面向學科核心素養的信息技術單元設計與實現李鋒/程亮/王吉慶作者簡介：李鋒，華東師范大學教育信息技術學系副教授，主要從事信息技術課程與教學研究；程亮，華東師范大學教育信息技術學系研究生，主要從事人工智能教育研究；王吉慶，華東師范大學課程與教學研究所教授，主要從事信息技術課程與教學研究（上海200062）o原發信息：《課程?教材?教法》（京）2021年第202110期第114-119頁內容提要：面向學科核心素養教學是我國教育改革歷程中對“雙基”教學、“三維目標”教學的再次升級，促使教師從“關注知識點的課時設計”向“注重結構化知識單元設計”的發展。分析信息技術新課程實施的教學案例，其中還存在著“計算思維教育簡化為編程練習”“數字化學習與創新簡化為新技術操練”“信息社會責任簡化為課堂故事”等問題。針對教學中的現實問題，面向學科核心素養的信息技術教學就要擺脫“課時主義”束縛，在教科書與學情分析的基礎上，立足學科大概念，依托主題活動，通過概念群、問題鏈、活動任務的方式進行單元設計，促進信息技術教學從知識傳遞向學科育人的開展。關鍵詞:學科核心素養/大概念/結構化知識/高通路遷移/單元設計期刊名稱：《中學政治及其他各科教與學》復印期號：2022年02期作與創新活動的機會。明確信息技術單元目標和活動主題后，單元活動需要聚焦需要解決的關鍵問題，以此安排活動過程、學習資源與活動課時，主要環節包括：（1）依據單元目標，建立問題鏈。依據單元目標，針對主題活動任務梳理出主題活動過程中學生需要解決的關鍵問題，明確問題解決的前后順序與依附關系，建立活動過程中需要解決的"問題鏈"。例如：如何信息技術工具獲取相關區域共享單車的數據，如何判斷在一天中，哪些時段該區域共享單車數量最多，最擁擠，哪些時段該區域共享單車數量最少，需求量最大，用什么方法解決共享單車擁擠和緊缺問題，如何提醒用戶找到更適當的停車點與車輛，等等。（2）針對活動問題，搭建學習支架。梳理單元活動問題解決的先后順序，圍繞學生所要學習的內容，設計單元主題中的概念框架，將該框架置于學生最近開展區內，支持學生開展探索活動，解決活動問題。例如：數據處理過程中，根據解決問題需要，將信息技術工具進行數據排序、查找、刪除、分類匯總、數值計算等方法與技能嵌入活動過程中等。（3）按照活動需要，提供學習資源。信息技術單元主題活動與信息化環境有著緊密的聯系，按照活動需要，提供配套的學習資源，支持學生開展單元主題活動。例如：單元活動中用到的共享單車數據、編程語言、爬蟲軟件、數據處理平臺等。（4）分解學習任務,安排單元課時。信息技術單元主題是教師整體思考單元教學后設計的，主題活動像黏合劑一樣加強了課時與課時之間的關聯，針對問題鏈與各項任務的關系，分解學習任務，合理安排單元課時，把"解決每一個問題，完成每一項任務〃落實到課時中。表1是〃共享單車助出行"從問題導向方面提供的一個例如。（四）以素養表現為證據，設計單元評價信息技術單元教學中，表現性評價作為促進學生學科核心素養開展的一種手段，通過"學習一評價"相互交織的方式伴隨學生學習過程，反映出”評價即學習”的理念。設計內容主要為：.設計表現性評價任務。表現性評價任務可通過分析單元學習主題中的活動內容，將其中的問題顯性化，以此來確定評價任務。例如：共享單車數據采集和分析中，可將學生"能否選用合適工具采集和分析網絡中共享單車的數據，是否正確解釋采集和分析的數據"作為評價任務；也可對單元學習主題進行拓展，通過調整活動情境、補充活動任務，來評價學生的知識遷移能力。.確定表現性評價依據。表現性評價關注的是學生學習過程與結果建構反映，確定表現性評價任務后，也要給出能反映學生素養表現的評價依據。通過評價依據，在活動初期，學生可以明確活動的任務、方向和要求；活動過程和結束后，學生可以像照鏡子一樣判斷學科核心素養的表現情況，調整學習過程與方法。從呈現形式來看，評價依據可以是對任務作品的評價量表，通過量表師生比擬清楚地知道需要達成的結果；也可以是具體的實際案例和說明，案例可以形象地展示每一類指標的實際表現程度。四、單元設計方案的內容一份單元設計方案主要包括說明、目標、活動、評價、實施建議與資源準備等內容。.單元說明是對該單元的一個簡單描述。它從學科核心素養、學科大概念和學生學習基礎等維度闡釋本單元主題設計理據，明確本單元學習的過程與方法。為能清楚地反映本單元的特點，單元說明還包括了單元名稱、學生年級、總課時數等內容。.單元作為從學科核心素養落實到課時學習的中間環節，單元目標既是學科核心素養表現的細化，也是課時目標的上位指導。單元目標應立足中觀層面，將學生通過本單元學習"所知、所能和所成"融合為一體化進行表述。.單元活動是實現單元學習目標的載體，直接指向本單元"如何落實核心素養"的問題，也為每課時的開展提供了活動任務和學習要求。在結構上，可以通過概念圖、活動支架、內容表格等方式建立課時之間的聯系，形本錢單元的課時地圖，幫助學生理解課時之間的銜接JII頁序，明確單元主題的活動過程。.單元評價打破了以一節課為時限追求"短期效果”的瓶頸，以多課時作為評價時段對學生學習進展和開展水平進行連續性評價，它不只是評測學生學習結果，也關注學生學習本身，將評價作為學習活動的一種策略。單元設計方案中，將評價任務嵌入學習過程中，根據學生學習表現及時對學習過程進行調整與優化。.從教學實踐來看，教學是一種情境性的過程，它需要有"預案"，但不可能是按圖索驥，信息技術單元設計方案中還需要根據主題活動情境和一些具體問題給出活動建議和設備應用的考前須知，指導學生開展學習與活動。資源準備包括在本單元學習過程教師需要準備的資源和學生個人需要準備的資源，通過單元設計方案學生可以知道學習開始前需要做好哪些準備。面向學科核心素養的信息技術教學從傳統的課時設計進一步開展為單元設計，是課程意識的開展，也是教學理念的革新。單元設計是在理解學科核心素養和課程標準的基礎上，結合教科書內容和學情分析，用課程的視角來審視教學，將核心素養貫通在整個單元教學過程中，促進課堂教學從知識傳遞向學科育人的開展。信息技術學科核心素養從信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任四個方面描繪出課程作用于學生的整體效應。面向學科核心素養的教學打破課時主義束縛，強調課程內容的結構化與學習活動的主題性，推動了單元教學的開展。單元設計成為撬動課堂轉型的一個支點。一、問題與挑戰面向學科核心素養教學是"學科核心素養一課程標準一單元設計一課時計劃"分步轉換、環環相扣的過程。教學中由于受課時設計、文本解讀與專業理解等影響，在各環節轉換過程中會出現一定的"落差"，限制了學科核心素養有效落實。分析高中信息技術新課程的教學課例，其中還存在著"計算思維教育簡化為編程練習""數字化學習與創新簡化為新技術操練""信息社會責任簡化為課堂故事”等問題，以下分別作一考查。(-)計算思維教育簡化為“編程練習"計算思維反映的是"人"在信息活動中采用計算機科學領域的方法，界定問題、抽象特征、建立結構模型、合理組織數據的一系列活動。計算思維教育需要圍繞"人如何才能具備與應用計算思維解決問題"展開，幫助學習者用計算思維理解人與信息社會的關系，解決生存于數字化環境中的常見問題。例如，具有計算思維的餐館經營者，能合理利用信息化環境收集、分析、呈現客戶點餐過程中留下的大量數據，依據數據分析結果，預測不同時間段用餐人數以及大家對菜品的喜好情況，以此合理安排服務人員、科學采購原材料等。但是在教學實踐中，一些教學活動忽略了學生應用計算思維解決問題所需經歷"抽象化、模型化、自動化、系統化”的過程，只是圍繞程序設計語言開展教學，強調程序設計語言中常量、變量、數據類型、運算符和表達式等知識學習，要求學生重復練習語句結構，甚至大量記憶第三方庫中的函數及參數，將計算思維教育簡化為編程練習。事實上，脫離活動情境和學生思維過程，碎片化、機械式程序技能操練，不僅不能幫助學生形成終身受用的計算思維，還會因其枯燥而讓學生失去對信息技術學習興趣，甚至走上早期中小學BASIC語言學習的彎路[1]0(-)數字化學習與創新培養簡化為技術操練數字化學習與創新是指個體通過評估并選用常見的數字化資源與工具，創造性解決問題，形成創新作品的能力，反映的是人們應用信息技術進行問題分析、方法設計、工具選擇、創新作品的過程與方法。作為信息技術學科核心素養的一項要素，其教育方式要聚焦數字化環境中解決問題新方法與新模式，引導學生經歷應用信息技術創造性解決問題的過程，提高信息技術方法的遷移能力，例如：在"互聯網+小區人員出入管理"任務活動中，小組根據任務需求設計智能化小區人員出入管理方案、開發移動應用程序、生成管理二維碼、體驗創新作品的應用效果，創新智慧小區管理方式。但是在教學實踐中，為盡快讓學生掌握新工具的操作功能，一些教學活動忽略了學生解決問題中所需經歷的“需求分析一方法設計一工具應用一創新實現"過程，將數字化學習與創新培養簡化為"技術操練"，學生按照操作步驟亦步亦趨地進行作品復制。事實上，盡管學生通過模仿能盡快完成活動作品，但缺少對問題解決的整體設計與思考，也難以實現技術方法在新情境中的遷移。過于強調技術工具操練與模仿，忽視學生經歷應用技術工具創新解決問題的過程，課堂教學容易落入職業培訓的陷阱。（三）信息社會責任教育簡化為“課堂故事"信息技術拓展人們生存時空，賦予人們新的社會責任，生存于信息社會中每個成員都需具有一定的信息平安意識與能力、遵守信息法律法規、信守信息社會道德與倫理準那么。信息社會責任教育反映的是"人、信息技術與社會和諧關系的建設"，既注重學生良好信息社會行為的養成，如遵守信息法律、法規、不泄露隱私信息等，也強調學生具備責任擔當的能力，如計算機病毒防范方法與技術、密碼設置的策略與應用等，表達本學科關于信息社會責任教育的獨特價值。但是在教學實踐中，一些教學活動為烘托教學氣氛，過于強調案例分析，忽略信息技術課程本身對學生信息社會責任養成的作用，將信息社會責任教育簡化為"課堂故事"。例如，信息平安教學過程中，教學活動停留于案例背景介紹與情節分析，花費較多時間講解信息泄露情節、危害程度、受害人損失，未能從信息化環境的潛在隱患、平安措施、防范技能等方面引發學生思考、提供平安方法與技術支持。盡管案例呈現激發了學生學習興趣，吸引了學生注意力，但缺少信息技術學科內容與社會責任的結合，學生學習后了解了一些信息平安的問題，卻不知引發這些問題的緣由及平安防范的策略方法，教學活動只是泛泛而談，流于形式。面向學科核心素養的教學從為了知識的教學轉向基于知識的教學，知識從教育的目的轉化成培養學生核心素養的途徑。［2］信息技術學科核心素養落實中，就需要改變脫離情境、切片化、流于形式的課時教學，轉向圍繞學科核心素養，立足大概念，以單元方式規劃、設計與實施教學。二、走向單元設計（-）單元為結構化知識建構提供了空間奧蘇伯爾在學習心理研究中發現學生的認知結構是從教學材料的知識結構中轉化而來的，學生已有的概念結構為新知識和概念提供了固著點，新知識內容與已有的固著點相聯結，促進學生有效學習與保持。［3］信息技術教學設計中，為加強學生已有認知結構與新知識的順應與同化，就不應局限于以知識點為單位的課時設計，通過單元總課時為結構化知識提供更寬泛的組織空間。概念圖作為知識可視化呈現方式，可將零散的知識點有序地組織起來，形象地表達單元知識間的邏輯關系，為學生認知結構開展提供框架與生長點。主要表現為：（1）可以呈現單元概念逐層分解的關系，明確概念分化的過程。例如：圍繞"算法”大概念可以分化為算法特征、算法的效率、算法表達方式、算法的控制結構等；算法的表述方式可再分化為自然語、流程圖和偽代碼等。（2）可以反映概念之間的相互聯系，支持學生對知識內容的融會貫通。例如，通過分析字符、聲音、圖像等媒體信息編碼方法，認知到不同媒體信息編碼的異同，理解編碼在計算機處理信息中的重要作用。信息技術教學實施過程中，將結構化知識融入單元總課時學習活動中，提高了單元活動整體性，也加強了課時教學連續性，為學科核心素養落實提供了穩定而又連續的"結構化知識載體"。（二）單元為高通路遷移設計了活動支架珀金斯按照新任務和原有任務之間的相似性，將學習遷移分為"低通路遷移"和"高通路遷移"[4]。低通路遷移是自動進行的，知識技能的熟練程度和情境的相似性是低通路遷移發生的兩個關鍵條件。高通路遷移是指有意識地將知識或技能從一種情境中抽象出來以便應用于另一種情境，這兩種情境可以在知覺特征上完全不同。例如，算法和程序設計中的"遞歸方法"遷移到日常生活中的情境問題中。信息技術教學中，為提高學生解決復雜問題的能力，就要超越通過技能操練達成的低通路遷移，采用單元主題方式加強學科方法的高通路遷移。"活動支架"是用于支持學生解決問題的過程性結構框架。信息技術單元活動中，通過活動支架可實現以下兩點。（1）提供探究活動的線路圖，明確解決問題方向與過程。（2）提供探究活動中的技術支持，梳理解決問題的關鍵技能。信息技術教學過程中，以單元主題聯結學生經驗與學習內容，加強了情境問題與知識技能的關聯；以活動支架支持問題探究，促進學生將學科方法應用于不同情境中，提高學生對所學內容的高通路遷移。（三）單元為數字化創新能力培養搭建了平臺信息時代，智能技術工具已經滲透到社會各個領域，機械性、重復操作式的工作逐步為智能工具所取代，人們對信息技術的創新應用成為勝任于社會開展的重要能力。信息技術教學中，為提高學生數字化學習與創新能力，就要超越模仿式學習，通過"結構不良問題"促進學生在問題解決過程中實現"動腦、動手和動心"的結合。”結構不良問題”是問題的初始狀態、目標狀態及轉換狀態缺少明確界定的問題。［5］信息技術單元活動中，將"結構不良問題"融入活動情境中，為學生學習：（1）提供設計與建構的機會。例如：在“智能控燈"單元活動中，在需求分析基礎上，設計各個功能模塊，并根據執行情況進行優化和調整。（2）提供多條探究路徑的選擇機會。面對結構不良問題，可從多個維度思考解決問題的方法，選擇最優實施路徑。信息技術教學活動，通過蘊含結構不良問題的單元活動，為學生創新活動搭建平臺，學生在設計解決問題方案、確定最優方法和選擇技術工具的過程中提高數字化學習與創新能力。面向學科核心素養教學是我國教育改革歷程中對“雙基"教學、"三維目標”教學的再次升級，是從逐個知識點"了解""識記""理解"等目標向"對知識點從理解到應用、重視知識點之間的關聯及其運用"的深化，促使教師的教學設計從"關注知識點和單一課時"向"關注結構化知識和大單元”的開展。［6］三、單元設計的過程與方法教學中的單元作為一個相對完整、系統的學習過程，其組織邏輯很大程度上表達出課程的組織邏輯。面向學科核心素養單元設計就要圍繞學科核心素養，在教科書分析與學情分析的基礎上，立足學科大概念，界定單元學習目標、設計單元主題、組織單元活動、開展單元評價。（-）以學科大概念為錨點，界定單元學習目標信息技術單元設計中，依托大概念系統地組織學科零散的知識，以結構化方式"錨定"單元知識框架，結合學科核心素養的表現性特征界定單元學習目標。實施步驟包括：（1）明確學科核心素養與單元大概念的對應關系。大概念作為學科核心素養（標準內容要求）的內容載體，它們之間具有相互映射關系，明確學科核心素養（標準內容要求）與大概念的內容對應，確立單元教學中落實學科核心素養的錨點。（2）分解大概念，形成概念群。大概念如同車轄一樣把零散的知識組織起來，用以支持學生理解知識的相互關系及相互作用。單元設計中，借助概念圖逐層分解大概念，形成概念群，為落實學科核心素養提供抓手。（3）結合素養表現與概念群，形成一致性的單元目標體系。結合學科核心素養表現，分析學生理解和應用大概念中所需要思考的問題，確定單元學習完成后應該達成的"所知、所能和所成"，形成單元目標體系。圖1以"數據分析與處理"單元為例，立足數據大概念，通過"學科核心素養一標準內容要求一大概念一概念群一單元目標"分步呈現單元目標界定的過程。（二）以信息化活動為載體，確定單元活動主題活動情境與任務是單元活動主題的兩項關鍵內容。情境是根據學生的開展需求創設的真實（或模擬真實）的活動場景，為學