信息科技核心素养视域下跨学科主题学习活动探究

摘要：《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》提出了开展跨学科主题学习活动的要求，并在每个学段都设置了跨学科主题学习活动单元。面对课标的要求，如何做好跨学科融合，成为每位信息科技教师应该思考的问题。因此，本文结合《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》的要求，与不同学科融合，尝试进行跨学科主题学习活动，以期促进学生核心素养的提升，让学生得到全面发展。

关键词：跨学科；学科融合；信息科技；核心素养

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2025）01-0070-03

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）在每个学段都提出了开展跨学科主题学习活动的要求（如图1）。因此，如何进行跨学科主题学习活动，成为每一位信息科技教师都应深入研究的问题。在信息科技学科教学中，跨学科融合不是将信息技术作为技术支持，而是以核心素养为导向，进行知识的融合、教学内容的融合。同时，开展跨学科主题学习活动需要不同学科的教师相互交流，既能传授本学科的教学内容，又能体现融合学科的知识。所以，笔者结合新课标，与不同学科教师一起尝试进行跨学科主题学习活动，以期促进学生核心素养的提升，让学生得到全面发展。

跨学科融合教学案例

1.计算思维，助力学生解决数学抽象问题

在初中阶段的数学课程中，方程涉及内容较多，其中有一元一次方程、一元二次方程，还有多元多次方程，再从方程推广到函数，涉及很多数学模型。学生对模型的理解程度决定了对方程和函数知识的掌握程度。而在方程和函数的相关知识内容中存在大量的抽象思维内容，为了让学生更加具象化地理解抽象内容，笔者与数学教师合作，将算法和编程从内容上进行了一系列的融合尝试，让学生通过算法理解数学模型，通过编程实现算法的展示，并能够直观看到模型的变化。下面，就以初中阶段的“二次函数”教学为例，谈谈如何以Python编程的Numpy和Matplotlib两个函数库的使用帮助学生理解二次函数中系数的变化与函数图像之间的关系。

通过之前的学习，学生掌握了关于函数图像与系数关系的相关知识，所以教材中首先让学生使用描点法进行简单的图像绘制。在传统课堂教学中，绘制图像会耗费大量的时间与精力，而且学生绘制出来的图像形态各异，对函数图像的理解也会出现一定的偏差，而借助Python中的Numpy和Matplotlib两个函数库可以轻松解决图像绘制问题。NumPy（Numerical Python）是Python语言的一个扩展程序库，支持大量的维度数组与矩阵运算，此外也针对数组运算提供大量的数学函数库。Matplotlib是风格类似Matlab的基于Python的图表绘图系统。两种库的使用，既能强化学生对Python语言的理解以及函数库的调用，又能帮助学生更好地理解函数图像与系数之间的关系。

在Python绘图中使用坐标系的方式进行位置定位，与函数图像中的平面直角坐标系相同，所以在教学中利用matplotlib库的绘图系统，类似于常规的描点法，即将点坐标进行平滑描绘，就可以得到一个函数图像。以y=x^2为例，计算机可以快速列出一系列坐标点进行平滑连接，形成y=x^2的图像。具体代码与图示如图2所示。

程序中通过对Numpy和Matplotlib两个函数库的调用，对函数表达式与函数图像进行了直观的联系，这里的显示范围和描点间隔可以根据学生的意愿进行调整，最后的两个print方便学生实时查看对应坐标。此外，教师在实际教学中根据数学课程的要求，让学生尝试了不同形式的函数表达式，如y=ax^2、y=ax^2+c、y=ax^2+bx+c、y=a（x-h）^2+c等，并进行图像规律的总结。利用Python编程对二次函数图像的展示，加深了学生对函数图像与函数表达式关系的理解。

2.信息意识，思维导图协助形成知识架构

在传统的语文课文教学中，教师会带领学生阅读课文，以字词切入，分段落讲解，再整体把握课文。思维导图的兴起，给传统的教学方式提供了一个方向。思维导图可以帮助学生通过提取关键词的方式，在进行略读时形成简单的课文架构，再通过精读的方式，提取每一个段落、人物等不同的关键词，让文章的结构更加清晰明了。笔者与所在学校的语文教师合作，设计了以单节课文为主导的思维导图课程，语文教师在课堂中先讲述课文内容，学生在信息科技课堂中复习课文，通过思维导图的方式搭建整篇文章的内容框架。例如，在学生根据初一年级课文《秋天的怀念》的内容完成的思维导图中，学生从文章整体出发，选取了作者的背景、文中的母亲、母子的对话、母子的诀别以及作者对母亲的怀念五个方面进行架构，并将每个方面的内容进行细化，形成了思维导图。笔者在课上还让学生通过自己绘制的思维导图进行文章复述，大部分学生都能够根据自己的图谱进行复述。思维导图在每个学科都能运用，学生通过思维导图可以更好地理解与记忆知识，如历史学科的朝代更迭时间线、地理学科的地域特点、英语学科的词义联想等。

3.数字化学习与创新，数字美学的创作体验

学校美育的开展，以美术学科课堂为主，而互联网的快速更迭，让学生可以通过互联网欣赏到世界各地的名作。以此为背景，数字美学的体验对于学生来说也是新时代的产物。所以，笔者将信息科技课堂与美术课进行融合，设计了以“欣赏与创作”为主题的课程，其中有世界经典名画的欣赏课程，有借助AI创作平台智能生成画作的体验课程，有通过海龟画图软件，绘制重复对称的图形，学习对称美的课程等。以通过海龟画图软件绘制重复对称的图形为例，学生之前已经学习过关于Python代码的编写规则，本节课的教学目标为掌握循环结构。笔者以等边三角形、正方形等多种正多边形切入，让学生理解要绘制一个多边形需要通过画笔的前进与旋转进行绘制，简单的图形可以通过每一行代码都显示的方式得到，而笔者在课堂中展示的重复图形（如图3），可以通过for循环的方式实现。学生通过嵌套for循环实现了不同的图形绘制，认识到重复图形带来的美感，实现了美育的教学目标。

4.信息社会与责任，音乐编程的魅力

音乐课分欣赏课与实践课，欣赏课大多数以欣赏音乐片段、认识乐器及唱作人为主，实践课以跟唱学习歌曲为主。常规的教学模式为：学生掌握基础的乐理知识——跟着教师的节奏唱歌，在这种常规教学模式下学生不能完全理解所学知识。因此，笔者与音乐教师一起合作使用信息科技来实现乐曲的在线欣赏以及创作，尝试通过蜂鸣器传感器来变化节奏，使用Python的musicpy库进行乐曲编辑，通过慧编程的音乐拓展模块进行音乐编曲。Python的musicpy库编辑比较复杂，对学生的乐理知识要求比较高；蜂鸣器编曲的好处是直观，学生可以通过硬件直接体会到音乐节奏，但是音色比较单调；慧编程是一款积木化的编程软件，编程方式一目了然，同时还提供了丰富的乐器。因此，笔者设计了一节音乐编程教学课，通过慧编程的音乐拓展模块，让学生体会音乐创作的魅力。

慧编程中的音乐拓展模块的编程形式与学生在小学阶段接触的图形化编程软件的界面类似，所以很好上手。音乐模块中提供的积木分乐器选择、演奏速度、音乐节拍几块内容，学生先选择具体的乐器，再通过教师提供的乐谱进行节拍设置，通过播放感受音乐的节奏是否正确。在实际教学中，很多学生的问题集中在节拍的设置上，节拍的设置不同，带来的音乐节奏就会不一样。在学生完成初步的音乐设置之后，笔者让学生通过软件进行创作，通过修改乐器，设置不同的演奏速度等，学生的热情比较高，有部分学生还创作出了好听的音乐。

结语

信息科技课程的跨学科主题学习活动作为一种教学方式，在拓宽学生视野的同时，也让学生明白，他们需要跟上科技进步的步伐。因此，作为信息科技教师，要更加努力地尝试将信息科技课程与不同的学科融合，着力培养学生的信息意识和计算思维。

参考文献：

[1]刘刚.Python编程助力初中数学教学的实践探究[J].中国信息技术教育，2023（11）：75-77.

[2]罗晶，周思言.学科知识与信息技术课程融合的教学实践与探索——以数学函数与Python相结合为例[J].中国科技教育，2020（12）：56-57.