基于核心素養(yǎng)的信息技術(shù)大單元教學(xué)探究

摘 要：新課標(biāo)提出重視以學(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。文章嘗試探究大單元教學(xué)理念，以真實情境化案例——停車場管理系統(tǒng)為例，從提取大概念、明確目標(biāo)、創(chuàng)設(shè)情境、設(shè)計問題鏈、設(shè)計任務(wù)群幾個方面探索大單元教學(xué)具體實施途徑。

關(guān)鍵詞：大單元教學(xué)；核心素養(yǎng)；高中信息技術(shù)

中圖分類號：G202 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-8918（2024）44-0114-04

《中國教育現(xiàn)代化2035》提出圍繞學(xué)生發(fā)展加強(qiáng)核心素養(yǎng)培養(yǎng)，科學(xué)規(guī)劃、合理設(shè)置基本課程，依據(jù)各科課程標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計各學(xué)段、各學(xué)科的教學(xué)基本內(nèi)容，促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容的縱向銜接和橫向配合，創(chuàng)新教學(xué)形式，探索開發(fā)以核心素養(yǎng)、綜合能力發(fā)展為要的主題學(xué)習(xí)課程。而《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中也提出重視以學(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?；诖?，面向核心素養(yǎng)導(dǎo)向的信息技術(shù)教學(xué)設(shè)計可嘗試打破傳統(tǒng)單元單位，以大概念凝聚相應(yīng)知識點，通過大單元設(shè)計對原單元內(nèi)容進(jìn)行重組，生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)化的知識點分布，再將學(xué)習(xí)內(nèi)容重新組合為一個整體。這樣的單元教學(xué)使得學(xué)生的學(xué)習(xí)更加深入、更具遷移性，幫助學(xué)生像學(xué)科專家一樣思考和表達(dá)，形成學(xué)科觀念。探索大概念統(tǒng)領(lǐng)的大單元教學(xué)，促進(jìn)核心素養(yǎng)有效落實，助推課堂教學(xué)變革。

一、 大單元教學(xué)設(shè)計的理念

傳統(tǒng)單元教學(xué)按照單元章節(jié)按部就班，知識點覆蓋全面，但是知識點之間的關(guān)聯(lián)相對較弱。學(xué)生在面對真實情境問題時，缺乏從宏觀層面對問題進(jìn)行全面、整體的認(rèn)識、分析、把控，缺少對相關(guān)知識點進(jìn)行有意義聯(lián)結(jié)，難以提升思維能力。新課程理念倡導(dǎo)以解決真實情境問題為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)活動，而大單元教學(xué)的項目主題學(xué)習(xí)能夠幫助其在現(xiàn)實學(xué)習(xí)活動中提高信息敏感度，主動將問題求解與信息技術(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

（一）以大概念推進(jìn)結(jié)構(gòu)化學(xué)習(xí)

以大概念推進(jìn)結(jié)構(gòu)化學(xué)習(xí)，最早可追溯至布魯納主張的“利用一般觀念學(xué)習(xí)事物之間的關(guān)聯(lián)”的結(jié)構(gòu)主義思潮。大單元教學(xué)以大概念為支點。通過構(gòu)建學(xué)科大概念體系，建立跨單元的連接；在微觀層面，推進(jìn)到具體單元再逐層將大概念分解，形成概念群，建立結(jié)構(gòu)化的知識體系。大概念模型期望將學(xué)科基本內(nèi)容與結(jié)構(gòu)化學(xué)習(xí)建立牢固關(guān)系，鼓勵每一位學(xué)習(xí)者形成自己的理解模式。

在數(shù)字時代，知識點相對龐雜，而大概念模型的可視化表達(dá)，可將零散的單一知識點重新組織，繪制成網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)化分布。進(jìn)而延展到學(xué)科方法和活動經(jīng)驗的結(jié)構(gòu)化。在具體的信息技術(shù)教學(xué)過程中，通過分級的多層多類大概念模型，串聯(lián)各個單元的邏輯關(guān)系，促進(jìn)核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

（二）以大概念打通遷移路徑

遷移分為低通路遷移和高通路遷移。低通路遷移是指技能、方法的簡單遷移，新舊任務(wù)相似度較高，而高通路遷移則是指需要將習(xí)得的知識進(jìn)行抽象概括，形成自己的知識結(jié)構(gòu)，在新情境中進(jìn)行重組和整合，并能用之解決問題。大概念有助于促進(jìn)學(xué)生超越事實性的思考，并進(jìn)行跨時間、跨情境的遷移，發(fā)現(xiàn)新舊知識之間的聯(lián)系，并為終身學(xué)習(xí)提供大腦圖式。大單元教學(xué)中的情境加強(qiáng)了知識與具體的情境的連接，促進(jìn)了復(fù)雜情境中的高通路遷移。

（三）以大單元促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的發(fā)展

大單元教學(xué)的項目式情境化教學(xué)方式促使學(xué)生由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)。通過主動參與到真實、有效、多樣化的學(xué)習(xí)活動中，將淺表化的認(rèn)知活動上升為具有發(fā)展意義的學(xué)習(xí)，在實踐過程中不斷深化認(rèn)知。同時，依據(jù)真實情境的大單元教學(xué)，探索的大都是不良結(jié)構(gòu)的問題。探索過程中，必然會遇到超出預(yù)設(shè)的問題，這也為學(xué)生深度學(xué)習(xí)的發(fā)生留下了空間。

二、 大單元教學(xué)設(shè)計的實踐

（一）提取大概念，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)

基于核心素養(yǎng)的信息技術(shù)大單元教學(xué)設(shè)計要樹立以學(xué)科核心素養(yǎng)為綱的課程觀，建構(gòu)學(xué)科大概念體系，助力課程目標(biāo)的達(dá)成?；谒捻椇诵乃仞B(yǎng)：信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任的指引，將零散的知識點整合到包含數(shù)據(jù)、算法、信息系統(tǒng)、信息社會的信息技術(shù)學(xué)科大概念體系中，形成知識圖譜，明晰學(xué)習(xí)目標(biāo)。再將大概念逐層分級、分解成概念群，以概念群確定具體單元分級目標(biāo)。

以停車場管理系統(tǒng)計費模塊為例，如圖1所示，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)解決問題的需要獲取、加工信息，預(yù)判可能存在的信息泄露等安全風(fēng)險（信息意識）、培養(yǎng)學(xué)生運用計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的方法對現(xiàn)實世界問題的解決能力（計算思維），將數(shù)據(jù)大概念分級為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理，將算法大概念分級為問題界定、抽象建模、算法設(shè)計、程序編寫，由此進(jìn)一步明確單元目標(biāo)：①掌握數(shù)據(jù)庫的管理與處理數(shù)據(jù)的一般過程，了解數(shù)據(jù)安全防護(hù)。②掌握Access數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)查詢，認(rèn)識到數(shù)據(jù)處理對日常生活的影響。③將現(xiàn)實問題通過計算機(jī)能解決的方式簡化、界定，并通過抽象數(shù)據(jù)特征建立計算模型。④通過解決實際問題，選擇合適算法，體驗程序設(shè)計的基本流程。

（二）圍繞目標(biāo)，創(chuàng)設(shè)情境

信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生具備數(shù)字社會生活需求的必備技能的重要載體。云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等接踵而至，很多問題如果只停留在概念解讀，學(xué)習(xí)只能停留在知識表層，只能獲得外在的淺表化意義，不利于學(xué)生進(jìn)行遷移、深層次的理解。例如，如果只是講解云計算，沒有身邊實例，學(xué)生無從感受，只會覺得是離自己很遙遠(yuǎn)的話題，自然不會產(chǎn)生知識的聯(lián)結(jié)，更無法對一些延伸的新概念如算力等形成深層次的感知。創(chuàng)設(shè)真實情境的學(xué)習(xí)環(huán)境引領(lǐng)學(xué)生用已有社會生活經(jīng)驗去發(fā)現(xiàn)問題、主動思考、深化認(rèn)知、解決問題。

以停車場管理系統(tǒng)為例，這是學(xué)生現(xiàn)實生活中幾乎每天都會遇到的情境，在商場、小區(qū)隨處可見?；趯W(xué)生生活經(jīng)驗設(shè)計如下情境：停車場管理系統(tǒng)的功能——進(jìn)入停車場過程模擬（控制系統(tǒng)感應(yīng)——車牌識別——采集進(jìn)場記錄——控制系統(tǒng)——車輛進(jìn)場）——離開停車場過程模擬（控制系統(tǒng)感應(yīng)——車牌識別——收費管理——控制系統(tǒng)——車輛出場），各情境對應(yīng)知識點的邏輯如圖2所示，旨在通過項目在實踐過程中引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建數(shù)據(jù)、算法、信息系統(tǒng)、信息社會學(xué)科大概念。

然而面對真實情境下的結(jié)構(gòu)不良問題，學(xué)生往往無從下手，可以結(jié)合核心素養(yǎng)要求和單元目標(biāo)設(shè)計相關(guān)情境的問題鏈，形成較完整、有邏輯的思維支架，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識的遷移、運用，進(jìn)一步地深度學(xué)習(xí)。如圖3所示的案例中，“車輛感應(yīng)”情境可設(shè)計兩個問題：①感應(yīng)的方式有哪些？②感應(yīng)的作用有哪些？在探討感應(yīng)方式的過程中學(xué)生可結(jié)合網(wǎng)絡(luò)、真實體驗等探索到紅外、藍(lán)牙、地感線圈等多種方式，真切體會信息系統(tǒng)與外部世界連接的方式，引導(dǎo)其進(jìn)一步探索其他生活情境中遇到的信息系統(tǒng)感應(yīng)方式，比如圖書借閱、商場防盜等。探討感應(yīng)的作用過程引導(dǎo)學(xué)生從信息系統(tǒng)的功能和安全出發(fā)，思考手持紙質(zhì)打印車牌能否感應(yīng)？控制系統(tǒng)的道閘升降的條件是什么？總結(jié)出觸發(fā)攝像頭、防砸功能等作用，探索信息系統(tǒng)的安全設(shè)計。

問題鏈?zhǔn)菍W(xué)生達(dá)成大概念理解的重要通道。通過問題鏈的持續(xù)引導(dǎo)和刺激，讓學(xué)生不斷解鎖新技能、新知識、新理論，有意識地進(jìn)行歸納和反思，形成自己的觀點，促進(jìn)大概念的感悟和理解。

（三）基于情境，設(shè)計任務(wù)群

問題作為引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突、聯(lián)結(jié)既有認(rèn)知結(jié)構(gòu)與新知識技能的“節(jié)點”為學(xué)生提供了探究、協(xié)作與創(chuàng)新活動的機(jī)會。學(xué)生在解決真實問題過程中才能主動學(xué)習(xí)，體驗學(xué)習(xí)的樂趣，讓學(xué)習(xí)持續(xù)發(fā)生。上述問題鏈，在大單元教學(xué)設(shè)計中最終要通過任務(wù)形式來回答?；谡鎸嵡榫常劢剐枰鉀Q的關(guān)鍵問題，設(shè)計相應(yīng)的任務(wù)群，在解決問題的過程中培養(yǎng)核心素養(yǎng)。任務(wù)群為學(xué)生自主探究提供支持，促進(jìn)低階思維到高階思維的螺旋上升。完成任務(wù)的過程，其實就是大概念進(jìn)行遷移運用的過程。但任務(wù)群具有貫穿多學(xué)科、多單元、相對復(fù)雜的特點，如果直接拋給學(xué)生，他們很可能會停滯、卡頓而失去動力。所以在具體實施時，需搭建學(xué)習(xí)支架，并提供相應(yīng)的知識鏈接、工具及平臺支持，例如相應(yīng)的人工智能工具、數(shù)據(jù)分析工具、流程圖等。

以計費管理為例，設(shè)計兩個主任務(wù)：任務(wù)1——查詢進(jìn)出場時間；任務(wù)2——根據(jù)收費規(guī)則及停車時長計算停車費。

任務(wù)1拆分為三個子任務(wù)：①分析需求、設(shè)計算法。分析查詢關(guān)鍵字段，分析查詢功能的實現(xiàn)流程，思考并用自然語言或流程圖表述算法。②SQL 查詢語句分析。根據(jù)任務(wù)1的算法，在前面情境任務(wù)中創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫SQL視圖中編寫查詢語句，運行程序并驗證查詢結(jié)果。提供SQL查詢條件的使用規(guī)則知識鏈接，引導(dǎo)其使用合適關(guān)鍵詞進(jìn)行查詢。進(jìn)一步拓展至自動尋車子系統(tǒng)尋車功能中的模糊查詢，實現(xiàn)知識的遷移。③編程實現(xiàn)查詢算法。在理解算法的基礎(chǔ)上用程序語言來實現(xiàn)任務(wù)。提供相應(yīng)的Python與Access數(shù)據(jù)庫連接的知識庫。將程序?qū)崿F(xiàn)過程分為四部分：獲取所要查詢車牌——從數(shù)據(jù)庫中取數(shù)據(jù)——判斷并輸出結(jié)果——釋放服務(wù)器資源。任務(wù)1由簡入繁，層層遞進(jìn)，體驗編程獲取到數(shù)據(jù)的一般過程，讓學(xué)生加深對數(shù)據(jù)處理過程的理解，培養(yǎng)學(xué)生能夠根據(jù)解決問題的需要，自覺、主動地尋求恰當(dāng)?shù)姆绞将@取與處理信息的信息意識。

任務(wù)2拆分為四個子任務(wù)：①界定問題。確定關(guān)鍵因素和具體收費規(guī)則，確定為可用計算機(jī)編程解決的問題。以附近停車場收費規(guī)則為例：不超過半小時不收費；超過半小時，超出部分按每30分鐘5元收費（不足30分鐘按30分鐘計算）。②抽象數(shù)據(jù)、建立計算模型。對問題形式化表達(dá)，明確問題的構(gòu)成要素，對要素進(jìn)行符號化約定。例如進(jìn)場時間表述為變量entry_time，出場時間表述為變量exit_time，停車時長（分鐘）表述為h，停車費表述為變量charge。通過任務(wù)1獲得的進(jìn)出場時間轉(zhuǎn)化為停車時長，在此過程中涉及日期時間類型的計算時間差。向?qū)W生提供關(guān)于時間的庫及函數(shù)的使用知識鏈接，引導(dǎo)其自主學(xué)習(xí)。在獲得停車時長的基礎(chǔ)上歸納出本問題的計算模型，如圖4所示。③根據(jù)模型設(shè)計算法。根據(jù)計算模型，結(jié)合程序結(jié)構(gòu)，用流程圖描述具體算法。提供分支結(jié)構(gòu)的知識鏈接，引導(dǎo)分支嵌套。④編寫計算機(jī)程序。將算法細(xì)化，根據(jù)流程圖，將每一步轉(zhuǎn)化為程序。任務(wù)2通過將學(xué)生熟悉的收費規(guī)則用計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法一步步轉(zhuǎn)換為計算機(jī)能解決的方案，引導(dǎo)學(xué)生有意識地用這些思維方式高效地解決問題，同時內(nèi)化這些思維方式，實現(xiàn)計算思維的發(fā)展。

三、 大單元教學(xué)的評價

基于核心素養(yǎng)的大單元教學(xué)的評估一定是以素養(yǎng)為導(dǎo)向的。在評價過程中，關(guān)注結(jié)果的同時也要關(guān)注過程，可以通過過程性評價和結(jié)果評價結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)評價。過程性評價貫穿學(xué)習(xí)過程始終。大單元教學(xué)中所涉及知識點龐雜，自主探究式學(xué)習(xí)中生成性問題較多，如何在有限的時間內(nèi)完成課程既定目標(biāo)，這就需要通過評價及時對學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行適度調(diào)整，教師需要做好引導(dǎo)。同時過程性評價任務(wù)也可幫助教師及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，判斷學(xué)生對大概念理解的達(dá)成程度。結(jié)果評價通過評價任務(wù)完成對學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、知識目標(biāo)、學(xué)習(xí)能力的評價，是對核心素養(yǎng)達(dá)成情況的反映。

四、 結(jié)論

大單元教學(xué)打破原有固化的單元結(jié)構(gòu)，重新將各單元學(xué)習(xí)內(nèi)容串聯(lián)起來，層層深入，充分凸顯各單元的結(jié)構(gòu)性和整體性。在實際社會情境中通過跨單元甚至是跨學(xué)科的學(xué)習(xí)過程，促使學(xué)生發(fā)生多元、多樣、深層次的學(xué)習(xí)活動，對知識結(jié)構(gòu)進(jìn)行重組，建構(gòu)自己的大腦圖式，實現(xiàn)知識、技能、過程、方法、態(tài)度、品格、境界的綜合提升。在實際應(yīng)用中，教師需要以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，聚焦學(xué)科大觀念，設(shè)計真實情境化的任務(wù)群，營造一個具體、豐富且能不斷生長的課程生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)學(xué)科育人價值的深度變革。同時這也對教師提出了更高的要求，教師要不斷拓寬、拓深自己的知識儲備，融合多學(xué)科領(lǐng)域知識，以全局觀的眼光對課程內(nèi)容進(jìn)行整合，不斷嘗試、不斷探索。

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作者簡介：李卉（1989～），女，漢族，江蘇泰州人，江蘇省泰州中學(xué)，研究方向：信息技術(shù)教學(xué)。