大概念統(tǒng)領(lǐng)下的高中信息技術(shù)單元教學(xué)實(shí)踐探究

摘 要：大概念統(tǒng)領(lǐng)下的單元教學(xué)是有效促進(jìn)學(xué)習(xí)遷移、落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的重要途徑。大概念統(tǒng)領(lǐng)下的單元教學(xué)設(shè)計(jì)要點(diǎn)是大概念為主線的知識(shí)結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)、素養(yǎng)導(dǎo)向的學(xué)習(xí)目標(biāo)確立、持續(xù)性的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)、主題情境引導(dǎo)下的學(xué)習(xí)活動(dòng)開(kāi)展。文章以高中信息技術(shù)“信息系統(tǒng)搭建”單元教學(xué)為例，從聚焦學(xué)科大概念網(wǎng)絡(luò)、明確單元學(xué)習(xí)目標(biāo)、指向大概念的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)、創(chuàng)設(shè)情境主題下的學(xué)習(xí)活動(dòng)等方面進(jìn)行單元教學(xué)實(shí)踐，嘗試探究大概念統(tǒng)領(lǐng)下的單元教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程。

關(guān)鍵詞：大概念；單元教學(xué)；信息系統(tǒng)；教學(xué)實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

新課標(biāo)指引下的基礎(chǔ)教育課程改革，以學(xué)科大概念為核心，使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，以主題為引領(lǐng)，使課程內(nèi)容情境化，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)[1]。根據(jù)目前高中信息技術(shù)教學(xué)現(xiàn)狀調(diào)查，筆者整理分析發(fā)現(xiàn)在“信息系統(tǒng)”教學(xué)中存在的主要問(wèn)題是：①由于信息系統(tǒng)的知識(shí)內(nèi)容體量大，在教材中內(nèi)容分散，按單一知識(shí)點(diǎn)出現(xiàn)的順序分課時(shí)教學(xué)，使得知識(shí)內(nèi)容缺乏連貫性和整體性，呈現(xiàn)出碎片化知識(shí)傳輸?shù)臓顟B(tài)，不能實(shí)現(xiàn)知識(shí)體系的意義建構(gòu)；②組織課堂教學(xué)的活動(dòng)過(guò)程中，學(xué)生缺乏真實(shí)情境下問(wèn)題解決的體驗(yàn)過(guò)程，容易陷入“填鴨式”的教育方式，不能達(dá)到對(duì)知識(shí)的深度理解，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。大概念能夠使離散的事實(shí)或技能有意義地聯(lián)系[2]，大概念教學(xué)強(qiáng)調(diào)以現(xiàn)實(shí)世界為基點(diǎn)，指向培養(yǎng)學(xué)生解決真實(shí)性問(wèn)題的素養(yǎng)[3]?；诖耍P者嘗試探究基于大概念的單元教學(xué)。

一、大概念與單元教學(xué)的內(nèi)涵

（一）大概念

出于課程結(jié)構(gòu)化的目的，大概念被認(rèn)為是用居于學(xué)科基本結(jié)構(gòu)的核心概念或若干居于課程核心位置的抽象概念整合相關(guān)知識(shí)、原理、技能、活動(dòng)等課程內(nèi)容要素，形成有關(guān)聯(lián)的課程內(nèi)容組塊[4]。大概念是學(xué)科學(xué)習(xí)內(nèi)容的核心，可以有效地促進(jìn)學(xué)習(xí)遷移，是落實(shí)核心素養(yǎng)的有效途徑[5]。探討大概念的課程設(shè)計(jì)，是為了避免課程內(nèi)容的零散雜亂，關(guān)聯(lián)知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行有意義的學(xué)習(xí)建構(gòu)，幫助學(xué)生達(dá)成深度理解、靈活應(yīng)用的目的，形成學(xué)科的一種獨(dú)特思維和思想理念。

高中信息技術(shù)學(xué)科提煉的“數(shù)據(jù)、算法、信息系統(tǒng)、信息社會(huì)”大概念，明確了學(xué)科學(xué)習(xí)的核心內(nèi)容，為建構(gòu)課程內(nèi)容體系打下基礎(chǔ)，反映出信息技術(shù)學(xué)科獨(dú)特的教育特征[6]。其中，對(duì)于“信息系統(tǒng)”這個(gè)大概念的理解，從組織結(jié)構(gòu)的視角，是指由硬件軟件設(shè)施、通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)和用戶等要素構(gòu)成的人機(jī)交互系統(tǒng)；從功能應(yīng)用的視角來(lái)看，合理設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的信息系統(tǒng)，可以更好地收集、存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)，以提供有用、準(zhǔn)確和及時(shí)的信息[7]。一個(gè)完整的信息系統(tǒng)通常包含的關(guān)鍵要素有硬件、軟件、數(shù)據(jù)、通信網(wǎng)絡(luò)和用戶，信息系統(tǒng)的工作過(guò)程需要各個(gè)關(guān)鍵要素之間相互作用和有機(jī)融合。以高中階段“信息系統(tǒng)”大概念對(duì)應(yīng)的浙教版必修2“信息系統(tǒng)與社會(huì)”模塊內(nèi)容為例，可以從信息系統(tǒng)的關(guān)鍵要素和工作過(guò)程著手分析，以大概念貫穿整個(gè)模塊的知識(shí)體系。該模塊內(nèi)容的學(xué)習(xí)是為了學(xué)生學(xué)會(huì)利用信息系統(tǒng)解決實(shí)際生活問(wèn)題，能夠更好地適應(yīng)信息社會(huì)的生存和發(fā)展需要。

（二）單元教學(xué)

單元是一種基于一定目標(biāo)或主題的，對(duì)知識(shí)進(jìn)行有機(jī)的、模塊化的組構(gòu)，單元大體分為教材單元和經(jīng)驗(yàn)單元[8]。大概念能夠賦予單元教學(xué)實(shí)質(zhì)性的意義，是知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力的重要途徑[9]。單元教學(xué)目標(biāo)是為了學(xué)生理解知識(shí)上層的大概念，在師生的共同探討過(guò)程中揭示知識(shí)背后的結(jié)構(gòu)和邏輯。在推進(jìn)核心素養(yǎng)發(fā)展的教學(xué)背景下，大量學(xué)者圍繞著大概念的單元教學(xué)主題展開(kāi)研究與實(shí)踐，基于大概念的單元整體教學(xué)成為課堂教學(xué)改革發(fā)展的重要方向。

二、大概念統(tǒng)領(lǐng)下的單元教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）大概念為主線的知識(shí)結(jié)構(gòu)化建構(gòu)

在大概念為課程教學(xué)內(nèi)容的主線引領(lǐng)下，以全景視角認(rèn)知案例事實(shí)、知識(shí)序列、學(xué)科大概念的內(nèi)在邏輯，整合零散的學(xué)科知識(shí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化意義建構(gòu)。知識(shí)的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)是為了幫助學(xué)生形成良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，大概念為學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)提供了理解的架構(gòu)，有利于形成一個(gè)連貫的學(xué)科知識(shí)認(rèn)知整體。

（二）素養(yǎng)導(dǎo)向的學(xué)習(xí)目標(biāo)確立

核心素養(yǎng)是學(xué)生適應(yīng)當(dāng)今時(shí)代發(fā)展，通過(guò)學(xué)科的學(xué)習(xí)逐步形成的正確的價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力[10]。因此，學(xué)習(xí)目標(biāo)的確立需要以學(xué)生的素養(yǎng)能力發(fā)展為核心，在核心素養(yǎng)導(dǎo)向下預(yù)期學(xué)生達(dá)到的學(xué)習(xí)結(jié)果。大概念教學(xué)中要以學(xué)生的學(xué)習(xí)為中心，學(xué)生通過(guò)體驗(yàn)一段完整的學(xué)習(xí)歷程，提高學(xué)習(xí)自主性，促進(jìn)思想和能力的發(fā)展?；趯?shí)際的學(xué)情，設(shè)計(jì)契合單元主題的學(xué)習(xí)目標(biāo)，在具體的學(xué)習(xí)活動(dòng)開(kāi)展過(guò)程中實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)，并為學(xué)生的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

（三）持續(xù)性的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

在大概念引領(lǐng)下的單元教學(xué)推進(jìn)過(guò)程中，需要針對(duì)各個(gè)階段的學(xué)習(xí)表現(xiàn)和成果進(jìn)行持續(xù)性的評(píng)價(jià)。持續(xù)性的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)為學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)階提供了指導(dǎo)，學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)結(jié)果的評(píng)價(jià)與反饋，自我調(diào)整學(xué)習(xí)狀態(tài)，開(kāi)展進(jìn)一步探究學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的原則以學(xué)生素養(yǎng)能力的發(fā)展為導(dǎo)向，保持課程、教學(xué)、評(píng)價(jià)的一致性。

（四）主題情境引導(dǎo)下的學(xué)習(xí)活動(dòng)開(kāi)展

在設(shè)計(jì)課堂的學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)，聯(lián)系實(shí)際生活中的問(wèn)題，開(kāi)展基于主題情境引導(dǎo)下的學(xué)習(xí)活動(dòng)，將知識(shí)融入情境任務(wù)中，促進(jìn)學(xué)生的實(shí)踐參與和知識(shí)遷移應(yīng)用。學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)過(guò)程中切身體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性，完成知識(shí)意義的建構(gòu)。基于學(xué)生的認(rèn)知水平，創(chuàng)設(shè)關(guān)聯(lián)單元學(xué)習(xí)內(nèi)容的重難點(diǎn)問(wèn)題情境，在問(wèn)題情境的背景下進(jìn)一步分層次地設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)，按知識(shí)的內(nèi)在邏輯組織學(xué)習(xí)活動(dòng)內(nèi)容。

三、大概念統(tǒng)領(lǐng)下的單元教學(xué)實(shí)踐

圍繞大概念整體教學(xué)設(shè)計(jì)的框架和步驟，維金斯提出逆向設(shè)計(jì)三步驟，強(qiáng)調(diào)“目標(biāo)—評(píng)價(jià)—教學(xué)”的設(shè)計(jì)邏輯，區(qū)別于傳統(tǒng)“目標(biāo)—教學(xué)—評(píng)價(jià)”的設(shè)計(jì)邏輯。理解為先的教學(xué)設(shè)計(jì)理念倡導(dǎo)進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)先于課程設(shè)計(jì)和教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)，為教師創(chuàng)新單元教學(xué)設(shè)計(jì)提供了思維工具，并找到了實(shí)現(xiàn)大概念理解的最優(yōu)設(shè)計(jì)路徑[11]。逆向教學(xué)設(shè)計(jì)的第一個(gè)階段是明確預(yù)期的學(xué)習(xí)結(jié)果，確定學(xué)生在單元學(xué)習(xí)以后能將知識(shí)運(yùn)用到什么場(chǎng)景；第二個(gè)階段是設(shè)計(jì)合適的評(píng)估證據(jù)，主要是通過(guò)學(xué)生在真實(shí)性任務(wù)中的表現(xiàn)，評(píng)估是否達(dá)到預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果；最后的階段是大概念學(xué)習(xí)過(guò)程的設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)要緊扣教學(xué)目標(biāo)，注重知識(shí)的內(nèi)化獲得真正的理解。

筆者在單元教學(xué)實(shí)踐中，以逆向設(shè)計(jì)方式進(jìn)行理解大概念的教學(xué)，讓學(xué)習(xí)在真實(shí)問(wèn)題情境中發(fā)生，展開(kāi)如下基于信息系統(tǒng)大概念的教學(xué)實(shí)踐過(guò)程。

（一）聚焦學(xué)科大概念網(wǎng)絡(luò)

信息系統(tǒng)作為大概念，體現(xiàn)信息技術(shù)學(xué)科的本質(zhì)和內(nèi)涵，從具體知識(shí)、到一般概念，再抽象到核心大概念，把學(xué)科內(nèi)容連貫為一個(gè)整體。信息系統(tǒng)涉及的概念廣泛、抽象度和復(fù)雜度高，以大概念的視角整體把握各要素之間的關(guān)聯(lián)邏輯性，實(shí)現(xiàn)概念理解的思維進(jìn)階，如圖1所示。教學(xué)中要以生活中的實(shí)例出發(fā)，從簡(jiǎn)單系統(tǒng)到復(fù)雜系統(tǒng)，認(rèn)識(shí)具體的硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)等個(gè)體設(shè)備；分析信息系統(tǒng)工作過(guò)程，以計(jì)算機(jī)硬件、計(jì)算機(jī)軟件、移動(dòng)終端、傳感與控制、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等支撐技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理和控制，理解系統(tǒng)的工作原理；從現(xiàn)實(shí)的需求動(dòng)手搭建與開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)易的信息系統(tǒng)，在系統(tǒng)應(yīng)用中體會(huì)信息系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)與不足。

（二）明確單元學(xué)習(xí)目標(biāo)

單元學(xué)習(xí)目標(biāo)的確立，反映出教師期待學(xué)生在學(xué)習(xí)單元內(nèi)容以后獲得的學(xué)科核心素養(yǎng)，能利用學(xué)科知識(shí)、技能、思維解決問(wèn)題的能力。參照課程標(biāo)準(zhǔn)要求和學(xué)科大概念知識(shí)的梳理，在“信息系統(tǒng)搭建”的單元教學(xué)中，基于“信息系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集？”“信息系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞？”“信息系統(tǒng)功能的控制和反饋的實(shí)現(xiàn)邏輯？”等關(guān)鍵問(wèn)題，結(jié)合單元主題任務(wù)和學(xué)生的實(shí)際情況，制定如下的單元學(xué)習(xí)目標(biāo)：①通過(guò)分析信息系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例，認(rèn)識(shí)信息系統(tǒng)的組成要素和功能；②通過(guò)搭建小型信息系統(tǒng)的綜合實(shí)踐活動(dòng)，體驗(yàn)信息系統(tǒng)的工作過(guò)程，并理解信息系統(tǒng)的工作原理；③通過(guò)信息系統(tǒng)單元知識(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)利用信息系統(tǒng)解決實(shí)際的生活問(wèn)題。

（三）指向大概念的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)

大概念教學(xué)的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，主要指向的是學(xué)生在主題情境任務(wù)中對(duì)大概念的理解與遷移應(yīng)用的表現(xiàn)，通過(guò)學(xué)生在單元主題活動(dòng)的學(xué)習(xí)表現(xiàn)進(jìn)行持續(xù)性評(píng)價(jià)，使得學(xué)生能夠自主優(yōu)化和完善學(xué)習(xí)行為?！靶畔⑾到y(tǒng)搭建”單元的教學(xué)活動(dòng)過(guò)程，圍繞大概念，分為“系統(tǒng)設(shè)計(jì)”“硬件搭建”“軟件開(kāi)發(fā)”三個(gè)階段，以學(xué)生在各階段學(xué)習(xí)活動(dòng)的表現(xiàn)為依據(jù)，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)結(jié)果的表現(xiàn)性評(píng)價(jià)策略，如表1所示。在單元主題的系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，學(xué)生設(shè)計(jì)信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，表現(xiàn)出學(xué)生對(duì)于信息系統(tǒng)概念的認(rèn)知情況；學(xué)生動(dòng)手搭建硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與傳遞，表現(xiàn)出學(xué)生對(duì)于信息系統(tǒng)設(shè)備屬性的認(rèn)知和使用方法的掌握程度；學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)的處理要求規(guī)劃設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)Web服務(wù)器，表現(xiàn)出學(xué)生的軟件開(kāi)發(fā)水平。

（四）創(chuàng)設(shè)情境主題下的學(xué)習(xí)活動(dòng)

在組織教學(xué)內(nèi)容和設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)，圍繞大概念下的各層級(jí)概念，從信息系統(tǒng)大概念整體結(jié)構(gòu)上把握教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)單元學(xué)習(xí)主題情境“智能書(shū)房系統(tǒng)搭建”。設(shè)計(jì)的情境主線是“智能書(shū)房設(shè)想”“智能書(shū)房搭建”“智能書(shū)房控制”，三個(gè)情境由淺入深、層次遞進(jìn)，在情境問(wèn)題下的具體學(xué)習(xí)活動(dòng)中串聯(lián)大概念的知識(shí)內(nèi)容。學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)的過(guò)程如圖2所示。

（1）智能書(shū)房設(shè)想

在單元學(xué)習(xí)的開(kāi)始，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)想智能書(shū)房信息系統(tǒng)的主要功能，如：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)室內(nèi)光線亮度，監(jiān)測(cè)值超出閾值范圍時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)照明燈，并將環(huán)境數(shù)據(jù)定時(shí)上傳服務(wù)器。首先，學(xué)生自主學(xué)習(xí)信息系統(tǒng)的要素，了解常用信息系統(tǒng)的工作過(guò)程?；谥悄軙?shū)房功能的需要，分析開(kāi)發(fā)該系統(tǒng)需要用到的設(shè)備；在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生分小組合作設(shè)計(jì)書(shū)房系統(tǒng)，并繪制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

（2）智能書(shū)房搭建

在智能書(shū)房的設(shè)想下，學(xué)生動(dòng)手搭建組成書(shū)房信息系統(tǒng)的硬件設(shè)備。教師通過(guò)操作演示，幫助學(xué)生了解組成信息系統(tǒng)設(shè)備的屬性。在使用積木搭建的智能書(shū)房模型的條件下，學(xué)生選擇需要的傳感器、執(zhí)行器等設(shè)備，連接至智能終端，使用IOT模塊接入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，完成書(shū)房系統(tǒng)的硬件搭建，準(zhǔn)備把采集到的數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器，成品如圖3所示。

（3）智能書(shū)房控制

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)搭建的智能書(shū)房系統(tǒng)的控制，引導(dǎo)學(xué)生思考系統(tǒng)控制與反饋的邏輯。編寫(xiě)Flask Web框架的服務(wù)器端程序，獲取傳感器數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)路由頁(yè)面進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理。服務(wù)器端通過(guò)分析數(shù)據(jù)，反饋數(shù)據(jù)處理結(jié)果并控制系統(tǒng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)功能；同時(shí)采集到的智能書(shū)房環(huán)境數(shù)據(jù)，支持用戶實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析書(shū)房學(xué)習(xí)情況。

四、問(wèn)題與改進(jìn)

在大概念統(tǒng)領(lǐng)下的高中信息技術(shù)單元教學(xué)實(shí)踐探究，梳理學(xué)科大概念下的各層級(jí)單元知識(shí)內(nèi)容，從課程整體性把握教學(xué)內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性，設(shè)計(jì)主題性的單元學(xué)習(xí)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生從知識(shí)內(nèi)容的邏輯上思考與學(xué)習(xí)，形成有意義的知識(shí)結(jié)構(gòu)。學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)掌握幫助學(xué)生更好地適應(yīng)于現(xiàn)在的信息社會(huì)，在現(xiàn)實(shí)中應(yīng)用學(xué)習(xí)的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，發(fā)展高階思維，促使核心素養(yǎng)的落地。

本次的實(shí)踐探究，筆者認(rèn)為存在的問(wèn)題與仍需進(jìn)一步改進(jìn)的地方有：①系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的發(fā)散性，由于高中階段學(xué)習(xí)課時(shí)不足和專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)內(nèi)容局限性，難以支持學(xué)生開(kāi)發(fā)出一些所設(shè)想的復(fù)雜信息系統(tǒng)功能。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，大家的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)結(jié)果容易出現(xiàn)趨同現(xiàn)象，導(dǎo)致學(xué)生失去開(kāi)發(fā)熱情和學(xué)習(xí)積極性，教師需要做好拓展性知識(shí)的引導(dǎo)，如引入AI人工智能平臺(tái)的一些智能技術(shù)模塊，支撐學(xué)生開(kāi)發(fā)出發(fā)散性的成果，提高學(xué)習(xí)成就感。②學(xué)生層次的差異性，由于信息系統(tǒng)單元教學(xué)過(guò)程的綜合實(shí)踐性特點(diǎn)，部分學(xué)生可能會(huì)“卡”在某個(gè)階段，導(dǎo)致后續(xù)的開(kāi)發(fā)過(guò)程無(wú)法正常進(jìn)行，教師需要精心設(shè)計(jì)每個(gè)階段中關(guān)鍵步驟的“腳手架”，幫助學(xué)生獲得持續(xù)性的學(xué)習(xí)支持。③大概念的聚焦。在大概念的視域下理解構(gòu)成信息系統(tǒng)要素的邏輯關(guān)聯(lián)性，從繁雜的系統(tǒng)設(shè)備等具體知識(shí)到一般性概念、直到大概念的抽象過(guò)程，需要設(shè)計(jì)更加精密的探究活動(dòng)貫穿各級(jí)概念之間的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)大概念的聚焦。

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