“人工智能與智慧社會”模塊

跨學科主題活動的教學

本期內容

1

課標理解

●立足信息科技，綜合學科要旨

——跨學科主題活動“在線數字氣象站”“人工智能預測出行”的教學

2

教學課例+同步教學資源

●“人工智能預測出行”跨學科主題學習的教學實施策略

●跨學科主題活動“在線數字氣象站”的教學探索

1

課標理解

立足信息科技，綜合學科要旨

——跨學科主題活動

“在線數字氣象站”

“人工智能預測出行”的教學

本文以《義務教育信息科技課程標準日常修訂版（2022年版2025年修訂）》中“在線數字氣象站”“人工智能預測出行”兩個跨學科主題活動為載體，探討信息科技跨學科融合教學的立足點、學科支持路徑與教學策略，以此助力學生構建“知識—能力—素養”的聯動體系，提升適應智慧社會的綜合素養，為九年級信息科技跨學科教學提供實踐參考。

跨學科主題活動該怎么設計？具體到“在線數字氣象站”“人工智能預測出行”又該怎么做？《義務教育信息科技課程標準日常修訂版（2022年版2025年修訂）》（以下簡稱“課標”）指出：天氣預報是我們獲取氣象信息的主要途徑，但是一個城市或區域的天氣預報對校園這種小氣候環境來說可能不夠準確，而通過物聯網技術制作在線數字氣象站，可以很好地解決這個問題。人工智能正在對人們的學習、生活與工作，特別是解決問題的思維方式產生深刻影響，人工智能預測出行主題綜合運用信息科技、數學、物理、化學、生物學等知識，貼近學生生活，并能遷移到其他更多相似的場景應用中。

跨學科，立足點在哪里？

信息科技跨學科融合并非多學科知識的簡單拼接，其核心立足點可歸結為三個維度—以真實問題為錨點、以信息科技為核心載體、以素養培育為最終目標，三者相互支撐，共同指向“人—智共生”的智慧社會需求。

首先，真實問題是跨學科融合的起點。“在線數字氣象站”瞄準區域天氣預報與校園小氣候的偏差問題—校園因建筑物遮擋、植被分布等形成獨特微氣候，常規區域預報無法滿足校園運動會、戶外活動等場景的精準氣象需求；“人工智能預測出行”聚焦學生日常通勤痛點—在不同天氣、時段下如何選擇適宜出行方式避免遲到。這些貼近學生生活的真實問題，打破學科壁壘，讓跨學科學習有了明確的應用場景。

其次，信息科技是跨學科融合的核心骨架。兩個主題均以信息科技核心技術為支撐：“在線數字氣象站”依托物聯網技術實現傳感器數據的實時采集、傳輸、存儲與分析，將物理世界的氣象信息轉化為可處理的數字信號；“人工智能預測出行”以機器學習技術為核心，通過構建多維度數據集、訓練預測模型，實現對出行行為的智能化判斷。其他學科知識并非附加內容，而是讓信息科技應用更精準、更科學—地理知識幫助理解氣象數據的空間差異，數學知識支撐數據集的分析與建模，物理知識解析技術背后的科學原理，最終形成“技術+學科”的協同解決路徑。

最后，素養培育是跨學科融合的最終落點。融合教學不僅要讓學生掌握信息科技技能，更要整合多學科素養，指向課標提出的智慧社會綜合素養：通過“在線數字氣象站”，學生在數據采集與分析中提升信息意識與計算思維，在小氣候探究中強化地理學科的區域認知與科學探究能力；通過“人工智能預測出行”，學生在模型構建中鍛煉數字化學習與創新能力，在多維度影響因素分析中提升數據分析與綜合決策能力，最終樹立“人—智共生”理念，學會用技術與多學科知識協同解決社會問題。

綜合應用，學科對主題活動的支持

9年級的學生已完成多學科的基礎學習，具備一定的知識遷移與實踐能力，各學科知識能為兩個主題活動提供分層、立體的支撐，讓跨學科學習從“概念”落地為“實踐”。

1.“在線數字氣象站”的多學科支持

（1）信息科技：技術實現的核心載體

信息科技學科承擔“技術搭建與數據處理”這一核心任務：指導學生完成物聯網系統選型與搭建，包括溫度、濕度、風速等氣象傳感器對接，Arduino開發板編程調試，云端平臺數據存儲與可視化展示；教授數據采集、清洗、分析流程，如通過Python工具剔除氣象數據異常值、分析變化趨勢，讓學生理解數字氣象站“物理信息數字化—數據傳輸—數據分析”的核心邏輯，培養計算思維與數字化創新能力。

（2）地理：氣象邏輯的認知基礎

地理學科提供“氣象認知”支撐：講解校園小氣候形成機制，如教學樓遮擋導致局部氣溫偏低、校園湖泊提升周邊濕度；指導學生繪制校園氣象監測點分布圖，依據地形、植被選擇最優監測位置；引導學生對比校園與區域氣象數據，分析差異成因，建立“宏觀氣候—微觀小氣候”的關聯認知，提升區域素養與地理實踐能力。

（3）物理：技術原理的科學支撐

物理學科幫助學生理解“數據背后的科學邏輯”：解析熱敏電阻、電容式濕度傳感器、風速傳感器的工作原理，如熱敏電阻阻值隨溫度變化的特性是溫度數據采集的基礎；指導學生校準傳感器，通過對比標準氣象數據調整參數，讓學生明白技術基于物理原理的科學應用，培養科學探究與實證精神。

2.“人工智能預測出行”的多學科支持

（1）信息科技：智能建模的技術核心

信息科技學科主導“智能預測全流程實踐”：教授多維度數據集構建方法，確定天氣狀況、家校距離、出行時間等特征維度，指導學生通過問卷、實地記錄采集班級出行數據并標注；介紹決策樹、樸素貝葉斯等簡單機器學習模型，借助圖形化工具或Python機器學習庫完成模型訓練與驗證；引導學生調整參數優化準確率，并嘗試將模型遷移到社區居民出行預測場景，培養數字化學習與創新能力。

（2）數學：數據分析的邏輯支撐

數學學科提供“量化分析”工具：講解頻數分析、相關性分析等統計方法，幫助學生篩選影響出行選擇的關鍵特征，如通過相關性分析發現“降雨概率”與“選擇公共交通”關聯度最高；指導學生將非量化特征（如天氣狀況）轉化為可計算數值（晴天=0、小雨=1、大雨=2），為模型訓練提供標準化數據；通過折線圖、柱狀圖展示數據分布，讓學生直觀理解特征與出行方式的關聯，提升數據分析與邏輯推理能力。

（3）物理、生物、化學：多維因素的拓展支撐

物理學科分析不同交通工具力學特性，如共享單車速度受路況影響、公共交通準點率受擁堵程度影響，完善出行選擇的影響因素；生物學科從人類行為習慣切入，依據不同性別、身體狀況的學生出行偏好差異，為數據集增加“個體特征”維度；化學學科關注空氣質量因素，當PM2.5濃度較高時，學生更傾向選擇封閉性交通工具，拓展模型應用場景，讓預測更貼近真實生活。

教學策略——明確主題，跨界應用

結合九年級學生認知特點與學習需求，以“真實主題錨定+跨學科任務協同+多元實踐拓展+跨維度評價”為核心策略，推動跨學科融合教學有效實施。

1.真實情境錨定，明確主題目標

為兩個主題創設沉浸式真實情境，讓學生感知跨學科學習價值。

“在線數字氣象站”以“校園春季運動會氣象保障”為情境，明確活動目標是搭建小時級精準氣象站點，為運動會賽程安排、應急措施提供依據，而非單純學習物聯網技術。

“人工智能預測出行”以“‘告別遲到’通勤優化計劃”為情境，聚焦如何通過智能預測幫助班級學生選擇最優出行方式，激發學生的參與動機與責任感。

2.跨學科任務拆解，協同推進學習

將每個主題拆解為模塊化跨學科子任務，組織跨學科協作小組。

“在線數字氣象站”拆解為三個子任務：地理學科主導的“校園小氣候調研與監測點規劃”、物理學科主導的“傳感器原理探究與校準”、信息科技學科主導的“氣象站搭建與數據可視化”三個子任務，小組包含不同學科特長學生，在分工完成子任務后將其整合為完整項目。

將“人工智能預測出行”拆解為“出行數據采集與統計（數學）”“影響因素挖掘（物理/生物/化學）”“預測模型構建與驗證（信息科技）”三個子任務，小組成員共享成果，共同完善模型準確性。

3.多元實踐活動，深化跨界應用

設計遞進式實踐活動，讓學生在持續實踐中深化跨學科知識應用。

在“在線數字氣象站”活動中，組織學生進行一個月連續數據采集，每周對比校園與區域氣象數據，撰寫小氣候分析報告，并用信息科技工具制作動態可視化頁面；邀請地理教師點評，深化氣象知識理解。

在“人工智能預測出行”活動中，引導學生采集一學期班級出行數據，每月更新數據集、優化模型特征，對比不同階段預測準確率；嘗試將模型應用于社區居民出行預測，通過問卷驗證通用性，培養知識遷移能力。

4.跨維度評價體系，落實素養達成

建立涵蓋多學科、多維度的評價體系，確保素養目標落地。

過程性評價：關注學生跨學科小組協作表現、問題解決能力，如是否主動整合其他學科知識解決技術難題。

成果性評價：“在線數字氣象站”評價信息科技技術完整性、地理氣象分析合理性、物理傳感器校準準確性；“人工智能預測出行”評價信息科技模型有效性、數學數據分析科學性、多學科影響因素挖掘全面性。

素養評價：重點評價信息意識、計算思維、數字化創新能力，以及跨學科解決真實問題的綜合素養，如是否理解“人—智共生”內涵，學會用技術服務生活。

總之，跨學科主題活動是落實義務教育信息科技課程標準的重要載體，其核心是立足信息科技，整合多學科知識與能力，以真實問題為驅動，實現學生“知識—能力—素養”的聯動提升。針對九年級學生的跨學科教學，需緊扣其學科基礎，通過真實情境錨定目標、跨學科任務協同推進、多元實踐深化應用、跨維度評價落實素養，幫助學生理解信息科技與其他學科的內在關聯，樹立“人—智共生”理念，提升適應智慧社會的綜合素養，為未來學習與發展奠定堅實基礎。

本文作者：

李維明

四川省教育科學研究院

文章刊登于《中國信息技術教育》

2026年第10期

引用請注明參考文獻：

李維明.立足信息科技，綜合學科要旨——跨學科主題活動“在線數字氣象站”“人工智能預測出行”的教學[J].中國信息技術教育，2026（10）：12-14.

2

教學課例+同步教學資源

“人工智能預測出行”

跨學科主題學習的教學實施策略

作者：

楊柳 新疆維吾爾自治區烏魯木齊八一中學

資源：

（1）教學論文：“人工智能預測出行”跨學科主題學習的教學實施策略點擊閱讀

（2）教學設計及課件：《KNN預測出行》——基于導學網頁的任務驅動式學習點擊下載

課例介紹：以“人工智能預測出行”跨學科主題學習為案例，理解KNN算法和機器學習及其基本過程，通過分析已有的數據信息來預測未知信息，體會信息價值的挖掘和利用，創新性地運用KNN算法編寫Python代碼解決出行預測問題，實現簡單的預測模型，培養利用算法解決問題的計算思維。

提示：在線兌換完雜志后自動解鎖本期目錄、原貌預覽、教學資源（可下載使用）。

跨學科主題活動

“在線數字氣象站”的教學探索

作者：

趙永濤 寧夏回族自治區教育廳教學研究室

楊炳會 寧夏回族自治區吳忠市第五中學

資源：

（1）教學論文：跨學科主題活動“在線數字氣象站”的教學探索點擊閱讀

（2）教學設計及課件：跨學科主題活動：校園氣象站點擊下載

課例介紹：綜合運用信息科技、地理、數學等知識，讓學生通過氣象站中的各種傳感器實時描繪校園氣象的信息狀態，在項目化學習的驅動下，通過實踐體驗和探究學習等活動，小組協同完成項目活動，激發學生主動合作的意識，提升團隊合作能力。

提示：在線兌換完雜志后自動解鎖本期目錄、原貌預覽、教學資源（可下載使用）。

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