基于新課標理念的信息科技五步教學法的實踐研究

摘要：本文指出了傳統(tǒng)信息技術(shù)教學方法的思維力不足問題，解讀了區(qū)域內(nèi)研發(fā)以思維進階為目標、以問題解決為導向的“情境—導學—探學—評學—創(chuàng)用”信息科技五步教學法的內(nèi)涵要義，并給出教學實踐中需找準思維起點、關(guān)注思維關(guān)聯(lián)、指向思維發(fā)展的關(guān)鍵要點處理分析的參考表達。

關(guān)鍵詞：新課標理念；思維進階；問題解決；五步教學法

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2024）22-0000-04

傳統(tǒng)的信息技術(shù)課堂教學以應用軟件類的技術(shù)學習為教學目標，教學方法呈現(xiàn)階段性發(fā)展，如早期的逐項介紹各個功能菜單的操作方法以及后期的如Flash軟件學習繪制“蘋果園”文字動畫跳躍的任務驅(qū)動型教學。為快速達成教學目標，教師往往發(fā)放印有操作步驟的說明書式學案，教學目標的達成度與學案步驟的詳細程度緊密相關(guān)，很多學生完全依賴學案，只要學案說明出現(xiàn)跳步就不知所措。用布魯姆思維認知模型分析，在這兩種教學方法熏陶下的學生只處于該模型的最底層——記憶層次，學生在機械聽講操作過程中只有淺層的模仿過程，沒有對任務的理解，更談不上更高階的應用遷移與思維創(chuàng)新。在人工智能時代，這種機械教學方法與課程方案與立德樹人根本任務相違背。而課時數(shù)量偏少、實驗環(huán)境落后、考評機制欠缺與教學內(nèi)容要求、學生能力發(fā)展之間不平衡、不科學匹配是造成這一常見問題的主要原因。

“五步教學法”的內(nèi)涵要義

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）提出課程目標要圍繞核心素養(yǎng)，體現(xiàn)課程性質(zhì)，反映課程理念。課程育人價值集中體現(xiàn)的核心素養(yǎng)包括信息意識、計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新、信息社會責任。其中，計算思維直接指向信息科技的學科思維，是本學科學習的核心所在，它關(guān)注學生在經(jīng)歷了課程學習后，能夠逐步運用計算機科學領(lǐng)域的思想方法解決實際問題。在數(shù)字原住民生存的數(shù)字社會環(huán)境中，存在海量的數(shù)據(jù)資源，如何利用這些資源更好地為我們的生活、學習服務，是適應數(shù)字社會學習生活的關(guān)鍵能力?；谝陨险J識，南通市信息科技中心教研組提出以思維進階為目標、以問題解決為導向的“情境—導學—探學—評學—創(chuàng)用”五步教學法，如下頁圖所示。

1.問題基于情境，用于情境

在課程中有關(guān)計算思維核心素養(yǎng)的表述，相對于普通高中版，義務教育版明確了問題解決過程中涉及的思維活動包含抽象、分解、建模、算法設計等，而生活化情境是能生發(fā)問題并進行問題抽象的最豐富的素材庫，能夠與學生產(chǎn)生情感共鳴，激發(fā)學生的學習內(nèi)驅(qū)力和信息感知力，這就是五步教學法的第一步“情境激趣 提出問題”的設計意圖所在。

從情境出發(fā)，調(diào)動學生的思維，總結(jié)出驅(qū)動性問題，并通過分析問題實現(xiàn)問題解決。這屬于思維認知的初級理解階段，是在教師的引導下，由主體學生探究實施而習得新知。然而，判斷學生對新知的理解是否準確，需要進行更進一步的分析評價，運用到信息科技的課堂教學中，即關(guān)注學生能否敏銳地調(diào)用關(guān)聯(lián)思維，將一個情境中習得的知識技能或抽象提煉的模型，準確遷移應用到另一情境中，此為思維的應用分析中級階段。學生如果能再進一步探究出本質(zhì)規(guī)律，進行創(chuàng)造性思考，提出新觀點新方案，那么這就是思維的高級創(chuàng)新階段。五步教學法的“創(chuàng)新思考 拓展應用”即為對生成模型的創(chuàng)新驗證。

例如，《從治水到“智”水——系統(tǒng)中的過程與控制》一課，對標第三學段“過程與控制”內(nèi)容要求第1點“‘輸入—計算—輸出’系統(tǒng)的三個典型環(huán)節(jié)”，以及第2點“了解一個大的系統(tǒng)可以分解為幾個小的系統(tǒng)，一個系統(tǒng)也可以劃分出功能相對獨立的多個模塊”。教師引導學生分析感知都江堰水利系統(tǒng)中的過程與控制，并在活動二中將“輸入—計算—輸出”這一系統(tǒng)原理遷移運用到其他場景中，為生活在岷江周圍的人們制作水位報警器，幫助學生進一步遷移理解系統(tǒng)的典型環(huán)節(jié)。在活動三中學生暢想安全子系統(tǒng)，對內(nèi)容要求1和2進行了復用創(chuàng)新。活動二、三的添加，讓學生的思維從簡單的理解上升到遷移運用及創(chuàng)新，實現(xiàn)了從低階思維到高階思維的飛躍。

2.探究始于整體，深于細節(jié)

在項目式教學中，學生經(jīng)歷項目認識、剖析建構(gòu)、驗證創(chuàng)新的過程，能夠培養(yǎng)自頂向下分析問題的習慣，以及整體思維。同時，在分解復雜問題時，兼顧整體思維并融入局部，優(yōu)化設計思路，注重細節(jié)的打磨，在生疑、解決、再疑、再解的螺旋上升中，優(yōu)化問題解決，這也是培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的一種行之有效的方法，此即五步教學法的第二、三、四步——分析問題 、探究解決、評價改進。

例如，“老樹著花無丑枝——分支結(jié)構(gòu)探究”項目從生命安全與健康主題教育情境出發(fā)，關(guān)注火災防控和消防員生命安全，項目整體要解決的問題是如何確保在第一時間發(fā)現(xiàn)火情。如果引入光敏傳感器、溫度傳感器或煙霧傳感器可以在單分支流程的控制下實現(xiàn)蜂鳴器報警。學生提出疑惑：如果值班員沒有及時聽到報警聲，可以用什么方法解決？即在紅燈綠燈對應是否有火警的設計流程中，學生認識到雙分支結(jié)構(gòu)。問題再進一步優(yōu)化：從生命至高無上的角度考慮，如何將消防員的傷害減小到最低？學生很自然就能想到機器人自動滅火。此時，教師創(chuàng)設機器人根據(jù)與火勢現(xiàn)場的距離，做出相應滅火動作的模擬情境，鏈接算法設計的多分支結(jié)構(gòu)。

隨著問題一步步被細化深入，學生的設計創(chuàng)新潛力逐步被激發(fā)，優(yōu)化解決方法的過程也是學生思維進階的過程。計算思維第三學段目標1指出：“了解算法的特征和效率，知道解決同一問題可能會有多種方法，認識到在采用不同方法解決同一問題時可能存在時間效率上的差別?！边@是編程學習中對時間復雜度的認識，更是從學科思維層面對問題解決優(yōu)化創(chuàng)新的實踐性指引。同一核心素養(yǎng)同學段的目標3指出：“在問題解決的過程中，能將問題分解為可處理的子問題，了解反饋對系統(tǒng)優(yōu)化的作用?！边@是在上一學段目標2“在簡單問題的解決過程中，有意識地把問題劃分為多個可解決的小問題，通過解決各個小問題，實現(xiàn)整體問題解決”的基礎(chǔ)上，對問題解決從整體到局部的方法運用的多場景實踐，更是從學科知識層面引出優(yōu)化問題解決方案的進階式探究，而學生在優(yōu)化過程中不僅習得方法指導，更是在不斷地調(diào)用更新知識庫數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)，激發(fā)創(chuàng)新潛能，實現(xiàn)思維力的不斷進階。

3.評價也是支架，促進優(yōu)化

新一輪教學改革提出要注重“人”的可持續(xù)性發(fā)展，以學生為主體，以學習為中心，要關(guān)注學生通過課程學習逐步形成的關(guān)鍵能力。在課堂教學中，要減少教師“教”的時間，增加學生“學”的時間，學生自己根據(jù)新問題的需求，調(diào)用已有知識和能力進行遷移應用，并不斷學習新知，不斷鍛煉新技能。為了提高學生自主學習的達成率，教師不應在學生遇到新問題時直接給予答案，而應在學生學習的盲點處，給予學習支架，幫助學生鏈接新舊知識。提供數(shù)字化學習環(huán)境，學生選擇恰當?shù)臄?shù)字設備、平臺和資源支持學習，這是支架的一種提供形式。小組合作、組間展評，是建立人與人之間溝通的橋梁的一種方式，是支架的另一種提供形式。通過教學支架能夠培養(yǎng)學生理解他人想法再自我加工構(gòu)建表達的學習能力，以及團結(jié)協(xié)作等人際交往能力。五步教學法中的“展示評價 問題改進”包括師評、互評、自評等不同維度的評價支架能不斷促進必備品格和關(guān)鍵能力的提升。

新課標明確指出“學業(yè)質(zhì)量標準是考試評價的主要依據(jù)，要加強過程性評價，完善終結(jié)性評價。”評價不僅僅體現(xiàn)在對項目作品完成度方面，更應該貫穿教學過程的始終，不僅要對知識掌握度、技能熟練度進行評價，更要發(fā)揮技術(shù)價值，探索用5G+云存儲+人工智能進行評價，讓數(shù)據(jù)變證據(jù)，讓評價從定性轉(zhuǎn)為定量，讓意識、責任和思維、創(chuàng)新等學科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵點實現(xiàn)可視、可測、可評，并實現(xiàn)數(shù)字化長期存儲，刻畫學生的完整畫像，實現(xiàn)評價的真實、全面、有切實的指導意義。

“五步教學法”的實施要點

1.找準思維起點，情境適宜

鑲嵌知識的情境是回歸生活的從創(chuàng)設到建構(gòu)的動態(tài)過程。為達成明確的終點目標，起點的選擇很重要，它關(guān)系到動態(tài)建構(gòu)過程可能經(jīng)歷的整體時長。起點設置得過高，遠超學生的認知能力范圍，極易打消學生學習的積極性；而起點設置得過低，又會浪費學生的學習時間，項目的完成得不到保證。例如，反饋作為“過程與控制”模塊中學生需要理解的概念之一，在內(nèi)容要求的第3點有闡述：“通過分析具體案例，了解反饋是過程與控制的重要手段，初步了解反饋對系統(tǒng)優(yōu)化的作用。”那么，在進行《控制系統(tǒng)中的反饋——智能澆水系統(tǒng)》教學設計時，第一步情境激趣提出的問題應該是什么？如果設計的是定時澆水系統(tǒng)的需求，那么這還僅僅處于內(nèi)容要求1涉及的輸入、計算和輸出三個典型環(huán)節(jié)。但如果把初始情境設計成說說定時澆水系統(tǒng)的工作流程，發(fā)現(xiàn)其不能按植物實際情況澆水的問題所在，以此引出設計智能澆水系統(tǒng)的需求，才能快速進入對反饋的探究。對教學的啟示是：細讀新課標與教材的對應關(guān)系，明確階段性教學內(nèi)容要求和學業(yè)要求，創(chuàng)設適宜的情境，找準符合學情的思維起點，精準切入不冗余。

2.關(guān)注思維縱橫，螺旋遞進

源于生活的項目是真實實施的從理解到生成的完整過程。為達成項目的最終生成，從信息搜索到加工處理再到應用呈現(xiàn)，每個環(huán)節(jié)都是復雜的。為提高目標達成度，教師往往采用給定半成品的方法。例如，江蘇省省編信息科技三年級教材第六單元《創(chuàng)作數(shù)字作品》，若按課時劃分均經(jīng)歷從主題情境需求開始的從無到有的“激導探評用”5步，似乎不能滿足創(chuàng)作的時長要求。因此，教師往往給定作品主題相關(guān)的系列素材文件，本單元學生只需要掌握素材的編輯排版展示即可。但如果把視野放大到整本教材的縱向關(guān)聯(lián)，基于特定主題——宣傳家鄉(xiāng)生態(tài)美的六單元是學生已有資源搜索技能基礎(chǔ)的升華，又關(guān)注到同年級第三單元《在線信息獲取》為其前置關(guān)聯(lián)內(nèi)容，低碳生活是生態(tài)美的從屬情境，三單元搜索保存到的文本信息即為六單元所需的部分素材，同時基于三單元搜索信息的方法指導，學生能夠快速從文字信息獲取保存遷移到探究解決圖片、音視頻等信息的獲取保存。學有余力的學生若能夠基于低碳生活情境，橫向思考發(fā)散到植樹造林、環(huán)境保護等相似情境的信息搜索保存，則更是第五步遷移應用的思維鍛煉實踐。對教學的啟示是：在短課時的現(xiàn)實條件約束中，用大項目、跨單元的視野去關(guān)注內(nèi)容間的縱橫鏈接邏輯，能有效解決數(shù)字作品的完成度，培養(yǎng)學生的創(chuàng)作興趣，同時又能提高學生的信息保存意識。

3.指向思維發(fā)展，超越課時

面向未來的思維是教學意義從課內(nèi)到課外的長遠過程。為適應學生的未來發(fā)展，學生學會面對問題時從容的思維方法遠比習得眼前知識來得重要?，F(xiàn)代社會技術(shù)更迭時刻發(fā)生，如果教學僅僅滿足于課內(nèi)知識的學習，顯然不能適應學生的長遠需求?！读x務教育課程方案》指出：“探索大單元教學，積極開展主題化、項目式學習等綜合性教學活動，促進學生舉一反三、融會貫通，加強知識間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，促進知識結(jié)構(gòu)化?！币皂椖拷y(tǒng)整單元知識，在項目式學習的探究理解、遷移創(chuàng)新過程中，需要教師打破一課時一任務一主題的老舊觀念，將一個單元乃至一冊教材內(nèi)容的學習視為一個完整的大項目，項目由多任務組成，任務的完成可能需要多課時，也可能一課時會完成多個任務。學生置身于復雜的大情境中，從情境生疑到探究解決，再到遷移創(chuàng)新的過程可能是完整的一課時會經(jīng)歷的過程，也可能是幾個課時會經(jīng)歷一次這樣的過程，還可能是一課時的其中某個活動環(huán)節(jié)經(jīng)歷這一個過程?！拔宀浇虒W法”是在進行信息科技教學時根據(jù)項目具體內(nèi)容可以選擇性運用的階段性過程方法，而非單課時程式性操作步驟。需要關(guān)注的是，在學生運用“激導探評用”五步或者其中某幾步的方法開展學習時，顯現(xiàn)的是靈動思維力，以及解決、決策、批判、遷移創(chuàng)新思考問題的方法，即“五步教學法”關(guān)注學生的信息感知力、數(shù)字學習力、問題解決力和思維責任力的螺旋發(fā)展，以此來不斷提升學生獨立面向未來生存所需要的高階思維能力。

結(jié)束語

以新課標為綱，準確把握學業(yè)質(zhì)量內(nèi)涵，深入研究教學內(nèi)容與學情間的關(guān)聯(lián)，創(chuàng)設真實有研究價值的情境，激發(fā)學生初步感性界定問題，選擇適當?shù)挠心軇有缘慕虒W活動，層層遞進驗證解決問題，并在展示評價中批判調(diào)整解決思路、優(yōu)化模型，持續(xù)深度地創(chuàng)新檢驗使用，用關(guān)聯(lián)項目實施打破課時少、課程教學難以實施的痛點，設計有梯度又合理且易實施的課程教學實施考評機制，關(guān)注學生子項目實施間知識技能的逐步構(gòu)建完善，關(guān)注學生在運用五步教學法過程中非認知能力的表達，關(guān)注學生運用五步教學法實現(xiàn)項目迭代過程中從低階到高階的思維提升。

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本文系江蘇省教學研究課題第十四期課題“大數(shù)據(jù)背景下小學信息科技‘五步教學法’實踐研究”的研究成果（編號：2021JY14-L199）。