指向學科核心素養的信息技術課堂教學設計

郝進峰

學科核心素養由三個層面構成：最底層的“學科知識層”，以本學科基礎知識和基本技能為核心;中間層的“問題解決層”，以解決問題過程中所發生的認知沖突及認知沖突的解決為核心;最上層的“學科思維層”，指在系統的學科學習中通過體驗、認識及內化等過程逐步形成的相對穩定的思考問題、解決問題的思維方法和價值觀，實質上是初步得到學科特定的認識世界和改造世界的世界觀和方法論。教學目標的制訂不再流于形式，它真正成為把控教學走向的標桿，將教師從知識技能的教學中解放出來，更多地關注學科思維的實際應用。下面筆者以小學信息技術課程中的“搜索”為例，通過不同版本（1.0-4.0）的教學設計思路，說明如何實現面向學科核心素養的教學。

● 夯實“學科知識層”，強化“問題解決層”

1.思路：夯實基礎，才能逐層歸因

教學的主導者是教師，教師“站穩講臺”是基礎，而教好知識技能是教師“站穩”的關鍵。認知沖突是隨著知識技能的提升和知識節點結構的復雜性而不斷發生的，因此知識技能的數量和質量將決定核心素養的整體走向。

2.案例：“搜索”1.0到2.0

該內容為小學三年級信息技術“遨游因特網”單元的知識點，以“掌握簡單的百度搜索”為技能目標，目標相對單一，因此，筆者拓展了百度搜索相關的知識進行補充教學。

“搜索”1.0中聽課教師是這樣評價的：

“他有時候會十分地認真且又有著一定的想當然，他可以在一堂課上（如本課）準備與教學內容相關的幾乎所有的可能性（拓展內容）……于是課就少了必要的整體感，思考上的深度意識也會弱許多……”

“課堂上只重視了‘雙基層目標的實現和強化，知識炒知識，只有量的增加，沒有質的提升，兜兜轉轉，卻始終無法深入。”

2013年秋的異地公開課中筆者嘗試從“實際問題的解決”的角度進行新的嘗試，于是有了“搜索”2.0。

由于是異地上課，筆者從授課教師的自我介紹中無痕地引出“搜索”的知識目標，當學生搜索到的關于教師的信息太雜太亂、分不清真假時，就形成了認知沖突，就自然過渡到第二環節的“多關鍵詞搜索”進行數據篩選，信息逐漸豐富后，一個虛擬的“我”的形象漸漸清晰，接著進入第三階段，完成一份“簡歷”制作（信息的加工、表達），最后引出“人肉搜索”的思維爭辯。

3.反思：從邊緣處徘徊到由淺嘗處深入

在從“搜索1.0”到“2.0”的轉變過程中，筆者重新審視了自己的教學，從強化知識技能的基礎教學，漸漸提升到“指向方法”層面，即“問題解決層”。

①從平鋪到漸進。“1.0”時面面俱到是缺乏教學能力的一種表現，教學目標不明確，沒有重點，缺乏層次。“2.0”則是對教學狀態的一種修正，從一個有意義的點切入，營造出一個適切的場域，隨著“情節”的深入，教學不斷遞進和伸展，最終引申到道德教育層面的“人肉搜索大討論”。這個強調過程的設計突出“問題解決層”，利用已知信息分析推理的過程比快速解決問題更重要。雖然還停留在“實際問題的解決”層面，但已經開始嘗試將學生引向“認知沖突的發生和解決”層面，通過設計和引導，讓學生以第一人稱視角去解決這個“認知沖突”。

②從單一到單元。單一的教材知識點往往只指向一個或幾個具體的“學科知識”目標，課與課之間有知識上的關聯，卻沒有過程上的連貫，弱化了“問題解決層”目標培養的達成度。一個個小場景的虛構不如一個大場域的設計，整個單元就是一個完整的大場域，每一課都是一個放大的教學知識點，完成一個個課堂小目標，積小為大，最終完成整體教學。例如，網絡搜索單元有6課，這些內容的核心包括信息獲取（網絡搜索）、信息加工處理（網絡下載和整理加工）、信息表達（主題活動），用一個項目式主題就可以串起整個單元教學。

搜索1.0到2.0迭代的過程中，除了面向解決實際問題之外，其實更重要的是把教學目標調整成面向學生思維認知沖突的“問題解決層”。每一次的學習都是建立在前概念的基礎之上的，而每一次認知沖突，就是新概念生成的開始。2.0版本中“當搜索的信息太雜太亂時”，這就是一個認知沖突生成點。搜索已經學會了，但是搜索到的不是全部有用，那么如何才能使信息真正有價值呢？于是知識技能的強化過程中引出了思維的參與，通過思維去影響和優化知識結構。只是在這兩個版本中“問題解決層”的處理還相對稚嫩，認知沖突的發生和解決還缺乏關注。

● 優化“問題解決層”，面向“學科思維層”

1.思路：從教師設計“解決實際問題”，到引導學生解決自身“認知沖突”

項目式教學是從教師的視角進行教學設計，它傾向于“解決實際問題”，但在這個過程中更多的應該關注學生在“解決實際問題過程”中“認知沖突”的發生和解決，依托于“實”（實際問題）讓教學有形可依，而解決“虛”（認知沖突），則能更好地體現學生的自主學習，真正突破“問題解決層”，以實帶虛，以虛證實，承上啟下，上達“學科思維層”，下饋“學科知識層”。

2.案例：“搜索”3.0

2017省杏壇杯決賽，課型是信息技術課前指導課。筆者將課設計成“現場搜尋K教師”。K教師到底是男是女、有什么具體特征、坐在教室的什么位置等信息都是未知的。于是探案式的抽絲剝繭，從教師提示的有限信息入手，一步步深入課堂，其間教師引導，一組一組不斷地遞進重復這個過程，最后找到張老師。接著提煉總結現場搜索的關鍵，將它引申到信息技術網絡搜索單元，完成了這堂信息技術課前指導課。

在課中首次強調了課堂中的“大合作”，后來的改編版中加入了“知識錦囊”和“求助卡片”，最終定稿。

3.反思：從大處布局，于小處落實

課前指導課是賽事主辦方專家給出的課型，筆者遵從并完成賽課，實現了自己對教材理解的突破，也引發了對信息技術教學方向的再思考……“搜尋K教師”比“搜尋我”來得更為巧妙，它直接將教學目標指向了“問題解決層”，通過顯性的“問題解決”來實現隱性“認知沖突”的解決，達到思維能力提升的最終目標。

①從封閉走向開放。2.0版本中將教師作為資源去搜索有一定的新奇性，但缺乏問題解決層面的設計，無法深入教學，因此從封閉教學情境中走出來是關鍵，于是3.0版本直切主題——搜尋K教師。這個場域的設計讓教學脫離網絡的束縛，回歸真實課堂，開放的設計更容易將教學指向“問題解決層”。其實現場搜尋K教師和網絡搜索一樣，也需要分析提煉關鍵詞，也需要通過關鍵詞組合來縮小信息范圍，更需要通過數據的整理篩選來達到目的，而且探案式的抽絲剝繭，比網絡虛擬搜索更真實、更投入，更容易直觀理解搜索的本質內涵。

看似仍是在說“解決實際問題”，但是本質卻是指向“認知沖突”。豐富“K教師”特征的過程就是一個不斷完善概念的過程，在這過程中，學生的思維水平也從雜亂生長漸漸地轉向良性發展。

②從獨立走向合作。在3.0版本中，細節處設計了“知識錦囊”“求助卡片”，同時也營造出組與組間競爭的氛圍，但是隨著教學的深入，組間有意無意的模仿和調整、教師采訪時學生交流互通、知識錦囊的使用分享、求助卡片的嘗試使用，都漸漸將競爭轉變為合作，尤其是單組無法完成任務時，真正的“大合作”就成了自然生發的行為。

合作是基礎，學習合作和學習中的合作就是它的過程體現。拓展初期，分組隨機，團隊即時形成，當合作變得不順暢，無法維系的時候，必然會帶來對合作方式的“質疑”，這就是一個“認知沖突點”的設計，解決這個沖突點的過程，就是完成拓展的過程，也是一個問題解決的過程。學生合作、質疑、糾錯、重組、突破，最終完成教學任務，實現教育目標。

在這一版本中，“問題解決層”真正從學生的認知沖突出發進行了規劃和設計，讓學生在“搜尋K教師”這個探案式的場域中，激發認知矛盾沖突，并逐一突破，最終從思維上形成“搜索”的深度認知，在這個過程中“雙基層目標”得到鞏固，“問題解決層目標”得到優化。思維促進了知識的吸收，知識技能的迭代強化，又推動了思維的提升。在3.0版本中，拓展的介入是筆者真正面向“解決問題層”的開始，因為平時的課上，合作的廣度會被思維習慣所束縛，會忽略真正“解決問題”意義上的合作。而創設一個看似不可能完成的任務，其實突破它的關鍵就在于合作本身。在3.0版本中，強調了“合作”，其實已經明確了“拓展”的方向，這或許就是3.0版本區別于其他兩個版本的最大意義所在。而“拓展”中體現出的合作的意識、思維的爭辯、創造性思維，都將目標直接提升到最高的“學科思維層”。

● 通達“學科思維層”，實現“學科核心素養”培養

1.思路：在解決“認知沖突”的過程中，整束和提煉“學科思維”品質

信息技術學科的核心素養包括信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任。雖然這是高中的信息技術核心素養，但是兒童是成長的，小學信息技術也有必要為了完整的兒童教育，進行正確的引導教育。對于課程而言，應以學科思維作為課程內容組織的主邏輯，而具體知識則應以學科思維為中心進行聚類。只有這樣，具體知識才能形成合力以有效促成抽象學科思維的生成。“搜索”的本源是“搜索算法”，算法是計算思維的集中體現，以“搜索算法”為中心進行類聚，通過教師設計有效的教學場域，通過學生解決“認知沖突”的過程來實現知識和技能的學習與強化，同時又在“雙基層”和“問題解決層”的基礎上實現“學科思維”的凝練，將學科核心素養三維度上通下達。

2.案例：“搜索”4.0

筆者在2018年末的大市公開課中，不用課件，在完全脫離電腦的環境下上了一堂信息技術課——“搜索算法”。

本節課的內容很簡單，就是猜學號，猜中有獎。隨機抽一個號讓學生猜。

七嘴八舌胡亂猜——隨機搜索。

當有學生順著上一個學號往下的時候，直接獎勵糖果，繼續猜，很快就有學生發現按著學號順序猜不僅快，還能有獎勵，于是自然過渡到線性搜索。

剛才的搜索都是用“=”來判斷的，那么我們能不能嘗試用“<”或“>”來判斷呢？讓小組自己去設計，嘗試用最少的次數完成最快的搜索，引出二分法。學號>30，還是小于<30……再減半。

最后的“散列法”就是將數據按照一定的方法換算成便于查找的關鍵詞，學號就是一種最典型的關鍵詞，學號十位是1還是2，是3還是4，然后在相應關鍵詞列表中再進行后續搜索，學生很快就掌握其精髓。

于是，在多種算法的組合使用下，學生很快指向了筆者初定學號的那個人。

3.反思：真教、真為，回歸信息技術的本原

以學科思維為課程內容設計的主邏輯，具體知識則應以學科思維為中心進行聚類，于是課程框架下的合理規劃和調整就有了依據。

①從“連橫”到“合縱”。在本文中，“連橫”特指按年級、按教材順序教學的方式，而“合縱”則指打亂教材結構的教學再設計。“搜索”2.0到4.0的螺旋遞進上升，則打通了信息素養的達成過程。運用“雙基”基礎，以符合兒童年齡特點的“問題解決”方式，通達“學科思維層”，通俗易懂地將“計算思維”這一核心素養內涵的壁壘提前攻破。回溯“搜索”的幾個版式，將4.0版本中的“搜索算法”作為“搜索”的主邏輯去設計，更為直接地達成了最高級的“學科思維層”目標。

②從基礎到拓展。4.0版本是一堂純粹的信息技術基礎課，同時它也是一堂顛覆傳統的信息技術拓展課。說它是基礎，是因為先有搜索算法后有搜索，而說它是拓展，是因為它將算法還原到搜索過程中去讓學生體驗、感悟、理解、升華，最終實現搜索算法的理解，這樣的信息技術教學有很大的挑戰性，設計上也有很大的難度和不確定性。筆者覺得只有有了思考和專注的過程，才能生發出“感悟”“理解”“升華”等一系列的“學科思維”特性，這才是我們追求的方向。我們要訓練大腦會思考而不是存知識，我們要多培養合作，而不僅僅是競爭。從猜學號開始的隨機搜索到線性搜索，就是一個“分析”的過程，通過“問題解決層”引發認知沖突：怎樣搜索可以更精確地找到學號？這堂課的設計精準定位了教師在教學中的位置，在傳授“搜索算法”這一知識時，主動引導學生進行高階思維，要運用關聯、拓展、遷移等手段幫助學生形成結構化的知識（隨機搜索、線性搜索、二分搜索、散列搜索）。

● 小結

回顧“搜索”，六年磨一課，依托學科核心素養，從量變迭代到質變顛覆，嘗試變革傳統的信息技術教學范式，進而重新理解和設計信息技術課程架構。第一，尋根覓林，只為向思維最深處漫溯。信息技術的根就是算法，掌握了算法，才能將信息技術發展推向更深處。隨著人工智能應用的深入，新的算法正在不斷地創造出來，改變著這個世界。信息技術世界的“算法樹”已經枝繁葉茂，我們在欣賞繁花似錦的同時，需要回溯根本，去看看它是如何攝取養分，衍生出如此多又如此美麗的枝和葉的。第二，只為“深入，并隨著孩子的興趣深入”。1.0版本的導師評語中有這樣一句話：指導一個項目，深入并隨著孩子的興趣深入，是至關重要的。這句話點醒了筆者，讓筆者不斷深入研究學科核心素養。筆者不僅關注學生深度學習的結果，更關注在“社會性情境”下學生“如何進行深度學習”的過程，并把“學科核心素養”作為理論依托，細致入微地探尋促進信息技術課程教學的具體策略，嘗試在過程和方法上拓展、深化。