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基于大概念的跨学科项目式学习——以高中通用技术智能家居教学为例

随着新一轮课程方案的实施，我国的基础教育改革全面进入“核心素养”时代，新课程方案中明确提出每门学科应该安排一定的时间进行跨学科主题学习。

在普通高中通用技术学科选择性必修模块“智能家居应用设计”校本课程教学中，我们以（跨）学科大概念统摄单元内容；以智能时代智慧家居生活为主题开展跨学科教学；通过解决真实情境中的复杂问题，提高学生解决问题的能力，发展学生对（跨）学科核心概念的理解，培养学生的核心素养。

设计来源与意图

《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称通用技术新课标）指出“技术发展日新月异，大数据、人工智能、虚拟现实、新材料、新能源技术等开始走进日常生活，通用技术课程内容应与时俱进。”表1是高中通用技术课程结构，其中“智能家居应用设计”模块与学生生活联系密切，绝大部分学生在生活中使用过智能家居产品。通用技术新课标指出“智能家居融合了物联网、人工智能、……、自动控制等先进技术，……为学生感受先进技术在家庭生活中的运用提供一个集通信、计算、控制于一体的应用性学习窗口。”

表1高中通用技术课程结构

《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称信息技术新课标）指出“信息技术……深刻影响着社会的经济结构和生产方式，加快了全球范围内的知识更新和技术创新，推动了社会信息化、智能化的建设与发展，催生出现实空间与虚拟空间并存的信息社会，并逐步构建出智慧社会。”表2是高中信息技术课程结构，其中选择性必修模块“人工智能初步”与当今智能时代人工智能技术密切相关。信息技术新课标指出“学生应该了解人工智能的发展历程及概念，……，通过搭建简单的人工智能应用模块，亲历设计与实现简单智能系统的基本过程与方法，增强利用智能技术服务人类发展的责任感。”

表2高中信息技术课程结构

通用技术学科和信息技术学科虽是两个独立的学科，但是两个学科都属于技术领域，两个学科存在紧密的联系。比较表1和表2我们发现通用技术智能家居应用设计模块涉及人工智能技术的具体应用，但通用技术教材并不包含人工智能技术的具体内容；信息技术课标及教材中虽然有人工智能技术的教学内容，但并不包含人工智能技术在智能家居中的应用。结合跨学科主题教学理念，备课组思考能否在通用技术智能家居应用设计模块的教学中融入信息技术人工智能初步模块的内容。

《普通高中课程方案（2017年版2020年修订）》中指出新课程的一个重要变化是“1.凝练了学科核心素养。……2.更新了教学内容。进一步精选了学科内容，重视以学科大概念为核心，使课程内容结构化，以主题为引领，使课程内容情境化，促进学科核心素养的落实。”大概念是学科中的核心概念、重要的原理方法，重要的观点思想等。大概念居于学科的核心地位，可以聚合学科中的许多其他概念，能够起到纲举目张的作用。如果学生理解了大概念，那么即使学生离开学校走上社会多年后，在特定的情境刺激下，仍可激活头脑中大概念，用来解决现实世界中的复杂问题。也就是说，大概念是我们希望学生完成学校教育走上社会后留下的东西，它可以贯穿学生的终生，对学生来说具有生活价值。学生理解了各学科领域中的诸多大概念，有利于形成高通路迁移，以便在未来解决现实世界中真实复杂的问题，应对未来各种未知的不确定的挑战。有学科大概念和跨学科大概念之分，同一学科内的大概念之间存在相互联系，跨学科的大概念又将不同学科知识联系在一起。因此，不管是学科内的大概念之间，还是学科间的大概念之间，彼此相互联系呈现网络状的结构。如果学生大脑中建构了恰当的大概念网络，未来就可以像专家一样解决现实世界真实情境中的复杂问题。

在仔细研读两个学科新课标及教材的基础上，我们梳理了两个学科的大概念。如下图所示，通用技术学科大概念包括：结构、流程、控制、系统；信息技术学科大概念包括数据、算法、信息系统、信息社会。我们发现“系统”是两个学科共同的大概念，其实“系统”也是地理、生物、物理、化学等学科的大概念，也就是说“系统”是一个跨学科的大概念。

图1通用技术、信息技术学科大概念

如果学生深刻理解了“系统”这一跨学科大概念，就能迁移到不同真实情境，运用“系统”的思想和方法从全局的视角分析解决复杂问题。因此，备课组以“系统”这一跨学科大概念来整合通用技术智能家居应用设计模块与信息技术人工智能初步模块的学习内容，智能家居校本课程概念地图如下图所示。

图2智能家居校本课程概念地图

本案例内容设计主要依据通用技术新课标选择性必修模块“智能家居应用设计”相关要求，结合信息技术新课标选择性必修模块“人工智能初步”的教学要求，以智能时代智能家居生活为主题开展跨学科学习，在通用技术《智能家居》校本课程教学实践中取得了不错的教学效果。

案例目标描述

根据新课标的要求以