指向学科育人的高中tong用技术跨学科主题教学实践研究

摘"要：阐述学科育人的内涵和三层境界，以“智能农场的设计与制作”为例探索跨学科主题教学实施策略，即引导求知、引导做事和引导做人。通过跨学科主题教学，培养学生求知的欲望、做事的本领、做人的原则。关键词：学科育人；高中通用技术；跨学科主题教学；智能农场0"引言“跨学科主题教学”是《义务教育课程方案（2022年版）》中颇为抢眼的一个词，是一种新型教学方式。开展高中通用技术跨学科主题教学，旨在加强课程综合，注重学科间知识与思维关联畅通，培养学生在真实情境中综合运用知识与技能、思维与方法等解决复杂问题的能力，同时强化课程协同育人功能[1]。1"学科育人的内涵和三层境界高中通用技术跨学科主题教学如何指向学科育人？领悟学科育人的内涵与跨学科主题教学之间的逻辑关系至关重要。1.1"学科育人的内涵学科育人的内涵是在传递知识和启迪智慧中渗透立德树人的教育思想。高中通用技术跨学科主题教学是在相关课程资源开发与整合中融入德育素材，在传授跨学科知识与技能的同时，通过项目主题实践学习启迪智慧，在培养学生认知性素养的基础上，培养学生的精神性素养[2]。1.2"学科育人的三层境界各学科都有自己独特的育人价值，并且力图达成“育人的知识、育人的智慧和育人的精神”，即学科育人的三层境界。高中通用技术跨学科主题教学在传授各学科基础知识与锻炼学生基本技能的基础上，需要启迪学生智慧，教会学生学习方法，激发学生的学习动机，让学生产生学习内驱力和求知的欲望，形成正确引导和规范学科知识运用的价值取向和行为规范[2]。如果高中通用技术跨学科主题教学仅停留在传授基础的学科知识和技能上，是在教会学生做事，这是学科育人的最低境界——育人的知识。如果高中通用技术跨学科主题教学在传授学科知识和技能的同时，教会学生各学科知识和技能中所蕴含的智慧与思想等，再试着启迪学生如何做事，此时，学科育人的境界提升——育人的智慧。如果高中通用技术跨学科主题教学在教会学生如何做事的基础上，能够引导学生正确地做事、做正确的事，能够想着为人民服务，这是学科育人的最高境界——育人的精神。2"高中通用技术跨学科主题教学实施策略项目组近三年实地调研了安徽省亳州市、阜阳市和合肥市的高中通用技术跨学科主题教学实施情况，如表1所示。调研结果分析：1）高中通用技术专职教师数量不足，其中物理、生物、数学等学科的临时兼职教师比例达到32.8%。2）高中通用技术教师能够实施跨学科主题教学的仅占27.7%，38人都是专职教师，其中省级示范高中教师35人。3）围绕跨学科主题教学开展学科实践的教师占8.0%，都来自省级跨学科基地实践校，配备有专门实验器材。高中通用技术跨学科主题教学如何实施才能指向学科育人？下面走进安徽省跨学科基地实践校——亳州市第二完全中学，与江淮名师、正高级教师、特级教师、省级跨学科基地实践校负责人赵洋老师共同探讨高中通用技术跨学科主题教学如何实现学科育人。以赵洋老师选取的“智能农场的设计与制作”跨学科主题教学为例，从学科育人的三层引导、七个环节实施跨学科主题教学，如图1所示。2.1"引导求知，从生活经验到学科素养高中通用技术跨学科主题教学在设计项目主题时，要以学生的生活和学习真实情境素材为例，从生活经验出发到素养建构，在解决实际问题中激发学生的求知欲。2.1.1"项目情境切入点：北方地区进入冬季较早，影响到蔬菜的生长，请你设计与制作能开展室内种植的智能农场控制系统。2.1.2"项目分析教师讲解蔬菜种植知识，分析影响蔬菜生长的环境要素；学生体验智能农场补光、通风和灌溉等控制技术，获取设计智能农场所需的知识和技能；学生设计与制作蔬菜智能种植农场模型，在设计、探究、制作等过程中强调从系统的角度理解控制系统的组成、工作流程等问题；学生进行展示与分享，培养团队合作能力和实际问题解决能力。2.1.3"项目准备教师围绕学生的生活经验，选取“智能农场的设计与制作”项目主题教学案例，激发学生求知的欲望。此跨学科主题教学内容主要关联到《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》中“控制及其设计”方面的内容要求和学业质量，涉及通用技术、信息技术、生物学和劳动等学科内容及对应的学科素养，具体分析如表2所示。2.2"引导做事，从学科教学到实践育人跨学科主题教学要引导学生做事，才能真正实现学科实践育人。2.2.1"项目构建教学对象为高二年级学生，已学习通用技术和信息技术必修1的内容，了解项目设计的流程环节及其制作的基本方法，理解用编程语言解决简单问题的思路，结合开源硬件和编程语言来解决实际问题。以粤教版通用技术必修2第四单元“控制及其设计”为主，既有结构、流程的思想，又有系统权衡的思想，是对结构、流程、系统学习的内容拓展和实践应用。紧扣学科大概念“控制”一词，统摄控制系统与信息系统创新设计，“智能农场的设计与制作”项目主题教学活动任务和课时安排如表3所示。以多学科知识进阶与思维链融通构建项目主题教学活动任务，在设计思路横向上，按照项目主题教学活动任务群“知识线”“情境线”“活动线”展开；在设计思路纵向上，按照项目主题教学认知逻辑规律逐层深入展开项目主题教学活动任务群，融合多学科知识与技能、思维与方法，在实践创造中生成智慧[3]。2.2.2"项目实施高中通用技术跨学科主题教学注重培养学生的实践能力和动手能力，体现“做中学习、学中创造、创中实践”。以“智能农场的设计与制作”项目主题教学“任务二：认识智能农场通风系统”为例。“认识智能农场通风系统”从三个方面聚焦教学目标：了解温度与植物生长的关系、温度传感器基本原理和应用，知道舵机等执行器和结构的基本作用和使用方法；体验温度传感器，编程设计环境温度设置、温度获取与实现农场排风和开窗功能；绘制开环控制系统方框图，理解与领悟开环控制系统工作过程。1）设计智能农场通风系统，加深对开环控制系统的理解。教师提前准备好实验器材，供学生动手组装，以四人为一组，分工合作完成。各小组的实验器材如表4所示。硬件连接：将舵机接到Micro：bit扩展板P8引脚；将温湿度传感器连接Micro：bit扩展板P0引脚；利用温湿度传感器获取种植土壤环境温度的数值，编程设定合适的阈值，让天窗自动开启。2）绘制智能通风控制系统程序设计流程图，如图2所示；编写智能通风控制系统程序代码，进行调试，基于mind+环境的参考代码如图3所示。3）代码编写好后进行测试，直到当温度传感器检测到空气中温度过高（设置为＞20℃）时能够启动舵机打开窗户。“认识智能农场通风系统”教学活动任务融知识与思维、理论与实践在“学中思考、思中创造、创中实践”探究过程中，通过硬件搭建、框图绘制、编程设计、实践创新等探究体验过程强化学生的工程思维能力、计算思维能力和实践创新能力，指向学科实践育人。赵洋老师围绕跨学科主题教学，组织学生开展学科实践，培养学生的实践创新能力。这是亳州市第二完全中学的高中通用技术跨学科主题教学能够指向学科育人的法宝。在学科实践中引导学生做事，是帮助学生将学科知识和技能转化为实践创新能力的必经途径。在学科实践创新中生成解决问题的智慧，获得解决问题的情感体验，使学科知识和技能转化为学生内在的价值观、必备品格和关键能力，是学科育人境界的提升——育人的智慧。2.3"引导做人，从实践育人到立德树人在学科实践中通过做事引导学生做人，是学科实践育人的升华。引导学生做对自我、社会有意义、有价值的事情，把学生培养成具有社会责任感和担当精神的人，能够超越个人利益为社会服务、为人民服务，这样才能实现从学科实践育人到立德树人。这是学科育人的最高境界——育人的精神。2.3.1"评价标准指向学科育人的高中通用技术跨学科主题教学，需要教师在相关课程资源开发与整合中融入德育素材、在学科实践中渗透德育精神，引导学生做有智慧的事、有益于社会和他人的事，并且是快乐地做事。2.3.2"项目拓展通过“感知智能农场补光系统”“认识智能农场通风系统”“体验智能农场灌溉系统”项目主题教学活动任务驱动，学生在学科实践中基本学会了如何做事，能够创作搭建智能农场控制系统模型（以下简称智能模型）。智能模型的创作搭建，可以培养学生的实践创新能力。如何使智能模型走进北方地区的室内种植基地，帮助北方农民解决冬季室内种植蔬菜的难题？如何有效控制阳光、温度和灌溉等因素对蔬菜生长的影响？赵洋老师组织学生分组研讨智能模型转化成室内种植基地的高科技产品还受阻于哪些因素：1）聚焦智能模型是否符合室内种植基地各类蔬菜生长的光照强度、温度监控、智能灌溉等因素的技术质量要求；2）聚焦智能模型批量生产对人、社会和自然的影响是否符合技术设计的一般原