将跨学科主题任务进行可视化呈现；利用“画笔”“计时器”等信息化工具提升学生课堂参与的积极性；在平台上动态、即时地跟踪各组任务完成进度，把控课堂节奏；对学生知识与能力建构过程中遇到的问题给予必要的帮助和解答，有力调动了学生探究的积极性。学生可以在信息化教学平台上进行语音、文字的讨论和交流，开展题目选取、任务分工等小组活动。信息化手段的使用，不仅帮助教师科学引导，还增添了学习的乐趣，提升了学生学习的积极性和专注度，助推有意义学习的发生。

5. 分享展示：多媒体展示丰富学生获得感，提升学生的沟通表达能力

在分享展示环节，展示内容往往有理有据。这是因为在跨学科主题活动开展过程中，学生的学习过程资料会通过信息化教学平台自动汇入个人学习空间，作品自动收入作品库（包括Word、PPT、图片、视频等）。在展示形式上，学生可以运用信息技术支持的多媒体手段进行主题成果展示，具体包括制作演示PPT、电脑小报、短视频、宣传海报等。这大大丰富了学生的获得感，并在展示过程中提升了学生的沟通表达能力。以“智能家居”为例，各小组轮流上台推介自己的室内设计图、家居模型，借助多种手段，如产品说明书、演示文稿、视频、小品等，全方位介绍产品的创意。

6. 综合评价：过程性数据循证学生发展度，提升学生的观察判断能力

在综合评价环节，教师利用平台可以在课堂上对学生进行即时评价，并通过详细记录学习过程形成的学生个性化“学历包”，对学生的参与情况进行循证的过程性评价，较为精确地判断学生的增值发展。此外，学生也参与自评与互评。这一过程让学生积极观察并做出判断，不仅能提高其观察判断能力，也有助于其建立开放、坦诚、共进的关系。

7. 学习反思：阶段性反思提高学生迁移性，提升学生的反思迁移能力

在学习反思环节，学生可以通过平台查看自己的跨学科主题学习报告。根据这份学习报告，教师和学生可以清晰地了解各阶段学习后的学科知识、实践活动、创新作品、所得评价等情况。学生根据自我体验与报告评估撰写学习反思，学习反思可以促进学生对跨学科学习的再思考与对所学知识的近迁移，提升学生的反思迁移能力。学生的学习反思也可以帮助教师完善和调整后续教学，为教师改进跨学科主题教学提供依据。

四、 启发与建议

（一） 教学内容：通过知识图谱技术支持跨学科知识网络构建，促进学科间知识结构化

实践表明，利用知识图谱技术构建知识网络，对不同学科的知识进行结构化整合，可以避免“在实施跨学科主题教学时，只是将若干学科的知识进行‘硬性拼盘’，难以实现知识真正整合”的问题。基于知识网络，跨学科教师共同体前期可以在信息化教学平台上对主题所涉及的知识点进行选取，系统建构跨学科知识图谱，帮助各学科教师实现统一理解。同时，将各学科知识点传入信息化教学系统，利用系统化的知识库打破学科壁垒，在主题选取时可以方便准确地构建对应的知识结构，以免在学科整合过程中出现知识点遗漏或过度重复的情况。

当前的主题多是由跨学科教师共同体集体思考确定的。信息技术在基于跨学科知识网络的主题选取方面仍有很大的进步空间——主题如何从教师拟定走向系统自拟或学生自拟，即当各学科教师将学科知识点录入系统后，信息化教学系统可以根据知识点的相关性进行主题自拟；让学生根据志趣创生跨学科主题，允许不同学习小组基于个性化的主题知识网络进行自主探究、异步探究，有待于进一步实践研究。

（二） 教学组织：通过线上线下融合促进学生自组织探究，实现志同道合的小组合作

在一般的合作性学习中，学生的线下自主分组选择往往并非基于理性，更多受到教师引导、人际情感、学习条件等因素的影响。信息技术通过去教师中心化，实现学生以志趣为分组取向的自组织探究。通过引入信息化教学系统，使用思维导图、跟帖投票、线上研讨三种匿名分组形式，避免了由教师指定合作小组或者学生互相选择学习伙伴时可能出现的不以相似的主题兴趣、观点为依据，而以人际关系、学习程度等为合作标准，即“同质交往”的情况，实现真正的志趣分组。志趣取向的小组合作保证了学生对于跨学科学习主题选择的兴趣纯粹性与好奇心，最大限度地激发了学生探究真实问题的内驱力，也有利于小组中每位学生全面参与探究。

当然，小组合作环节也存在需要改进的地方——将组内分工提前至匿名分组阶段。匿名环境隐藏了不同学生的外在特征、性格特点等，为学生营造了“无领导”的安全状态。将组内分工提前至匿名分组阶段，这样的环境既鼓励了平时不积极主动的学生，也避免了后续可能出现的组内责任不明引发学生纷争的情况，使每位学生都可以真实参与跨学科主题学习。

（三） 教学过程：通过信息化工具，促进学生探究过程中的学习引导与过程监控

跨学科主题教学多为项目式学习，以学习小组的自主探究为主，容易出现教师“过度放权”“引导缺位”等问题，具体表现为学生失去方向、过于自主、学习进度难以推进等。信息化工具可以辅助教师实现学生自主探究过程中的引导和监督。在教学准备阶段，通过建立虚拟情境，帮助学生理解主题，生成问题。在教学过程中，通过系统中的“随机点名”“计时器”等功能，提升学生参与度。在学生自主探究过程中，通过平台追踪把握学生探究进度，加强过程监控，并基于平台记录的学习生成性材料及时调整或指导学生探究。

未来，可探索利用人工智能技术实现学习支架的自适应反馈推送，提高学生自主探究的科学性和有效性。具体来说，教师可以预先设计不同难度、梯度的学习支架，包括引导性问题、阶段性题目、专业性材料等，上传至平台，平台基于探究过程中的生成性材料对学生的学习进度进行判断，而后自行推送适合学生的学习支架，从而实现信息化教学平台对学生跨学科主题学习的自主监控和自动引导。

（四） 教学评价：通过记录生成性学习数据，赋能循证综合评价

鉴于操作的便利性，传统的跨学科主题学习往往仅根据学习小组最后的成果来评定学习的效果，这是一种“唯结果论”的表现。信息技术可以对学习过程中的生成性资料进行自动汇总，帮助教师进行过程性的循证评价，让评价有据可依、真实可靠。具体而言，教师通过对生成性数据的分析，可以较为清楚地看到学生的知识应用情况、学习态度以及创新能力。同时，由于在跨学科主题学习中，同一小组学生的分工不同，生成的数据也不同，循证的组内评价避免了由于多人合作，教师个人难以关照到每位学生可能带来的成果“搭便车”问题。

当前的评价仍由教师进行或学生参与自评、互评。未来可开发信息化教学系统的自动评价功能，使评价更加真实客观。系统的自动评价需要跨学科教师团队制定综合评价标准与学习数据常量，系统根据收集到的过程性数据对学生的学习发展进行自动评价，从而实现过程性评价与终结性评价、质性评价与量化评价的融合。同时，信息化教学系统还需要引入增值评价功能，不仅关注学生的最终状态，而且关注学生的动态发展，适时对学生的发展进行情感关照。

五、 结语

作为新课程改革的重要变化，跨学科主题学习活动的综合化实施势在必行。但如何进行科学有效的跨学科主题教学，真正提高学生的复合问题解决能力，仍需要进行持续探索。面对跨学科主题教学内容“知识拼盘”、合作小组“同质交往”、自主探究“引导缺位”、评价对象“唯结果论”的实践问题，需要发挥信息技术的优势，基于信息化教学平台，保障跨学科主题教学的平稳实施和育人成效。在信息技术赋能跨学科主题教学的过程中，除了需要明确每一教学环节具体可操作的途径，还需要重视以下三点：一是系统性，着眼于系统科学观，合理配置教学过程中的各个技术要素，致力于教学效果整体最优化；二是适配性，技术应用不是为了应用而应用，而是要在教学实施的过程中找到适切的技术，将其深度融入教学过程；三是动态性，信息技术的应用不是一蹴而就的，要根据技术的迭代更新，以及跨学科主题学习活动的需要，进行动态更新，逐步完善相应的信息化教学平台。展望未来，信息技术能促进跨学科主题教学更高质量发展，最终达成培育学生核心素养、满足未来社会人才需求的目标。