摘要：本文基于初中信息科技的學科融合，以水中機器人為載體，設計了學科融合教育視域下基于工程思維融合的水中機器人實踐方案，從項目式思維教學一步步轉變成工程思維的教學，構建了“工程式教學+項目式推廣”的應用模式，并整合相關數(shù)字化資源與平臺，最后達到項目式思維與工程式思維的跨學科融合，以期能夠有效地促進學生批判思維、邏輯演繹思維與系統(tǒng)思維的形成，提升學生綜合素養(yǎng)。

關鍵詞：信息科技；學科融合；水中機器人；校本課程

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2024）21-0070-03

信息科技課程在遵循培養(yǎng)德才兼?zhèn)淙瞬藕蛯崿F(xiàn)學科教育目標的基礎上，正經歷著從側重技術應用向注重學生信息素養(yǎng)培養(yǎng)的轉變。同時，信息科技與其他學科的結合也在深化，由單一的技術整合向技術與素養(yǎng)并重的復合型整合發(fā)展?！读x務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）要求“各門課程用不少于10%的課時設計跨學科主題學習”，跨學科融合課程可以很好地指導初中階段學生“快樂學習”，促進學生多元智能的發(fā)展，還可以讓學生在潛移默化中體驗到學習和動手實踐的樂趣?；诔踔行畔⒖萍紝W科融合校本開發(fā)、教學應用研究，對提升初中生涯教學效率有著重大的意義。因此，筆者基于所在學校開發(fā)的“走進水中機器人”普及類校本課程，設計了學科融合教育視域下基于工程思維融合的水中機器人實踐方案，嘗試將信息科技與綜合實踐中的工程思維融合在一起。

“走進水中機器人”普及類校本課程以保護水資源為目標，針對水生態(tài)污染范圍廣、清理難度高等現(xiàn)狀，引導學生將理論與實踐相結合。教學內容涵蓋對水下機器人的了解和學習，以及設計草圖、水中機器人場地搭建、結構設計中的硬件電路設計、軟件編程設計、水中機器人外觀結構設計與構建、機械結構部件分析等。本課程很好地將信息科技與綜合實踐中的工程思維融合在一起，符合新課標中“跨學科實踐”主題的實施。

基于信息科技跨綜合實踐工程思維的資源整合

1.發(fā)揮“互聯(lián)網+項目化”學習模式的優(yōu)勢

“互聯(lián)網+項目化”能拓展學生學習的深度和廣度?！白哌M水中機器人”課程需要8～9個課時，在課程開發(fā)和實施過程中，學校信息科技組開發(fā)出7個課時的視頻教學課程，主要內容是水中機器人的設計、結構搭建、電路板的設計與連接、軟件程序的設計等，最后把課程上傳到中國大學MOOC平臺，讓學生周末在家開展線上預習。教師利用互聯(lián)網建立合作小組，并拋出建設性問題，增加課程的深度，讓學生可以利用大語言模型尋求答案等，進而激發(fā)學生好奇心和探索欲，引導他們從被動學習轉到主動追求和探索知識的過程中。

2.校內科技普及課堂優(yōu)化線下學習模式

以信息科技為主導的工程設計課程通常具備以下主要特點：從現(xiàn)實世界中發(fā)現(xiàn)問題和需求、進行系統(tǒng)化的設計規(guī)劃、使用信息技術工具來創(chuàng)建模型或初步產品。結合信息科技與綜合實踐領域的校本課程設計，筆者設計的“走進水中機器人”課程如下圖所示。

“走進水中機器人”融合課程分析

1.課程重點

經歷和體驗“C構思—D設計—I實現(xiàn)—O運作”的基本過程，自主探索，激發(fā)創(chuàng)新改進的學習活動。

2.課程難點

項目式學習是一種以學生為中心的課程模式；在完成課程過程中可能會遇到學生篩選、整合信息的能力不足；角色分配不均；團隊討論過程中溝通不暢，部分學生不善于表達自身想法和理解他人觀點；在最后的成果展示部分無法創(chuàng)作高質量研究成果，如學生對于用制作PPT、視頻或現(xiàn)場操作等展示成果缺乏相關技能。

3.課程創(chuàng)新點

①科技引領：以“水中智能機器人”概念為引導，緊跟時代步伐，以智能水中垃圾清理智能機器人為主體，團隊協(xié)作進行制作。

②形式新穎：水中垃圾清理機器人比賽有技術挑戰(zhàn)性，是培養(yǎng)創(chuàng)新人才、普及和提高學生工程思維的重要平臺。

③情境真實：以校園為實踐環(huán)境，尋找真實世界的具體問題和改善的可能性，貼近學生生活，有效實現(xiàn)知識的遷移。本學期活動結合主題水資源保護，設立水面垃圾清理、水中垃圾清理智能機器人技術挑戰(zhàn)項目。

④靈活便捷：通過“線上學習”與“線下實踐探索”相結合，激發(fā)學生探究主動性以及與小組協(xié)助溝通的積極性。

“走進水中機器人”融合課程實踐

1.鼓勵學生合作設計水中收集垃圾機器人草圖，培養(yǎng)信息技能

設計要求：采用小組合作方式，3人為一組。要求：①具有可實現(xiàn)性、靈活性、高效性；②設計機器結構圖與功能描述；③設計好后確定每組匯報員，匯報時間為30～60秒。

在學生設計草圖（如下頁表）的過程中，教師給出拓展提示，如可以展示生活中真實存在的水下機器人，在介紹其功能后，啟發(fā)訓練學生發(fā)散性思維，尊重學生個性，同時表揚學生肯動手的好習慣，從而進一步激發(fā)學生的內驅力和自主學習能力。

2.成果分享，體會分享快樂和成長

在學生制作水中機器人作品時，可能課堂紀律會較活躍，此時教師要鼓勵學生做有意義的交流溝通。學生在匯報作品時，有可能出現(xiàn)思路不清晰或者表達不暢的情況，此時教師積極引導學生梳理知識架構，鼓勵學生有條理地表達出來，讓學生體會到分享的快樂，在分享中成長。

3.開展合作探究，提升信息素養(yǎng)

在學生制作水中機器人時，每個小組的想法和設計思路都是不同的。課前，教師可以讓學生自己利用廢舊材料制作。課上，教師再引導學生利用水中機器人套件來搭建，在搭建過程中鼓勵小組合作探究，完成有創(chuàng)意的作品。在完成作品后，教師可以鼓勵學生自我反思：我的作品還可以在軟件編程方面進行改進？隔壁組的創(chuàng)意我們是否可以借鑒？我們組的作品還可以進行怎樣迭代？……學生在自我反思中進一步提升探究能力。

“走進水中機器人”融合課程評價方式

1.過程性評價

教師將學生分為8個大組，每個大組6名成員，每個大組還可以分2個小組，每個小組3名組員。在每一堂課上，教師都會根據(jù)小組成員表現(xiàn)進行過程性評價，即在教學平臺上賦分。同時，教師在課堂上組織小組討論，評價學生在團隊合作中的貢獻程度、溝通和協(xié)調能力，以及對項目完成的進度和目標的把握情況。

2.表現(xiàn)性評價

作品和報告作為附件呈現(xiàn)，評價學生在設計和制作水中機器人方面的實際表現(xiàn)和成果。在評價作品和報告時，教師要考慮機器人的功能和性能，以及設計的創(chuàng)新性和實用性，還有學生的表達能力和展示效果等。

3.總結性評價

教師可借助平臺軟件實時統(tǒng)計學生在線完成的自測數(shù)據(jù)，生成全班總數(shù)據(jù)及學期總數(shù)據(jù)。在項目結束后，引導學生撰寫學習總結報告，介紹項目的背景、核心問題、解決思路和實踐成果等。通過上述兩個方面評價學生在項目中的整體表現(xiàn)和成果。

結語

通過信息科技賦能綜合實踐的學科融合課程學習，能夠讓學生掌握人工智能技術的基本原理，具備人工智能產品開發(fā)的基本技能，在科學實踐中提高科學素養(yǎng)和動手實踐創(chuàng)新能力，促進學生學習習慣、學習興趣的養(yǎng)成，進而培育學生的科學探究精神，同時提升對科學家精神的尊重和傳承。

參考文獻：

劉敏聰，劉鵬飛，鄭婭峰，等.基于信息科技的跨學科主題校本課程設計研究[J].數(shù)字教育，2023，9（02）：54-61.