高阶思维与跨学科融合

摘要：本文提出，“全育素养”综合性作业设计旨在满足个性化、多元化的主体性学习与学科知识间关联发展的需求，其目标定位是从“用会”到“用好”再到“用活”，从“学会使用”到“学以致用”再到“创新应用”，并与“做中学、用中学、创中学”的生本主体导向相契合，因此，符合学科逻辑与高阶思维的实用意义。

关键词：综合性作业设计；信息科技；全育素养；高阶思维；学科融合

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2023）23-0083-04

在义务教育阶段，信息科技课程具有基础性、实践性和综合性的鲜明特质，这些特质要求教师在教学过程中更加关注学习者的个体差异，引导学习者通过感知体验和实践操作来掌握相关知识技能，注重培养学习者的学科思维、创新意识和问题解决能力。《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）指出，应“创新教学方式，以真实问题或项目驱动，引导学生经历原理运用过程、计算思维过程和数字化工具应用过程，建构知识，提升问题解决能力”，并“注重创设真实情境……支持学生在数字化学习环境下进行自我规划、自我管理和自我评价，鼓励‘做中学’‘用中学’‘创中学’，凸显学生的主体性”。以上内容意味着在义务教育阶段信息科技学科的作业设计和增容阅读中，教师要更加关注不同程度学生的“最近发展区”，根据学生的认知水平与能力层次，为其提供适切的学习任务和挑战，遵循学科逻辑，丰富体验感知，跨学科融合创新，指向全育素养，为学生合理搭建映射真实性学习的“脚手架”，让学生不仅“知可用”，且“知何处可用”。

“全育素养”综合性作业设计旨在满足个性化、多元化的主体性学习与学科知识间关联发展的需求，凸显从“技术操作”到“学科素养”的目标转向，以及从“应用行为”到“学科思维”的价值转向，目标定位是从“用会”到“用好”再到“用活”，从“学会使用”到“学以致用”再到“创新应用”。据此，笔者以小学信息科技学科四年级上册《数字与编码》作业设计为例，开展了“全育素养”综合性作业设计的实践与反思。

认知横向关联，激活多元理解

认知横向关联是指在某个特定领域内，不同概念间的相互联系与影响，可以是因果、相似、互补等多种关联形式。认知横向关联有助于打破学科界限，帮助学生对各领域的知识进行梳理并构建层次丰富的认知图谱，提高学生的多元理解能力，从而促进知识技能的整合与应用，打破各学科内部知识体系、研究方法与其他学科存在的差异化藩篱，将不同学科间的知识、理论和方法形成贯通运用，进而优化甚至颠覆解决问题的方式与思路。

例如，《数字与编码》综合性作业设计中的“生肖数字迷阵”一题有效关联了数学学科的3×3九宫格问题。如图1所示，九宫格中A、B位置放置的生肖未知，题面中强调“生肖位置具有特殊规律，满足一定的运算规则，建议从横向、纵向、斜向进行观察并发现规律”。学生对十二生肖及其排序非常熟悉，关键在于能将“生肖”与“数值”搭建关联。首先形成生肖与生肖排序数值之间的映射关系（如生肖兔在生肖排序中在第4位，即“兔”关联数值为“4”）；再以第一行和第一列的生肖对应数值为参考依据进行观察、分析和推测，发现3×3九宫格可能满足横向、纵向、斜向相加皆等于15的运算规则；最后通过该运算规则逆推计算，解码获知A=5（生肖龙）和B=6（生肖蛇），并通过九宫格横向、纵向、斜向相加验证该运算规则的合理性及A、B位置放置生肖的正确性。

再如，关联美术学科色彩知识的“解密色彩宝石”一题的综合性作业设计，基于三原色、三间色的调和关系可知，橙色是由红色和黄色调和生成，紫色是由红色和蓝色调和生成，绿色是由黄色和蓝色调和生成。学生观察如图2所示的设计图解，色彩组合“蓝红黄”关联数值“312”的映射关系，推测并判断由色彩至编码的转换遵循求和运算规则，如橙色是由红色和黄色调和生成，“红色”关联数值“1”，“黄色”关联数值“2”，通过加法计算，“橙色”则是“1+2=3”，“紫色”“绿色”同理，分别关联数值“4”和“5”。由此获知，色彩组合“绿紫蓝橙”的关联数值是“5433”。

各学科知识技能的横向关联有利于拓宽学生的认知视野，能对关联认知之间的桥接关系形成多元化解读，为学生解决问题提供更多的参照与佐证，进而获得更为丰富和多样化的实践应用体验。

跨学科融合互涉，建构审辩思维

跨学科融合互涉是指在不同学科之间进行知识、思想和方法的交流与碰撞，从而实现各学科宽泛认知的整合、创新与发展的过程。在这个过程中，学生对各学科认知间的相互渗透与补充得以更好实现，并逐渐形成一个跨领域的认知整体，进而对建构更为开阔的审辩性思维做出支撑和依托，凸显对解决问题的完整性、客观性与科学性的追求，在面对问题时能进行全面而深层次的思考、分析、评估并做出明智的决策。

以《数字与编码》综合性作业设计中“密钥图表揭秘”一题为例，该作业设计融合语文学科的诗词名句，使其成为解决问题的关键通道。学生根据下页图3得知两个密钥串码和三张不完整的密钥图，根据任务情境，需从中提取正确的环境与位置信息。遵循编、解码规则，密钥串码应以完整密钥图为“密码字典”进行破译，首先考查学生对语文学科中诗词名句识记的熟悉程度，通过填充还原，将三张密钥图中缺失的字词补充完整。接着对两个密钥串码进行分析并推测，发现两个密钥串码的三组编码数据首位皆是数字1、2、3中的一个，以此为分析推测的突破口，将编码数据首位与密钥图的编号形成映射，再拓展推测隐藏信息可能与密钥图的行、列相关。将密钥串码拆分成三组格式为“A/BB/CC”的编码数据（如下页图4），参考密钥图和选项区的备选答案，尝试逆向推导编码规则，如密钥串码1的第一组编码数据“3/04/03”，即指密钥图3中第4行和第3列相交处的内容为隐藏信息，提取文字“图”。最后通过提取内容与情境的相关程度，验证编码规则推导的合理性。

审辩思维是指通过逻辑推理、证据分析、辩证思考等途径对问题进行深度析解与评估的高阶思维方式，立足跨学科知识技能的融合互涉进而突破问题瓶颈，学生能更行之有效地实现对问题完整性、客观性与科学性的追求，这不仅有助于提高求解决策过程的准确性和可靠性，同时也能逐步养成综合运用跨领域认知开放性解决问题的习惯。

营造情境拟态，映射真实学习

真实性学习是一种以解决“现实问题”为内在主线的学习方式，它强调将相关学科知识技能与情境拟态进行主动关联，这种关联性是学生在学习过程中形成、发展并巩固认知的关键。通过在解决问题的过程中建立学科知识技能与日常生活的宽泛联系，学生可以突破学科世界和现实世界的边际，实现学习活动与现实生活的统一，进而推动学科素养的建构和应用迁移能力的形成。

在《数字与编码》综合性作业设计“检测杂质药水”一题（课外拓展认知）中，营造了一个生活化的拟态情境：提供已投放检测剂的4个烧杯，当含有杂质的药水倒入烧杯静置一小时后将会出现变色反应，要求快速找到10瓶药水中唯一带有杂质的1瓶。题面已提示“将十进制的药水瓶编号转换为对应的二进制，并尝试发现并理解可以通过一次检测即得出结果的方法”，同时给出十进制与二进制之间的转换计算规则。二进制在日常生活中的实际应用并不常见，对于小学四年级的学生而言，仅限于从教材中了解二进制数据是用0和1来表示的，其进位规则是“逢二进一”，借位规则是“借一当二”。显然，这套十进制与二进制之间的转换计算规则是空洞而形式化的，无法通过其产生解题思路或灵感，需要跟随提示，通过对拟态情境的感知与想象，帮助学生推测、分析并尝试解决问题。

本题属课外拓展认知题型，要求学生与家长配合共同分析理解，根据提示和学习支架（将各药水瓶编号转换结果填入图中空表，如图5），将二进制编号分为纵列ABCD四组查看，并尝试根据提示说明的方法，将每组二进制编号中带有“1”的瓶中药水倒入少许至对应分组的烧杯中，以拟态情境中具象的“烧杯”对应ABCD四个纵列分组，进而更易于理解各烧杯变色状态和带杂质药水瓶之间的因果关系。

以某次检测结果为例，静置一小时后，如果A烧杯产生变色反应，即说明含杂质药水一定来自于二进制编号左起第一位是“1”的药水瓶中；而B、C、D烧杯无反应，说明含杂质药水一定不会来自二进制编号左起第二位至第四位是“1”的药水瓶中，反之，含杂质药水则一定来自于二进制编号左起第二位至第四位皆是“0”的药水瓶中。通过二进制编码的数位分组，以非“1”即“0”的逻辑判断，科学而高效地解决了含杂质药水瓶二进制编号的锁定，再通过查找图5填表结果，就能实现通过一次检测即可获知含杂质药水瓶的编号。

最后教师提供可能出现的10种不同情况，其目的在于让家长随机抽取若干种情况，让学生进行结果判定并尝试厘清解题思路，验证学生在该拟态情境中对“现实问题”解决方法的理解，跳出概念化、公式化桎梏，以诉求对二进制的晦涩认知从“知可用”到“知何处可用”的应用迁移，进而实现“知行合一”的真实性学习立场。

结语

新课标在课程理念中强调，要“提升学生知识迁移能力和学科思维水平，体现‘科’与‘技’并重”，以培养学生数字素养和知识技能的现实应用为导向。“全育素养”是对学科素养立意的强化与升华，以探究性学习为中心，以生成型应用为驱动，“全育素养”综合性作业设计能适切满足个性化、多元化的主体性学习与学科知识间关联发展的需求，对学生分析处理信息、进行问题求解并对事件进行综合创造性评价能力形成全方位锻铸，是促进逐步落实“双新”背景下全育理念、倡导真实性学习和培育高阶思维创新型人才的有效变现途径之一。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.教育部关于印发义务教育课程方案和课程标准（2022年版）的通知[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/s8001/202204/t20220420_619921.html.

[2]赵慧勤，王兆雪，张天云.面向智能时代“4C能力”培养的创客课程设计与开发——基于STEAM理念的实施路径[J].远程教育杂志，2019，37（01）：104-112.

[3]柳叶青.学科综合性作业设计与实施概述[J].上海课程教学研究，2021（09）：30-34.

[4]宋新波，丁双林，陈智敏.深度学习视域下培养学生计算思维的实践研究——以高中信息技术《数据编码——二进制》一课为例[J].中国信息技术教育，2022（08）：34-36.

[5]何克抗.如何实现信息技术与学科教学的“深度融合”[J].教育研究，2017，38（10）：88-92.

[6]唐烨伟，郭丽婷，解月光，等.基于教育人工智能支持下的STEM跨学科融合模式研究[J].中国电化教育，2017（08）：46-52.

[7]吴丽红，石丁宇.课程视域下初中英语跨学科作业的设计与实施[J].教育理论与实践，2022，42（29）：51-54.

[8]苏永军，姚瑶.多学科融合的小学数学实践性作业设计研究[J].教育实践与研究，2023（13）：50-54.

作者简介：陈钡，高级教师，福建省厦门市专家型教师，研究方向为教育信息化、教师数字素养提升。