人機共生：數(shù)字時代跨學(xué)科學(xué)習(xí)的重要路徑

《義務(wù)教育課程方案（2022年版）》提出，原則上，各門課程用不少于10%的課時設(shè)計跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)。這要求學(xué)校課程設(shè)置和教師教學(xué)安排須基于核心素養(yǎng)，加強課程內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系，突出其結(jié)構(gòu)化設(shè)計。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)日益深度融入跨學(xué)科學(xué)習(xí)，且發(fā)揮著重要作用。本刊特邀華東師范大學(xué)教育信息技術(shù)學(xué)系主任、博士生導(dǎo)師顧小清教授，談?wù)勊龑夹g(shù)賦能跨學(xué)科學(xué)習(xí)的多維認識與深層思考。發(fā)展跨學(xué)科思維，推動生成式學(xué)習(xí)探究記者：您認為在跨學(xué)科學(xué)習(xí)中，技術(shù)可以有哪些作為呢？顧小清：2022年版義務(wù)教育課程方案和各科課程標準中，跨學(xué)科學(xué)習(xí)無疑是個新增點，也是重點和難點?？鐚W(xué)科學(xué)習(xí)不僅關(guān)注對主題所依托學(xué)科知識的創(chuàng)新整合，還關(guān)注依托學(xué)科向外（其他相關(guān)學(xué)科）的知識與方法的張力、生成和內(nèi)在有機聯(lián)結(jié)，關(guān)注學(xué)科之間知識的交叉和融合，以及由此形成的問題解決素養(yǎng)?，F(xiàn)代信息技術(shù)在跨學(xué)科學(xué)習(xí)中扮演兩種角色：其一，作為跨學(xué)科主題之一；其二，成為實施跨學(xué)科學(xué)習(xí)的重要工具。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)，尤其是生成式人工智能的發(fā)展，它們能夠為師生的跨學(xué)科教學(xué)提供更多的支撐。第一，促進不同學(xué)科知識的整合，發(fā)展教師的跨學(xué)科思維。大多數(shù)中小學(xué)教師是在分科教育體系中培養(yǎng)出來的，面對需要超出自身專業(yè)知識解決跨學(xué)科問題時，會存在明顯的專業(yè)知識儲備不足的問題。另外，跨學(xué)科學(xué)習(xí)作為一種新近提出的學(xué)習(xí)理念，教師也缺乏相應(yīng)的教學(xué)法訓(xùn)練。對于如何設(shè)計、實施跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動，大多數(shù)教師處于迷茫和探索階段。在跨學(xué)科學(xué)習(xí)主題設(shè)計中，技術(shù)賦能的關(guān)鍵在于以豐富的跨學(xué)科資源彌補專業(yè)知識和教學(xué)法的不足。尤其是在生成式人工智能快速普及的當下，教師可以借助大模型彌補學(xué)科知識的不足。教師可以在教學(xué)設(shè)計中更關(guān)注學(xué)習(xí)活動的創(chuàng)意設(shè)計，致力于策劃激發(fā)學(xué)生探究欲的學(xué)習(xí)活動，無須受限于所設(shè)計活動涉及的學(xué)科邊界。大模型的使用，也能更好地支撐教師生成有創(chuàng)意的教學(xué)法，幫助教師形成問題解決導(dǎo)向的系統(tǒng)化教學(xué)方案，發(fā)展教師的跨學(xué)科思維。第二，提供個性化學(xué)習(xí)支持，推動生成式學(xué)習(xí)探究。在跨學(xué)科學(xué)習(xí)中，生成式人工智能憑借數(shù)據(jù)驅(qū)動、內(nèi)容生成、學(xué)習(xí)分析、智能反饋等特性，能夠為學(xué)生提供高度個性化的學(xué)習(xí)支持，推動學(xué)生在開放性問題情境中開展深度的跨學(xué)科探究學(xué)習(xí)，從而形成生成式學(xué)習(xí)探究模式。生成式學(xué)習(xí)探究的核心是指在復(fù)雜的、真實的跨學(xué)科情境中，學(xué)生通過問題驅(qū)動、知識整合、思維碰撞以及創(chuàng)造性解決問題的過程，最終生成新的知識、產(chǎn)品或解決方案。生成式人工智能的技術(shù)賦能，使得學(xué)生在跨學(xué)科學(xué)習(xí)中，能夠獲得強有力的助手。面對新的任務(wù)情境缺乏背景知識時，嘗試問題解決方案缺乏實驗條件時，需要討論獲得解決問題的靈感時，生成式人工智能可以成為一個不辭辛勞的智能助手，提供學(xué)生所欠缺的知識背景，作為帶著不同思考帽的智能同伴為學(xué)生探索問題解決路徑提供反思之鏡，提供探索解決方案的實驗環(huán)境以及可能結(jié)果。此外，跨學(xué)科學(xué)習(xí)的最終目標之一是促使學(xué)生通過知識整合，生成新的認知、解決方案或創(chuàng)造性成果。技術(shù)的發(fā)展為學(xué)生提供了多樣化的表達工具，助力學(xué)生將探究成果轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新產(chǎn)品。不懼挑戰(zhàn)，敢于創(chuàng)新，拓展技術(shù)賦能邊界記者：您認為當前教師開展跨學(xué)科學(xué)習(xí)存在哪些問題呢？顧小清：當前教師開展跨學(xué)科學(xué)習(xí)存在的主要問題是，學(xué)科邊界意識強，跨學(xué)科教學(xué)經(jīng)驗不足。中小學(xué)教師接受的專業(yè)訓(xùn)練及在教學(xué)中的實踐長期聚焦在本學(xué)科領(lǐng)域，學(xué)科本位意識較強，對其他學(xué)科知識了解有限，難以科學(xué)地將不同學(xué)科知識進行有效整合，制約了跨學(xué)科教學(xué)的深度與廣度。同時，由于缺乏其他學(xué)科專業(yè)背景，且對跨學(xué)科學(xué)習(xí)設(shè)計的理念及方法了解不足，在教學(xué)設(shè)計中容易出現(xiàn)學(xué)科拼貼化或知識孤島的現(xiàn)象，使學(xué)習(xí)任務(wù)缺乏內(nèi)在的邏輯聯(lián)系。深度融合技術(shù)有望促進跨學(xué)科學(xué)習(xí)的設(shè)計和開展，但教師面臨的挑戰(zhàn)是，對不斷發(fā)展中的教育技術(shù)缺乏深入理解和有效應(yīng)用。當前，中小學(xué)教師課堂教學(xué)中的技術(shù)應(yīng)用更多地停留在PPT展示、視頻播放等環(huán)節(jié)，未能將技術(shù)與跨學(xué)科學(xué)習(xí)深度融合，未能有效發(fā)揮技術(shù)的創(chuàng)造性、支持性和生成性功能。究其原因，一方面是教師缺乏對技術(shù)的深入理解，停留在工具層面融合技術(shù)，未能體現(xiàn)技術(shù)本身是所跨的一個學(xué)科進行設(shè)計；另一方面，也受限于技術(shù)具有一定的學(xué)習(xí)和使用門檻，缺乏系統(tǒng)性訓(xùn)練的教師基于課程需求進行技術(shù)設(shè)計和使用的動力與潛力未能充分挖掘出來。在深度融合技術(shù)的跨學(xué)科學(xué)習(xí)中，教師還將面臨如下挑戰(zhàn)。其一，教師角色重構(gòu)與內(nèi)容質(zhì)量把控上的挑戰(zhàn)。在技術(shù)深度融入的跨學(xué)科學(xué)習(xí)中，教師的角色將發(fā)生轉(zhuǎn)變，不再僅僅是知識的傳授者，而須成為學(xué)習(xí)設(shè)計者、探究引導(dǎo)者和生成式學(xué)習(xí)的促進者。這對大部分教師來說是新的能力要求，角色重構(gòu)和能力提升成為極大挑戰(zhàn)。另外，利用生成式人工智能，教師可快速生成課程資源、學(xué)習(xí)任務(wù)、探究問題，但通用大模型生成內(nèi)容的準確性、學(xué)科邏輯性、育人價值存在極大不確定性和不適切性，這就需要教師評估技術(shù)生成內(nèi)容的科學(xué)性及教學(xué)適切性，對生成內(nèi)容進行篩選與優(yōu)化。其二，學(xué)生反思能力培養(yǎng)與倫理風(fēng)險防范上的挑戰(zhàn)。在深度融合技術(shù)的跨學(xué)科學(xué)習(xí)中，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式將發(fā)生變化。生成式人工智能的強大生成能力，能夠使學(xué)生快速獲取答案，但會極大地削弱其深度思考與反思的能力。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易依賴技術(shù)生成的內(nèi)容，而忽略知識的理解過程和探究本質(zhì)，導(dǎo)致反思性學(xué)習(xí)能力不足。同時，技術(shù)的廣泛應(yīng)用也帶來了倫理風(fēng)險。生成式人工智能技術(shù)可能生成不準確、片面的內(nèi)容，若學(xué)生缺乏基本的倫理意識和信息辨別能力，可能導(dǎo)致學(xué)術(shù)不端、隱私泄露等問題。教師如何引導(dǎo)學(xué)生在技術(shù)賦能的環(huán)境下保持深度思考、強化反思性學(xué)習(xí)能力，并促使其形成正確的技術(shù)倫理觀，是面臨的一大挑戰(zhàn)。記者：面對上述提及的跨學(xué)科學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)，教師該如何應(yīng)對呢？顧小清：面對這些挑戰(zhàn)，教師需要在自身能力、教學(xué)設(shè)計和實踐中予以應(yīng)對。首先，要提升自身對人工智能技術(shù)的理解，拓展技術(shù)賦能教學(xué)的邊界。教師須主動學(xué)習(xí)和掌握生成式人工智能、數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，深刻理解其在跨學(xué)科學(xué)習(xí)中的應(yīng)用價值，擺脫技術(shù)工具化使用思維，探索技術(shù)賦能教學(xué)的創(chuàng)新路徑。其次，要敢于在跨學(xué)科學(xué)習(xí)中進行嘗試和創(chuàng)新，推動深度教學(xué)變革。教師須敢于打破本學(xué)科的知識邊界，積極開展跨學(xué)科教學(xué)嘗試與創(chuàng)新。在設(shè)計跨學(xué)科學(xué)習(xí)時，教師應(yīng)圍繞真實情境和復(fù)雜問題，通過項目化學(xué)習(xí)、情境化學(xué)習(xí)等方式，推動學(xué)生綜合運用多學(xué)科知識解決問題。同時，教師可結(jié)合生成式人工智能，探索基于技術(shù)的任務(wù)生成、內(nèi)容重構(gòu)、知識建構(gòu)等教學(xué)策略，使技術(shù)成為促進跨學(xué)科教學(xué)創(chuàng)新的重要支撐。教師還可通過跨學(xué)科教師共研、課程協(xié)同開發(fā)等方式，借助團隊力量突破自身學(xué)科局限，共同打造結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化的跨學(xué)科課程，從而提升教學(xué)成效。最后，要注意在教學(xué)中正確引導(dǎo)、強化學(xué)生的反思能力與技術(shù)倫理意識。教師需要通過學(xué)習(xí)活動的設(shè)計，促使生成式人工智能成為學(xué)生解決問題的工具，而不是直接獲得答案的工具。教師可通過設(shè)計驗證性任務(wù)、反思性作業(yè)，以及進行對比性研究等方式，引導(dǎo)學(xué)生對人工智能生成內(nèi)容進行甄別、驗證和重構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和反思能力。同時，教師須加強學(xué)生的技術(shù)倫理教育，通過案例分析、情境討論等方式，引導(dǎo)學(xué)生理解隱私保護、信息安全等技術(shù)倫理規(guī)范，使學(xué)生形成正確的技術(shù)倫理觀。在教學(xué)過程中，教師要始終保持技術(shù)運用的價值引領(lǐng)，確保技術(shù)賦能學(xué)習(xí)的同時，不斷培養(yǎng)學(xué)生的責任意識和反思能力，推動學(xué)生在技術(shù)環(huán)境下健康成長。打造多元化學(xué)習(xí)通道，積極擁抱新技術(shù)記者：在您所了解的技術(shù)賦能跨學(xué)科學(xué)習(xí)實踐中，您認為哪些學(xué)科或者學(xué)校開展得比較好呢？能否詳細介紹下具體做法和相關(guān)經(jīng)驗?zāi)?？顧小清：我們團隊在開展面向中小學(xué)的跨學(xué)科教學(xué)訓(xùn)練與研修時，了解了一批跨學(xué)科教學(xué)做得比較好的學(xué)校。比如上海市實驗學(xué)校附屬東灘學(xué)校，這是一所九年一貫制學(xué)校，辦學(xué)理念是“為每個孩子提供自然成長的教育”。在學(xué)校的課程設(shè)置中，時時處處滲透了為學(xué)生打造多樣化的學(xué)習(xí)通道、提供符合其發(fā)展階段的教育情境、充分發(fā)揮學(xué)生潛能的設(shè)計與思考。學(xué)校以國家課程為主體，奠定共同基礎(chǔ)；以地方課程和校本課程為拓展補充，兼顧差異。根據(jù)國家課程方案要求及學(xué)生實際發(fā)展需求，學(xué)校通過頂層設(shè)計規(guī)劃進行課程統(tǒng)整，以NFN（NineForNine）課程系列為抓手，形成了縱向銜接、橫向貫通的學(xué)校特色課程體系。NFN課程分為綜合實踐活動NFN和學(xué)科拓展NFN兩類課程系列，橫向強化五育融合培養(yǎng)，縱向貫通九年一體化實施，與學(xué)科實踐活動在內(nèi)容上形成補充和進階，且均體現(xiàn)了跨學(xué)科學(xué)習(xí)的設(shè)計思考。學(xué)校在NFN課程體系主題板塊設(shè)計中融入了跨學(xué)科學(xué)習(xí)的設(shè)計。例如，在生態(tài)環(huán)保模塊設(shè)計的“我住長江尾”課程，結(jié)合科學(xué)、信息科技等學(xué)科，從生活的碳中和問題出發(fā)，引導(dǎo)打造校園“碳中和”，結(jié)合家庭及校園生活繪制碳足跡地圖；在社會人文模塊建構(gòu)的“穿越時空遇見‘你’”課程，綜合語文、歷史、道德與法治、藝術(shù)等學(xué)科，引導(dǎo)學(xué)生以話劇創(chuàng)編形式演繹古今人相遇時的對話，引導(dǎo)學(xué)生更深層次理解歷史杰出人物的貢獻和他們在時代下的選擇。此類課程在關(guān)注學(xué)科實踐的同時，整合多學(xué)科的知識和方法，強化學(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)實踐?？鐚W(xué)科學(xué)習(xí)作為本輪課程改革的重要教學(xué)理念，旨在促進學(xué)生多學(xué)科之間的知識融合和綜合能力發(fā)展。然而，當前許多學(xué)校在推動跨學(xué)科教學(xué)過程中，仍主要集中在課程設(shè)計和學(xué)科整合層面，關(guān)于如何有效地利用現(xiàn)代信息技術(shù)，尤其是生成式人工智能來賦能教學(xué)的探索仍處于起步階段。盡管跨學(xué)科教學(xué)模式在理論和實踐上已逐漸受到關(guān)注，但許多學(xué)校的技術(shù)應(yīng)用仍局限于傳統(tǒng)工具和方法，尚未充分挖掘人工智能在跨學(xué)科整合和個性化學(xué)習(xí)方面的潛力。相信未來的教育實踐中，技術(shù)賦能跨學(xué)科學(xué)習(xí)的嘗試將愈加深入，學(xué)校將逐步打破技術(shù)使用的局限，積極擁抱新的教育工具和方法。建設(shè)跨學(xué)科實踐共同體，提高教師數(shù)字素養(yǎng)記者：技術(shù)賦能跨學(xué)科學(xué)習(xí)中，教師須具備哪些數(shù)字素養(yǎng)才能更好地開展相關(guān)活動呢？這些素養(yǎng)該如何培養(yǎng)呢？顧小清：為推進國家教育數(shù)字化戰(zhàn)略，教育部制定了《教師數(shù)字素養(yǎng)》行業(yè)標準，針對教師數(shù)字素養(yǎng)與能力提出具體要求，涵蓋教師利用數(shù)字技術(shù)獲取、加工、使用、管理和評價數(shù)字信息和資源，發(fā)現(xiàn)、分析和解決教育教學(xué)問題，優(yōu)化、創(chuàng)新和變革教育教學(xué)活動的意識、能力和責任。應(yīng)用生成式人工智能的能力，可以看作對教師數(shù)字素養(yǎng)提出的進一步要求。概括來說，教師需要具備以下數(shù)字素養(yǎng)才能更好地開展跨學(xué)科學(xué)習(xí)。一是數(shù)字技術(shù)理解與應(yīng)用能力。教師須具備對生成式人工智能、大數(shù)據(jù)等前沿數(shù)字技術(shù)的理解能力，掌握將技術(shù)深度融入教學(xué)設(shè)計、資源開發(fā)、學(xué)習(xí)評價等環(huán)節(jié)的應(yīng)用能力。二是數(shù)字資源開發(fā)與重構(gòu)能力。在跨學(xué)科學(xué)習(xí)中，教師需要依據(jù)課程目標和學(xué)科邏輯，從網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫或人工智能生成平臺中獲取資源，并通過內(nèi)容重組、任務(wù)重構(gòu)、情境重建等方式，使資源符合學(xué)科邏輯、育人價值及學(xué)生認知規(guī)律，從而支撐高質(zhì)量的跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動。三是數(shù)據(jù)分析與學(xué)習(xí)監(jiān)測能力。在跨學(xué)科學(xué)習(xí)中，教師須具備基于數(shù)據(jù)分析的學(xué)習(xí)監(jiān)測能力，精準把握學(xué)生的知識構(gòu)建、思維變化和探究過程，及時調(diào)整教學(xué)策略，提高教學(xué)的精準性與適切性。四是數(shù)字倫理與責任意識。教師需培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)倫理素養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生在獲取生成內(nèi)容時保持批判性思維，確保學(xué)生在技術(shù)賦能下健康成長。教師也須嚴格遵循教育倫理規(guī)范，確保技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用符合社會責任和育人價值。教師學(xué)習(xí)具有實踐性的特點，對于教師數(shù)字素養(yǎng)的培養(yǎng)同樣如此。除了常規(guī)的大規(guī)模培訓(xùn)外，最需要倡導(dǎo)的是實踐導(dǎo)向的能力成長。概括來說，應(yīng)包括：（1）差異化開展大規(guī)模培訓(xùn)。教師數(shù)字素養(yǎng)存在極大的差異性。區(qū)域和學(xué)校開展大規(guī)模數(shù)字素養(yǎng)培訓(xùn)應(yīng)采取分層分類的方式，為具有不同數(shù)字素養(yǎng)的教師提供有針對性的培訓(xùn)內(nèi)容。比如，對于基礎(chǔ)薄弱的教師，應(yīng)重點開展基礎(chǔ)數(shù)字技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn)，幫助教師掌握生成式人工智能等技術(shù)工具的基本使用方法，降低其在跨學(xué)科教學(xué)中使用技術(shù)的心理門檻。再如，對于具備較強技術(shù)能力的教師，則可開展前沿技術(shù)賦能教學(xué)創(chuàng)新培訓(xùn)，推動技術(shù)賦能下的跨學(xué)科教學(xué)創(chuàng)新。（2）倡導(dǎo)實踐導(dǎo)向的方式，促進真實教學(xué)場景中的技術(shù)應(yīng)用落地。數(shù)字素養(yǎng)培育作為一種實踐性活動，有效的教師學(xué)習(xí)應(yīng)是實踐導(dǎo)向的。區(qū)域和學(xué)?？赏ㄟ^“教—研—訓(xùn)”一體化，讓教師在跨學(xué)科教學(xué)設(shè)計中探索技術(shù)支持下的課程開發(fā)、任務(wù)設(shè)計和學(xué)習(xí)監(jiān)測等策略。同時，學(xué)?？赏ㄟ^教學(xué)示范、項目實踐、課例研討等方式，鼓勵教師在教學(xué)中反復(fù)嘗試，并在教學(xué)反思中持續(xù)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用模式。（3）推動跨學(xué)科實踐共同體建設(shè)。為解決教師在跨學(xué)科教學(xué)中資源開發(fā)難、技術(shù)應(yīng)用難的問題，區(qū)域和學(xué)?？赏ㄟ^搭建跨學(xué)科課程資源共享平臺，推動教師之間的資源共創(chuàng)與共享。一方面，平臺可匯聚優(yōu)質(zhì)跨學(xué)科課程資源，降低教師獨立開發(fā)資源的難度；另一方面，平臺還可推動跨學(xué)科教師共同體建設(shè)，促使不同學(xué)科的教師通過共研共創(chuàng)的方式，圍繞同一主題開展教學(xué)設(shè)計，探索技術(shù)賦能下的跨學(xué)科學(xué)習(xí)模式。賦能多維度評測追蹤，推動深度學(xué)習(xí)與思維提升記者：跨學(xué)科學(xué)習(xí)大多需要學(xué)生同時掌握多個學(xué)科的知識與技能，也需要師生之間的密切聯(lián)系和溝通。那么，技術(shù)在評價標準設(shè)定、反饋機制完善上，可以發(fā)揮哪些作用？顧小清：前面反復(fù)提到，在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中，教師需要對學(xué)生的學(xué)習(xí)活動進行監(jiān)測。這實際上就是針對學(xué)習(xí)進行的過程性評估。教育數(shù)字化倡導(dǎo)的數(shù)據(jù)驅(qū)動，恰恰就是體現(xiàn)在能夠?qū)W(xué)習(xí)過程進行追蹤，包括評測、診斷和智能干預(yù)。具體可以概括為：（1）技術(shù)賦能多維度評測追蹤。在跨學(xué)科學(xué)習(xí)中，學(xué)生的學(xué)習(xí)成果往往涉及科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)、人文等多個學(xué)科領(lǐng)域，目標涵蓋素養(yǎng)和能力的多個維度，需要采用多種測評方式覆蓋跨學(xué)科學(xué)習(xí)的多維目標。依托數(shù)字技術(shù)，教師能夠追蹤過程，并從知識掌握、技能應(yīng)用、問題解決、跨學(xué)科思維、協(xié)作溝通等維度實現(xiàn)對學(xué)生的多維測評。（2）構(gòu)建可視化跨學(xué)科能力圖譜，促進個性化發(fā)展?；谶^程追蹤，教師可以將學(xué)生在項目化學(xué)習(xí)中的表現(xiàn)數(shù)據(jù)進行可視化分析，生成跨學(xué)科能力圖譜，直觀展示學(xué)生在批判性思維、技術(shù)應(yīng)用、團隊協(xié)作、數(shù)據(jù)分析等方面的發(fā)展水平。（3）實時數(shù)據(jù)驅(qū)動的過程性反饋。過程追蹤和可視化為教師進行及時反饋提供可能。實時數(shù)據(jù)反饋機制，不僅幫助教師洞察學(xué)生的過程性表現(xiàn)，也有助于學(xué)生在反思中不斷調(diào)整和優(yōu)化學(xué)習(xí)成果，促進其深度學(xué)習(xí)。（4）智能干預(yù)推動深度學(xué)習(xí)與思維提升?；跍y評、診斷和干預(yù)的數(shù)智閉環(huán)，教師制訂出有針對性的智能干預(yù)方案，為每個學(xué)生在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中的項目方案、探究報告、思維發(fā)展提供反饋與干預(yù)建議。例如，追蹤和智能診斷學(xué)生項目報告的邏輯結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)支持、論證質(zhì)量，生成針對性反饋（如“你的政策建議缺乏數(shù)據(jù)支持”）。此