面向未來的信息技術(shù)課程教學(xué)設(shè)計(jì)

巫雪琴 陳銀萍

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版2020 年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱“2017 年課標(biāo)”）確立了“全面提升全體高中學(xué)生的信息素養(yǎng)”的課程目標(biāo)。［1］1信息素養(yǎng)的內(nèi)涵從開始的“信息使用、查找與獲取、理解與吸收、評(píng)價(jià)”等低階素養(yǎng)，向智能時(shí)代的“信息安全與監(jiān)控、人機(jī)交互與協(xié)作、信息創(chuàng)新、信息思維以及終身學(xué)習(xí)”等高階素養(yǎng)發(fā)展，不斷接近“促進(jìn)人的全面發(fā)展”的最終目標(biāo)。［2］信息技術(shù)教育的關(guān)注點(diǎn)也隨之從原來的培養(yǎng)“技術(shù)應(yīng)用能力”轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)“技術(shù)環(huán)境勝任力”。育人方向的改變必然帶來教育內(nèi)容與教育方式的變革，落實(shí)到教學(xué)層面，首先需要進(jìn)行面向未來的教學(xué)設(shè)計(jì)。

一、面向未來的教學(xué)設(shè)計(jì)之設(shè)計(jì)理念

加涅認(rèn)為：“教學(xué)設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)化（systematic）規(guī)劃教學(xué)系統(tǒng)的過程?！保?］面向未來的教學(xué)設(shè)計(jì)需要秉持以下設(shè)計(jì)理念。

（一）基于前瞻視點(diǎn)，關(guān)注指向未來的目標(biāo)設(shè)計(jì)

技術(shù)發(fā)展日新月異，社會(huì)對(duì)人的要求在不斷變化，人對(duì)自身的要求也在不斷改變。面對(duì)技術(shù)、社會(huì)、人自身的不斷發(fā)展，學(xué)習(xí)目標(biāo)的設(shè)計(jì)需要“面向未來”，從學(xué)生的實(shí)際出發(fā)，評(píng)估發(fā)展軌跡，指向?qū)W生的未來發(fā)展，進(jìn)行長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃。

（二）基于建構(gòu)主義視點(diǎn)，關(guān)注以“學(xué)”為中心的活動(dòng)設(shè)計(jì)

建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)習(xí)是個(gè)體在與環(huán)境相互作用的過程中，其內(nèi)部心理結(jié)構(gòu)不斷變化的過程，是個(gè)體在原有基礎(chǔ)上主動(dòng)進(jìn)行的意義建構(gòu)。2017 年課標(biāo)也提倡培育以學(xué)為中心的教學(xué)關(guān)系，倡導(dǎo)在問題解決過程中提升學(xué)生信息素養(yǎng)。為此，面向未來的教學(xué)設(shè)計(jì)需要關(guān)注學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)，把知識(shí)與技能融入項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生的“學(xué)”隨著項(xiàng)目的推進(jìn)自然發(fā)生；關(guān)注學(xué)生主觀能動(dòng)性的激發(fā)，在學(xué)習(xí)活動(dòng)中，學(xué)生不只是被動(dòng)地解決問題，而是要參與到問題的發(fā)現(xiàn)、分析、解決的整個(gè)過程中。

（三）基于深度學(xué)習(xí)的視點(diǎn)，關(guān)注以“遷移”為特征的評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

未來社會(huì)需要的不是知識(shí)的“記憶者”、技術(shù)的“復(fù)制者”，所以我們需要培養(yǎng)有遷移能力的“問題解決者”。當(dāng)“遷移”實(shí)現(xiàn)了，知識(shí)與技能才能真正升華為素養(yǎng)。深度學(xué)習(xí)正是能促使遷移發(fā)生的一種學(xué)習(xí)。實(shí)現(xiàn)“深度學(xué)習(xí)”的教學(xué)設(shè)計(jì)要給予學(xué)生提問的機(jī)會(huì)，給學(xué)生形成問題、解決問題的環(huán)境，要設(shè)計(jì)“相互傾聽”“反思”等活動(dòng)，推動(dòng)對(duì)話與協(xié)作的形成。［4］以“遷移”為特征的評(píng)價(jià)需要分解到項(xiàng)目的不同環(huán)節(jié)中，調(diào)節(jié)項(xiàng)目開展的節(jié)奏與方向，使項(xiàng)目有序推進(jìn)，從而達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。

二、面向未來的教學(xué)設(shè)計(jì)之設(shè)計(jì)方法

威金斯等設(shè)計(jì)的“理解為先教學(xué)設(shè)計(jì)模式（UbD，Understanding by Design）”，主張“以終為始”進(jìn)行逆向思考，UbD設(shè)計(jì)模式更適用于大單元與項(xiàng)目教學(xué)。［5］2017年課標(biāo)“倡導(dǎo)基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)方式，將知識(shí)建構(gòu)、技能培養(yǎng)與思維發(fā)展融入運(yùn)用數(shù)字化工具解決問題和完成任務(wù)的過程中”。［1］2可見，UbD 是比較適用于信息技術(shù)學(xué)科進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的方法。UbD 設(shè)計(jì)整體分為“確定預(yù)期結(jié)果、確定合適的評(píng)估證據(jù)、設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)體驗(yàn)和教學(xué)”三個(gè)部分。

在實(shí)際應(yīng)用過程中，我們對(duì)UbD 模式進(jìn)行了一定的改進(jìn)，通過二次“握手”的方法，增加行動(dòng)支架，提升操作的便捷性（如圖1 所示）。具體來說，首先完成學(xué)習(xí)目標(biāo)的設(shè)計(jì)，對(duì)評(píng)價(jià)證據(jù)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。然后進(jìn)行二次“握手”的操作。第一次“握手”是在學(xué)習(xí)目標(biāo)與情境之間展開，確保情境的創(chuàng)設(shè)指向?qū)W習(xí)目標(biāo)，從學(xué)習(xí)目標(biāo)出發(fā)，“以始為終”來選擇恰當(dāng)?shù)那榫?。這種由目標(biāo)逆推選擇的情境能確保情境創(chuàng)設(shè)的指向性。第二次“握手”是在活動(dòng)環(huán)節(jié)與分解目標(biāo)之間，活動(dòng)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)分解后的學(xué)習(xí)目標(biāo)。這種活動(dòng)環(huán)節(jié)與分解目標(biāo)之間的“握手”能確?；顒?dòng)過程的指向性。接著就是證據(jù)鏈的形成，把前期初步預(yù)設(shè)的證據(jù)再基于活動(dòng)進(jìn)行微調(diào)，讓主要活動(dòng)與分解目標(biāo)形成對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)證據(jù)，確?；顒?dòng)的有效性，一步一個(gè)腳印，最終達(dá)成課時(shí)或者項(xiàng)目目標(biāo)。

圖1 基于UbD的二次“握手”設(shè)計(jì)法

三、面向未來的教學(xué)設(shè)計(jì)模式及注意事項(xiàng)

（一）教學(xué)模板框架

2017 年課標(biāo)的教學(xué)建議中明確提出，要緊緊圍繞學(xué)科核心素養(yǎng)，把項(xiàng)目整合于課堂教學(xué)中，重構(gòu)教學(xué)組織方式?；谝陨纤伎?，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)信息技術(shù)課程教學(xué)模板，整體框架如下：

1.項(xiàng)目背景：側(cè)重解決“為什么選擇這個(gè)項(xiàng)目”，對(duì)應(yīng)教學(xué)設(shè)計(jì)分析中的“學(xué)習(xí)需要分析”。

2.項(xiàng)目目標(biāo)：側(cè)重解決“項(xiàng)目可以達(dá)成什么樣的目標(biāo)”，目標(biāo)的確立需要面向未來，關(guān)注發(fā)展性，關(guān)注“遷移”的形成。

3.項(xiàng)目實(shí)施策略：側(cè)重解決“項(xiàng)目如何進(jìn)行”，包括項(xiàng)目具體介紹、項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間安排。

4.項(xiàng)目準(zhǔn)備：包括項(xiàng)目實(shí)施環(huán)境、硬件與軟件準(zhǔn)備。

5.項(xiàng)目流程：從問題解決層面、項(xiàng)目實(shí)施層面、活動(dòng)推進(jìn)層面、知識(shí)技能層面再到素養(yǎng)層面進(jìn)行多維度分析與梳理。

6.項(xiàng)目實(shí)施過程：以學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)為主體，每個(gè)活動(dòng)列出所融入的知識(shí)與技能，活動(dòng)以問題、任務(wù)為主要表現(xiàn)形式。

7.項(xiàng)目實(shí)施反思：設(shè)計(jì)依據(jù)、后期改進(jìn)設(shè)想以及對(duì)于使用者的建議。

（二）使用模板的注意事項(xiàng)

1.項(xiàng)目名稱的表述

項(xiàng)目名稱要能統(tǒng)領(lǐng)項(xiàng)目主要內(nèi)容，體現(xiàn)項(xiàng)目精髓。內(nèi)涵可以是一節(jié)課的微項(xiàng)目，也可以是多個(gè)單元融合的大項(xiàng)目，甚至可以是融合幾本教材的項(xiàng)目。項(xiàng)目的名稱一般不指向具體的知識(shí)點(diǎn)而是更偏向具體內(nèi)容，如“智能保溫杯的設(shè)計(jì)與制作”；也可以用啟發(fā)性的、能激發(fā)學(xué)生興趣的名稱，如“時(shí)間去哪里了”“你好好吃飯了嗎”。

2.項(xiàng)目背景的描述

項(xiàng)目背景的描述首先可以讓大家了解項(xiàng)目選擇的來龍去脈，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)項(xiàng)目與本部分教學(xué)內(nèi)容的關(guān)系、與學(xué)生的關(guān)系，從而對(duì)項(xiàng)目的意義、價(jià)值有進(jìn)一步的認(rèn)同。背景描述包括本部分課標(biāo)與教材的分析、學(xué)生的分析、項(xiàng)目背景的分析、項(xiàng)目?jī)?nèi)各種因素的關(guān)系與作用。

3.項(xiàng)目目標(biāo)的表述

項(xiàng)目目標(biāo)的確定有4 個(gè)依據(jù)：課程標(biāo)準(zhǔn)/學(xué)科素養(yǎng)的相關(guān)表述（目標(biāo)與內(nèi)容、學(xué)業(yè)要求），教材內(nèi)容，學(xué)情，教師經(jīng)驗(yàn)。教學(xué)目標(biāo)常用ABCD描述法，其中A（Audience）即學(xué)習(xí)者，B（Behavior）為實(shí)際的行為及其結(jié)果，C（Condition）為教學(xué)實(shí)施相應(yīng)的條件，D（Degree）為行為完成質(zhì)量的最低衡量依據(jù)。當(dāng)學(xué)習(xí)者確定的時(shí)候，可以對(duì)B、C、D3 個(gè)要素做進(jìn)一步整合與明確，采用三段式來描述，也就是通過什么具體的活動(dòng)（方法）、達(dá)成什么目標(biāo)（借鑒課標(biāo)）、目標(biāo)達(dá)成的評(píng)價(jià)依據(jù)是什么。如通過“點(diǎn)亮生日蠟燭”活動(dòng)，理解二進(jìn)制與十進(jìn)制的關(guān)系，能實(shí)現(xiàn)“年齡和點(diǎn)亮的蠟燭根數(shù)與位置之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的轉(zhuǎn)換”。縱向的層次除了三維目標(biāo)外也可以借鑒UbD 設(shè)計(jì)方法，將目標(biāo)分成知識(shí)和技能目標(biāo)、意義建構(gòu)目標(biāo)、遷移目標(biāo)3 個(gè)層級(jí)。信息技術(shù)課程的實(shí)踐性較強(qiáng)，可以直接與活動(dòng)對(duì)應(yīng)起來，不需要刻意強(qiáng)調(diào)層次。

4.項(xiàng)目實(shí)施策略

本部分側(cè)重說明項(xiàng)目的具體實(shí)施思路與方法，可以分層描述，如學(xué)生要有效地開展學(xué)習(xí)并獲得預(yù)期的結(jié)果，需要具備哪些知識(shí)（事實(shí)、概念、原理）和技能（過程、程序、策略）；哪些活動(dòng)可以使學(xué)生獲得所需知識(shí)和技能；根據(jù)表現(xiàn)性目標(biāo)，教師需要教哪些內(nèi)容；指導(dǎo)學(xué)生做什么，以及如何用恰當(dāng)?shù)姆绞介_展教學(xué)；對(duì)于完成這些目標(biāo)，哪些材料和資源是合適的；等等。

5.項(xiàng)目流程

項(xiàng)目流程一般采用單線程描述，但多線程描述會(huì)更清晰，因?yàn)轫?xiàng)目實(shí)施本身也是多線程的。項(xiàng)目的實(shí)施過程就是問題解決的過程，項(xiàng)目需要活動(dòng)來推進(jìn)，項(xiàng)目?jī)?nèi)容融合知識(shí)與技能。

6.項(xiàng)目實(shí)施過程

項(xiàng)目實(shí)施過程可以分成多個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)由環(huán)節(jié)名稱、本環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)的知識(shí)與技能、師生活動(dòng)、設(shè)計(jì)意圖組成，其中活動(dòng)設(shè)計(jì)是重點(diǎn)?；顒?dòng)環(huán)節(jié)的小標(biāo)題結(jié)合具體的內(nèi)容撰寫，活動(dòng)設(shè)計(jì)關(guān)注進(jìn)階性、開放性與啟發(fā)性，關(guān)注評(píng)價(jià)與反思的融入。設(shè)計(jì)意圖側(cè)重闡明本環(huán)節(jié)對(duì)于項(xiàng)目進(jìn)程、學(xué)生能力提升等的意義。

7.項(xiàng)目反思

教師反思包括設(shè)計(jì)初期預(yù)設(shè)的一些可能的問題，項(xiàng)目實(shí)施中不斷完善的過程，學(xué)生在項(xiàng)目中的表現(xiàn)、任務(wù)完成情況等。

四、教學(xué)設(shè)計(jì)案例“?；穼?shí)驗(yàn)室智能通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作”

“?；穼?shí)驗(yàn)室智能通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作”項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)框架如圖2 所示。項(xiàng)目的目標(biāo)定位不是指向“while、for”語句的掌握，而是通過?；穼?shí)驗(yàn)室的真實(shí)問題“危害氣體超標(biāo)”的編程解決，指向?qū)W生分析問題、解決問題的能力提升；活動(dòng)設(shè)計(jì)充分關(guān)注以“學(xué)”為中心，以“危從何來”“何以解?！钡拳h(huán)節(jié)不斷形成問題鏈。學(xué)生參與問題生成、界定、分析、編程解決、反思遷移的完整過程，評(píng)價(jià)融入學(xué)生回答問題、完成程序、反思梳理等活動(dòng)中。

圖2 面向未來的項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)

本課側(cè)重點(diǎn)是體驗(yàn)計(jì)算機(jī)解決問題的一般過程，知識(shí)目標(biāo)（for、while 等語句）與技能目標(biāo)（調(diào)試、運(yùn)行）融入項(xiàng)目推進(jìn)過程中。目標(biāo)撰寫橫向采用三段式，縱向與活動(dòng)對(duì)應(yīng)，每一層就是一個(gè)分解目標(biāo)。

1.通過“危從何來”與“何以解危”兩個(gè)環(huán)節(jié)，聚焦真實(shí)情境中的問題，學(xué)生梳理出?；穼?shí)驗(yàn)室可能產(chǎn)生的問題，以及針對(duì)毒氣超標(biāo)可以采取的措施。

2.通過“熱身”“智能初體驗(yàn)”“突發(fā)智排除”3 個(gè)環(huán)節(jié)，學(xué)生體驗(yàn)用計(jì)算機(jī)編程解決問題的過程，能修改與拼接教師提供的代碼實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。

3.通過對(duì)活動(dòng)的反思，學(xué)生得出計(jì)算機(jī)編程解決問題的一般過程，在對(duì)for 與while 應(yīng)用場(chǎng)景的對(duì)比中辨析兩個(gè)循環(huán)的異同，并能正確遷移到其他的應(yīng)用場(chǎng)景。

（二）項(xiàng)目實(shí)施過程

1.“?！睆暮蝸?/p>

觀看視頻后，學(xué)生在對(duì)話中提出并聚焦問題。教師可以采用精煉貼切的小標(biāo)題吸引學(xué)生的關(guān)注，讓學(xué)生帶著問題走入情境中。

知識(shí)、技能與目標(biāo)分解：發(fā)現(xiàn)問題，分析危化品實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)的來源。

學(xué)生討論問題。

教師在學(xué)生討論的基礎(chǔ)上點(diǎn)題——濃度超標(biāo)問題。

2.何以解“?！?/p>

推動(dòng)學(xué)生討論不斷形成問題，在對(duì)話中總結(jié)解決問題的策略，學(xué)生學(xué)習(xí)體現(xiàn)主體性、協(xié)同性。

知識(shí)、技能與目標(biāo)分解：通過對(duì)話協(xié)商找到解決毒氣超標(biāo)的辦法。

問題：毒氣濃度超標(biāo)，你的妙招是什么？

學(xué)生：中和、排氣等。

教師：聚焦排氣。

問題：毒氣排放，你的方法與步驟是什么？

學(xué)生討論、列舉。

教師總結(jié)梳理：規(guī)律排放與突發(fā)狀況及時(shí)排放。

3.熱身——人工排放，模擬排放實(shí)施策略（無硬件）

本部分是基礎(chǔ)語句知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，對(duì)于剛接觸Python 語言的學(xué)生來說，教師的分析與講解很有必要。

知識(shí)、技能與目標(biāo)分解：了解time模塊的導(dǎo)入與time.sleep（）函數(shù)的應(yīng)用方法；能初步分析程序，通過復(fù)制來實(shí)現(xiàn)多次排放。

學(xué)生：運(yùn)行半成品程序，其中設(shè)置了每天13：00進(jìn)行有毒氣體排放。

教師講解實(shí)現(xiàn)策略，print 語句與time 模塊的應(yīng)用。

學(xué)生用復(fù)制代碼的方式實(shí)現(xiàn)24 小時(shí)的排放，需要重復(fù)應(yīng)用某些功能。

教師點(diǎn)題：可以用“循環(huán)”來實(shí)現(xiàn)。

4.智能初體驗(yàn)——如何實(shí)現(xiàn)重復(fù)的“智能化”

直接復(fù)制拼接運(yùn)行，確保問題解決的主線清晰。

知識(shí)、技能與目標(biāo)分解：for 語句應(yīng)用場(chǎng)景的初步體驗(yàn)，格式的初步認(rèn)識(shí)，能通過代碼拼接實(shí)現(xiàn)功能。

學(xué)生分析自己程序代碼中重復(fù)的部分，應(yīng)用提供的for語句進(jìn)行拼接，體驗(yàn)“循環(huán)”的實(shí)現(xiàn)。

5.突發(fā)智排除——突發(fā)濃度超標(biāo)情況的解決

側(cè)重“突發(fā)濃度超標(biāo)”的編程解決，與“解題”對(duì)比，學(xué)習(xí)與計(jì)算機(jī)對(duì)話，學(xué)生體驗(yàn)編程解決實(shí)際問題需要考慮輸入、輸出，采用半成品的方式來支撐，關(guān)注問題的解決思路。

知識(shí)、技能與目標(biāo)分解：while 語句應(yīng)用場(chǎng)景的初步體驗(yàn)，格式的初步認(rèn)識(shí)，通過分析了解計(jì)算機(jī)解決問題的“已知”與“結(jié)果”表達(dá)方式，同時(shí)初步體驗(yàn)隨機(jī)函數(shù)的應(yīng)用。

問題：突發(fā)情況計(jì)算機(jī)如何知道？多少就算超標(biāo)？超標(biāo)后做什么？

對(duì)話：學(xué)生自然語言描述功能的實(shí)現(xiàn)。

教師提供程序半成品。

學(xué)生通過填空應(yīng)用while 語句實(shí)現(xiàn)循環(huán)，了解突發(fā)濃度可用“隨機(jī)數(shù)”實(shí)現(xiàn)，體驗(yàn)while語句的條件修改。

6.建構(gòu)——反思出新知

梳理計(jì)算機(jī)編程解決問題的一般過程，同時(shí)從當(dāng)前的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行遷移，進(jìn)一步比較for與while的區(qū)別。

知識(shí)、技能與目標(biāo)分解：學(xué)生學(xué)習(xí)反思的方法，在反思的過程中鏈接原有知識(shí)與新知實(shí)現(xiàn)遷移，同時(shí)獲得成功感。

學(xué)生：回顧?；穼?shí)驗(yàn)室智能通風(fēng)系統(tǒng)的編程實(shí)現(xiàn)過程，梳理計(jì)算機(jī)編程解決問題的一般程序，總結(jié)for 與while 應(yīng)用場(chǎng)景特點(diǎn)，嘗試遷移到其他的應(yīng)用場(chǎng)景。