朱宋煜 上海市复旦五浦汇实验学校

信息科技课程的核心素养包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任。四个学科核心素养之间的关系是相互补充的，体现在课程对学生影响的四个不同维度，但最终指向都是为了学生数字化素养的提升，因此，在跨学科主题的选择上要考虑到与本学科在核心素养培育上的关联。另外，在设计信息科技学科跨学科案例的过程中，不是将多个学科知识和技能进行简单的叠加，而是要采用一种新型的教学方法以达到更好的教学效果。

●跨学科主题的选择分析

在跨学科主题的选择方面，教师要关注课程内容和学生生活的结合。只有和学生的日常生活有关联才会让学生对课程产生兴趣。同时，在将信息技术和其他学科进行融合时，教师要注意培养学生的计算思维，让学生在遇到日常问题时能用计算机科学领域的思想方法解决问题。

本次跨学科项目，笔者选用的主题是校园植物识别。植物是校园的重要组成部分，一个美好的校园环境是和校园里各色各样的植物分不开的。植物在校园中不仅能起到净化空气的作用，还能提升学生学习植物学相关知识的兴趣。在传统教学中，学生在学习植物有关的知识时都需要查阅各种纸质版的书籍，对于不清楚名称的植物，在查阅相关信息时会很不方便。但随着信息科技的发展，教师可以借助物联网编码技术，将植物的数据以及有关信息存放在二维码中。学生扫描植物附带的二维码，不仅能够认识校园里各种植物，而且能感受到科学技术的魅力。

●跨学科主题案例设计与实施

基于对跨学科主题教学和《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》的学习理解，笔者将“校园植物识别”作为实施主题。

1.主题分析

本次“校园植物识别”是将图像识别技术以及二维码技术运用到学科教学中，学生可在学习过程中，进入相应的系统通过扫描植物上的二维码标识，获取植物信息。除了了解植物有关的学科知识，二维码还能够帮助学生掌握物联网技术知识以及二维码编码、解码技术。另外，通过温湿度传感器还能够将植物的温湿度信息记录下来，在扫描植物信息的同时能够展示出来，以此判断校园植物的健康状态。

2.目标设计

本次“校园植物识别”主题学习需要达到的目标是：了解并学习二维码技术，实现校园植物信息展示；认识温湿度传感器以及灌溉系统的构成，初步理解数据采集在信息系统中的作用；通过数据采集及分析实践，建立数据意识。

3.过程设计

（1）自主学习，了解相关技术工具

通过这一环节，让学生了解在校园植物信息识别过程中所使用的相关技术，如二维码的编码及解码技术。本次“校园植物识别”主题笔者采用的二维码技术是QR码。具体步骤如下。

第一步：通过查阅资料，了解QR码基本结构。QR码的符号是由正方形模块组成的，属于一个正方形的阵列。笔者通过展示QR码符号结构让学生了解所用的二维码编码技术，为接下来的编码和译码环节打好基础。

第二步：学习QR码编码解码设计技术。在编码环节，教师要求学生去寻找各种校园植物的信息，包含文字信息以及图像信息，并通过QR码生成一张二维码图片，当使用APP去扫描二维码时就能够及时地得到相关的植物信息。译码的环节主要是用手机的内置摄像头来实现二维码的扫描以及解码功能。

第三步：教师提问，了解学生学习情况。教师进行如下提问，总结译码过程中主要使用的函数。

①摄像头管理类_________（CameraManager），它主要用来__________（控制摄像头的打开和关闭）；

②用于实现camera的回调接口_______（PreviewCallback）；

③（InactivityTimer）______类控制相机，目的在于如果采集信息失败则退出；

④（ViewfinderView）________类就是看到的二维码的扫描框，（Viewf inderResult-PointCallback）__________类的作用是当发现可能点时，加入到ViewfinderView的vector中。

（2）循序渐进，分组设计“校园植物识别”系统

第一步：QR码的展示以及二维码扫描界面分析。

第二步：认识温湿度传感器。土壤湿度传感器，主要用于检测土壤的水分是否达标；土壤温度传感器，用于测量温度。水泵可直接放入水中使用，实现抽水效果；舵机可转动角度，控制浇水角度。

第三步：了解植物识别灌溉系统（如图1）。

图1 植物灌溉系统

（3）数据采集及分析，进行系统分析

第一步：数据采集。扫描二维码可显示该植物在本周的土壤湿度、温度的基本信息，判断土壤湿度大于17%且小于44%是适宜范围，温度在20℃和22℃之间是适宜范围，根据数据分析判断是否需要灌溉，数据采集结果如下页图2所示。

图2 数据采集

第二步：数据分析。学生通过SPSS软件对上阶段收集的数据进行分析，得出在一星期内土壤的湿度和温度的平均值，进而对植物的生长基本情况有了一定的了解。

第三步：系统分析。本次校园植物识别系统，在数据分析模块，记录了在一周内校园植物的温湿度情况，同时计算得出在一周内温湿度的平均水平，得出一周内温度的平均水平在20.79℃，土壤湿度在24.86%，总体上校园的植物生长情况有一个十分良好的环境。

4.教学总结

在本次“校园植物识别”主题的学习中，使用到了很多编程库中的函数，这些不同的库函数可以在需要的时候进行直接的调用，这对学生的编程思维有一定的锻炼。除此之外，通过温湿度传感器可以及时地采集植物的生存情况，进而判断是否需要对植物进行灌溉，提升了学生使用科学技术解决生活问题的信心。学生在了解学科知识的同时，感受到科学知识的魅力，这正是跨学科教学应该达到的效果。

●跨学科教学思考

跨学科教学是与培养学生的核心素养紧密相联的。跨学科主题教学是培养创新型人才的重要教学模式，能为创新思维奠定基础，同时有利于信息科技核心素养培养的落地。例如，本次教学笔者选择的主题是“校园植物识别”，它属于传统学科中的生物学科，这个主题的选择可以很好地为信息科技学科培养核心素养服务。学生在了解校园植物信息的时候，能够通过扫描二维码及时知道想要查询的植物信息，这是培养学生信息意识的一种方式。同时，数字化学习及创新在本次主题教学中也有很好的体现，笔者将植物信息集成放到二维码中，这正体现了一种数字化学习方式以及在学习上的创新。另外，在编码解码的过程中包含了信息的解密加密，也能够培养学生良好的信息社会责任意识，在不侵犯他人知识产权的同时保护好自己的劳动所得，做新时代具有信息社会责任的数字公民。

在未来的教育中，不同学科之间的融合是需要关注的重点，教师应致力于将信息技术教育渗透到各个基础学科中去，让信息科技在不同学科中都能够发挥强大的作用。