張迪 李曉慶 李晴 和劍菲

跨學(xué)科教學(xué)可打破學(xué)科間的界限，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用綜合知識(shí)解決實(shí)際問題，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。為貫徹落實(shí)教育部關(guān)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)與多學(xué)科融合教育的要求，培養(yǎng)更具創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的人才，北京師范大學(xué)未來(lái)教育高精尖創(chuàng)新中心與北京市通州區(qū)教師研修中心聯(lián)合開展深度合作，依托智能教育平臺(tái)“智慧學(xué)伴”，開展了實(shí)驗(yàn)微課、評(píng)價(jià)量表研發(fā)與跨學(xué)科融合課堂研究。筆者圍繞“垃圾去向追蹤”的主題，基于化學(xué)、生物學(xué)、物理三科中“物質(zhì)循環(huán)、元素守恒、能量守恒”概念間的聯(lián)系，進(jìn)行了整合設(shè)計(jì)，緊跟熱點(diǎn)時(shí)事，引導(dǎo)學(xué)生解決垃圾分類及垃圾處理問題，在答疑解惑的同時(shí)也在增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。教師基于智能平臺(tái)的可視化數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)教學(xué)。

一、智能平臺(tái)支撐跨學(xué)科教學(xué)的具體設(shè)計(jì)

智能平臺(tái)是教師、學(xué)生個(gè)性化教與學(xué)的有效載體。教師可充分利用智慧學(xué)伴上提供的資源及數(shù)據(jù)等內(nèi)容，更快速、更準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)不同學(xué)科的知識(shí)（體系）并掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，有效實(shí)施跨學(xué)科教學(xué)。本節(jié)課主題為“垃圾去向追蹤”，教學(xué)流程如圖1所示。

（一）整體設(shè)計(jì)思路

2020年5月，《北京市生活垃圾管理?xiàng)l例》開始實(shí)施，筆者通過(guò)智慧學(xué)伴前測(cè)發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)于垃圾分類存在錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。教師設(shè)置多樣的教學(xué)活動(dòng)，引領(lǐng)學(xué)生追蹤不同垃圾的去向，讓他們學(xué)習(xí)處理垃圾的方法，認(rèn)識(shí)到正確進(jìn)行垃圾分類的必要性。學(xué)生在追蹤廚余垃圾去向的過(guò)程中，認(rèn)識(shí)化學(xué)、生物學(xué)、物理三科中“物質(zhì)循環(huán)、元素守恒、能量守恒”概念間的聯(lián)系。教師引導(dǎo)學(xué)生利用多種學(xué)科知識(shí)，解答學(xué)生對(duì)于垃圾分類及垃圾處理問題的困惑，增強(qiáng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感，倡導(dǎo)知行合一，讓學(xué)生成為生活和學(xué)習(xí)的主人。

（二）教學(xué)具體環(huán)節(jié)解析

1.借助智能平臺(tái)前測(cè)，了解學(xué)生基本情況

為了調(diào)查學(xué)生對(duì)垃圾分類的認(rèn)識(shí)情況，筆者借助智慧學(xué)伴平臺(tái)實(shí)施了前測(cè)1，設(shè)置了14道關(guān)于垃圾分類的題目;為了調(diào)查學(xué)生對(duì)垃圾處理方法的了解情況，實(shí)施了前測(cè)2，設(shè)置了兩道題。前測(cè)后，教師借助平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，快速發(fā)現(xiàn)學(xué)生現(xiàn)階段存在的問題，使教學(xué)“有證可尋”，為接下來(lái)的精準(zhǔn)教學(xué)提供充分且必要的依據(jù)。

2.融合多學(xué)科思想，解密廚余垃圾處理過(guò)程

教師讓學(xué)生閱讀《廚余垃圾大變身》，繪制流程圖，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、構(gòu)建模型的能力，提高其科學(xué)思維能力。基于學(xué)生梳理的廚余垃圾處理主線，教師繼續(xù)引導(dǎo)，例如借助圖片和視頻讓學(xué)生對(duì)甲烷菌進(jìn)行分析，體會(huì)微生物在自然界物質(zhì)循環(huán)中的作用;介紹沼渣可以制成肥料，讓學(xué)生理解物質(zhì)轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是基于化學(xué)的元素守恒;組織發(fā)電競(jìng)賽，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到熱能可以轉(zhuǎn)化為電能，理解什么叫能量守恒。

3.匯報(bào)垃圾處理方法，提高協(xié)作能力

教師組織學(xué)生利用課余時(shí)間分組調(diào)查“其他、可回收、有害垃圾處理”情況，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、解決問題、合作交流的能力，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人，在真實(shí)情境中解決實(shí)際問題。

4.增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感，認(rèn)識(shí)正確分類處理垃圾的意義

教師組織學(xué)生探究垃圾分類及處理的意義，使學(xué)生真正認(rèn)識(shí)到“垃圾其實(shí)是放錯(cuò)地方的資源”，重視垃圾分類、處理工作，從自身做起，積極解決社會(huì)熱點(diǎn)問題，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。

5.借助智能平臺(tái)后測(cè)，評(píng)估學(xué)生學(xué)習(xí)效果

課下，教師借助智慧學(xué)伴進(jìn)行后測(cè)，分析后測(cè)數(shù)據(jù)，關(guān)注學(xué)生的進(jìn)步和發(fā)展，評(píng)估教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度，評(píng)價(jià)教學(xué)效果。

二、跨學(xué)科教學(xué)案例分析

（一）結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)優(yōu)化目標(biāo)設(shè)計(jì)

理化生三科研究方向不同，但也有共通之處，它們都是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。在學(xué)科核心素養(yǎng)方面，它們都是利用各自學(xué)科優(yōu)勢(shì)，幫助學(xué)生拓展知識(shí)、加深理解的，以提高學(xué)生的應(yīng)用能力和遷移與創(chuàng)新的本領(lǐng)。

例如，教師組織學(xué)生閱讀科普作品《廚余垃圾大變身》并繪制流程圖，提高了學(xué)生的模型建構(gòu)能力;讓學(xué)生觀察顯微鏡下的甲烷菌（圖片），培養(yǎng)他們對(duì)微生物的觀察及分析能力;開展“手動(dòng)發(fā)電對(duì)決外燃機(jī)發(fā)電”實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)際運(yùn)用的能力。

教師引導(dǎo)學(xué)生基于物質(zhì)循環(huán)（化學(xué)）、元素守恒（生物學(xué)、化學(xué)）、能量守恒（物理）三大概念，建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的聯(lián)系，增強(qiáng)學(xué)生的證據(jù)意識(shí)，認(rèn)識(shí)對(duì)垃圾進(jìn)行正確分類的意義。在教學(xué)過(guò)程中，教師緊密結(jié)合學(xué)科知識(shí)和學(xué)科交叉知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生解決真實(shí)情境中的問題，夯實(shí)學(xué)生的知識(shí)與技能，使其養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的作風(fēng)，發(fā)展其關(guān)鍵能力和必備品格。

（二）智能大數(shù)據(jù)技術(shù)支撐學(xué)情分析

智慧學(xué)伴平臺(tái)上學(xué)生學(xué)科能力指標(biāo)均分為“學(xué)習(xí)理解、應(yīng)用實(shí)踐、遷移創(chuàng)新”三大項(xiàng)。不同學(xué)科不同級(jí)別的要求有所不同，這既體現(xiàn)了學(xué)科的共通性，又反映出學(xué)科的特殊性。此課例為化學(xué)、生物學(xué)、物理跨學(xué)科融合課，具體學(xué)科能力要求如下（如圖2）。

教師借助智慧學(xué)伴平臺(tái)實(shí)施了前測(cè)1，設(shè)置了14道題目，每題1分，有34人參與，只有一人獲得滿分。班級(jí)在A學(xué)習(xí)理解中A1辨識(shí)記憶項(xiàng)上的成績(jī)?yōu)?.77。系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)了各分?jǐn)?shù)段人數(shù)。14道題僅有4道是全部答對(duì)，其余題目均有人答錯(cuò)。題目及數(shù)據(jù)如下（見表1）。為調(diào)查學(xué)生對(duì)垃圾處理是否了解，教師借助智慧學(xué)伴平臺(tái)實(shí)施了前測(cè)2，結(jié)果：“十分了解”占26%;“完全不了解”占6%;“了解但不全面”占68%。

為了檢測(cè)教學(xué)效果，課后教師借助智慧學(xué)伴平臺(tái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行了后測(cè)1。對(duì)比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)垃圾分類有了更清楚的認(rèn)識(shí)，滿分率從2.9%升到47.2%。在A學(xué)習(xí)理解中A1辨識(shí)記憶項(xiàng)上，班級(jí)平均成績(jī)?yōu)?.94，較之前有所提升。系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)了各分?jǐn)?shù)段人數(shù)。

為檢測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，教師借助智慧學(xué)伴平臺(tái)進(jìn)行了后測(cè)2，受試班級(jí)學(xué)生的轉(zhuǎn)化與運(yùn)用能力從前測(cè)的0.26升至后測(cè)的0.74，整體有明顯提高，說(shuō)明學(xué)生對(duì)垃圾處理有了更全面的認(rèn)識(shí)。

智慧學(xué)伴平臺(tái)集成了大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，可為中小學(xué)提供在線測(cè)評(píng)、智能作業(yè)等教育教學(xué)服務(wù)。智慧學(xué)伴平臺(tái)教學(xué)的核心理念是通過(guò)全學(xué)習(xí)過(guò)程數(shù)據(jù)采集，建構(gòu)知識(shí)與能力結(jié)構(gòu)，發(fā)揮并增強(qiáng)學(xué)科優(yōu)勢(shì)，診斷并分析學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的問題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)^[1]。

（三）教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)兼顧實(shí)驗(yàn)學(xué)科特點(diǎn)

生物學(xué)、化學(xué)、物理均是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。教師讓學(xué)生觀察顯微鏡下的甲烷菌（圖片），體會(huì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)觀察微生物的重要意義;組織學(xué)生參與發(fā)電競(jìng)賽，體會(huì)手動(dòng)發(fā)電和外燃機(jī)發(fā)電的區(qū)別，并對(duì)化學(xué)和物理現(xiàn)象進(jìn)行分析，多角度全面認(rèn)識(shí)生活中火力發(fā)電的原理，讓學(xué)生充分理解燃燒過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系?？鐚W(xué)科教學(xué)過(guò)程中，教師設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，將科技知識(shí)融入實(shí)驗(yàn)，豐富內(nèi)容，注重實(shí)效，強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐操作、情境體驗(yàn)、探索求知、親身感悟和創(chuàng)新創(chuàng)造，著力提高學(xué)生的觀察能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)造性思維能力和合作能力，培育學(xué)生的興趣愛好、創(chuàng)新精神、科學(xué)素養(yǎng)和意志品質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

（四）教學(xué)資源選擇考慮時(shí)事背景

為深入貫徹黨的十九大精神，努力培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人，教師在跨學(xué)科教學(xué)中以垃圾分類這一社會(huì)熱點(diǎn)問題為切入點(diǎn)，讓學(xué)生積極參與社會(huì)活動(dòng)，勇于擔(dān)當(dāng)。如今，全學(xué)科閱讀作為一項(xiàng)重大教育改革舉措已深入校園。全學(xué)科閱讀的實(shí)施增強(qiáng)了學(xué)生閱讀的自覺性、規(guī)范性。此活動(dòng)中，教師讓學(xué)生閱讀《廚余垃圾大變身》就是踐行全學(xué)科閱讀理念。

（五）跨學(xué)科課堂評(píng)價(jià)凸顯創(chuàng)意

教師基于智慧學(xué)伴平臺(tái)前測(cè)的可視化數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)學(xué)生課前對(duì)于垃圾分類及垃圾處理的認(rèn)識(shí)程度，以數(shù)據(jù)為參考依據(jù)，促進(jìn)精準(zhǔn)教學(xué)的發(fā)生;在科普閱讀環(huán)節(jié)，組織學(xué)生分組繪制流程圖，根據(jù)小組匯報(bào)情況評(píng)價(jià)學(xué)生的交流能力和信息整合及認(rèn)知能力;組織學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，評(píng)價(jià)學(xué)生以學(xué)科視角分析問題的能力以及運(yùn)用學(xué)科知識(shí)的能力。組織學(xué)生分組交流、分享，評(píng)價(jià)學(xué)生搜集信息、加工整合信息，以及針對(duì)前測(cè)誤區(qū)進(jìn)行精準(zhǔn)辨析的解決實(shí)際問題的能力;根據(jù)學(xué)生對(duì)垃圾分類及處理的認(rèn)識(shí)情況，評(píng)價(jià)學(xué)生的知識(shí)習(xí)得及社會(huì)責(zé)任感。最后，基于智慧學(xué)伴平臺(tái)后測(cè)的可視化數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)教學(xué)效果。

三、智能技術(shù)支撐跨學(xué)科教學(xué)的思考

（一）教學(xué)尋證需發(fā)揮技術(shù)價(jià)值

此次跨學(xué)科教學(xué)，以智慧學(xué)伴平臺(tái)前測(cè)為教學(xué)起點(diǎn)，應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，幫助教師精準(zhǔn)掌握學(xué)情，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生認(rèn)知特征與學(xué)習(xí)規(guī)律的深入理解與精準(zhǔn)診斷，使教師在設(shè)計(jì)教學(xué)策略時(shí)有證可尋。課堂教學(xué)結(jié)束，以智慧學(xué)伴平臺(tái)后測(cè)為教學(xué)終點(diǎn)，不僅能為今后的教學(xué)指明方向，而且能促進(jìn)教師反思，助力職業(yè)發(fā)展。在課堂教學(xué)的前、后，充分利用智能技術(shù)，可實(shí)施課堂教學(xué)育人成效評(píng)價(jià)，既能提高教師的教學(xué)效率，又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，使得教與學(xué)皆有證可尋。

（二）數(shù)據(jù)分析應(yīng)精準(zhǔn)到個(gè)體

教師利用智慧學(xué)伴平臺(tái)的數(shù)據(jù)分析功能，不僅能了解班級(jí)整體的學(xué)習(xí)水平，而且能深入教與學(xué)的微觀層面，大幅度提升教學(xué)的針對(duì)性和有效性^[2]，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化精準(zhǔn)教學(xué)。筆者建議：課中的活動(dòng)環(huán)節(jié)，關(guān)注到位，關(guān)注前測(cè)數(shù)據(jù)中的個(gè)體學(xué)生及個(gè)體問題，適時(shí)改變教學(xué)策略，提高教學(xué)的有效性;課后在設(shè)置后測(cè)內(nèi)容時(shí)，根據(jù)學(xué)生課堂表現(xiàn)及前測(cè)成績(jī)，設(shè)計(jì)有針對(duì)性的題目，精講精練;最后根據(jù)后測(cè)數(shù)據(jù)，認(rèn)真核實(shí)，反思教與學(xué)。

學(xué)生的有效學(xué)習(xí)體現(xiàn)在進(jìn)步和發(fā)展上。學(xué)生是教學(xué)的主體，教師除了關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，還要關(guān)注學(xué)生未來(lái)的發(fā)展以及繼續(xù)探索學(xué)習(xí)的愿望。智能技術(shù)平臺(tái)在教學(xué)中的科學(xué)運(yùn)用，可協(xié)助教師更客觀、具體且動(dòng)態(tài)化記錄學(xué)生個(gè)體發(fā)展水平，體現(xiàn)“以學(xué)生發(fā)展為本”。

（三）跨學(xué)科選題要尋找學(xué)科間聯(lián)系

跨學(xué)科教學(xué)的第一步就是選題。在選題過(guò)程中，不同學(xué)科的教師可以先從自身學(xué)科角度思考幾個(gè)選題，然后交流討論，不斷挖掘同一主題下的不同學(xué)科的知識(shí)切入點(diǎn)，找到學(xué)科間的聯(lián)系。為選好題，教師需要不斷交流、相互聽課，這樣不僅可以加深教師對(duì)跨學(xué)科內(nèi)容的理解，還能增進(jìn)教師對(duì)于學(xué)情的掌握。只有充分了解學(xué)情，才能順利開展教學(xué)。

跨學(xué)科教學(xué)的選題范圍廣，教師在選擇時(shí)可通過(guò)跨年級(jí)教材串聯(lián)知識(shí)，從跨學(xué)科課堂上學(xué)習(xí)不同學(xué)科教學(xué)理念，將教學(xué)與美育融合^[3]，培養(yǎng)學(xué)生優(yōu)秀品格，使教學(xué)主題既能切合學(xué)生所學(xué)，又符合綜合性、社會(huì)性的課程要求。

課程改革要求教師革新教育教學(xué)觀念，摒棄單一教學(xué)范式，重視學(xué)生核心素養(yǎng)的提升。

跨學(xué)科教學(xué)具有很強(qiáng)的綜合性，是現(xiàn)今教學(xué)模式變革的趨勢(shì)?？鐚W(xué)科教學(xué)中，各學(xué)科教師應(yīng)全力溝通配合，設(shè)置合理的教學(xué)目標(biāo)，將知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀相互融合，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，提高品格修養(yǎng)，使其成為可為社會(huì)服務(wù)的人才。

此次跨學(xué)科融合課程借助智慧學(xué)伴在線智能教育平臺(tái)開展，基本實(shí)現(xiàn)教學(xué)的信息化、智能化，順應(yīng)時(shí)代需求，促進(jìn)了教師與學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展，提高了課堂教學(xué)的有效性。在應(yīng)用智慧學(xué)伴平臺(tái)的過(guò)程中，教師可基于對(duì)學(xué)生的綜合性評(píng)價(jià)，優(yōu)化教學(xué)策略，提高教學(xué)質(zhì)量;基于數(shù)據(jù)分析情況，因材施教，制定精準(zhǔn)教學(xué)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué);借助平臺(tái)教學(xué)資源，提升教師的數(shù)據(jù)素養(yǎng)，助力教師專業(yè)化成長(zhǎng)^[4];運(yùn)用可視化學(xué)習(xí)視圖，幫助學(xué)生自我調(diào)節(jié)，查漏補(bǔ)缺，提高學(xué)生認(rèn)知能力。

總之，在新的教學(xué)形勢(shì)下，教師要充分利用線上教學(xué)資源，不斷探索、創(chuàng)新，與時(shí)俱進(jìn)，善思巧教，讓學(xué)生學(xué)得有興趣、有效果、有價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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（作者張迪、李晴、和劍菲系北京市通州區(qū)第六中學(xué)教師;李曉慶系北京師范大學(xué)未來(lái)教育高精尖創(chuàng)新中心學(xué)科教育實(shí)驗(yàn)室常務(wù)主任）

責(zé)任編輯：祝元志