基于大概念的高中技術課程整合性教學實踐

張祿

【摘 要】隨著有關新課標的頒布，基于大概念對信息技術與通用技術學科進行整合成為可能。在進行跨學科知識整合時，教師可以以跨學科大概念為整合點，并以核心素養設計目標，指向大概念;以核心概念設計內容，分解大概念;以深度學習設計項目，建構大概念;以多元方式設計評價，夯實大概念。

【關鍵詞】大概念;信息技術;通用技術;整合性教學;照明系統;教學案例

【中圖分類號】G434? ?【文獻標識碼】B

【論文編號】1671-7384（2022）07-067-03

2018年，教育部發布了新版普通高中課程標準，其中技術課程（含信息技術和通用技術）標準發生了兩大變化：一是必修學分由原來的8學分降為6學分，二是倡導項目式學習。為適應這些變化，在實際教學中將兩門學科進行整合變得尤為重要。另外，新課標中要求使用大概念統攝各學科課程內容，引領課程與教學改革，強調以學科大概念為核心使課程內容結構化，以促進學科核心素養的落實[1]。

鑒于此，基于大概念對信息技術與通用技術進行整合，使技術課程擺脫當前的教改困境成為一種可能。下面，筆者以“樓道照明系統”單元設計為例，談談如何基于大概念開展高中技術課程的整合性教學實踐。

跨學科大概念：課程整合的關鍵點

大概念是基于事實基礎上抽象出來的深層次的、可遷移的概念，它是一種相對上位的概念，表現出一定的層次性，包括跨學科大概念和學科大概念[2]。就高中技術課程而言，跨學科大概念主要是信息技術和通用技術兩門學科共性的或交叉的概念，具有一定的綜合性與普適性。顯然，跨學科大概念是實現信息技術與通用技術課程整合的關鍵。那么，如何找到跨學科大概念呢？筆者認為，學科大概念源于課標和教材，可以對課標和教材中涉及的相關概念和知識內容進行解構與重構，找出學科大概念中可以整合的點，從而確定跨學科大概念。

例如，信息技術課標中直接給出了四個學科大概念，即數據、算法、信息系統和信息社會;通用技術課標在“技術與設計2”的內容結構中也有涉及類似的學科大概念，即結構、流程、系統、控制。通過進一步比較研究發現，可以用“控制系統”作為跨學科大概念來統攝“信息系統”與“控制”，如圖1所示。

在實施技術課程整合性教學實踐中，將跨學科大概念作為基礎，可以從目標、內容、項目、評價四個方面展開大單元的設計與教學。

以核心素養設計目標，指向大概念

單元目標是大概念的具體表述。在整合性教學設計中，教師需要先明確跨學科大概念對應的各學科核心素養，再將其轉化為可操作、可評價的學習目標。在以“控制系統”為跨學科大概念的“樓道照明系統”單元中，對應的信息技術學科核心素養及其描述為：能夠根據問題解決的需要，有意識地尋求恰當的方式獲取與處理信息（信息意識），了解常見的傳感與控制機制，理解軟件在信息系統中的作用（計算思維），認識信息系統的優勢和局限性，能構建簡單的信息系統，積極利用各種信息系統促進學習與發展（數字化學習與創新）。

通用技術學科核心素養及其描述為：形成人工世界和人技關系的基本觀念，形成技術的安全和責任意識、生態文明和環保意識（技術意識），能運用系統分析的方法進行要素分析、整體規劃，并運用模擬和簡易建模等方法進行設計，能領悟控制的基本思想和方法并加以運用（工程思維），通過收集相關信息并進行綜合分析，提出符合設計原則并具有一定創造性的構思方案（創新設計），能獨立完成產品的成型制作、裝配及測試，具有較強的動手實踐與創造能力（物化能力）。

根據以上核心素養要求，“樓道照明系統”的單元目標具體設計如下。

通過模擬樓道照明系統的設計與開發過程，理解信息系統中信息輸入、處理、控制、存儲和輸出的作用，理解信息系統的構成與基本工作過程。

通過對樓道照明系統的分析，能認識到信息系統在社會應用中的優勢及局限性。

通過小組合作，能夠從功能（物）、安全（人）、環保（環境）等方面對樓道照明系統的設計進行綜合分析，提出具有一定創造性的構思方案，并進行技術探究的實踐操作。

通過實現控制系統的構思方案，鍛煉動手實踐與創造能力。

以核心概念設計內容，分解大概念

跨學科大概念不僅具有高度的抽象性和概括性，還具有跨越學科的綜合性，為此，需要將大概念分解成下位概念，以幫助學生理解、掌握和綜合運用。“樓道照明系統”中，將“控制系統”分解為信息系統的功能、信息系統的工作過程、控制的方式、控制系統的分類四個核心概念，在此基礎上，進一步梳理，具體涉及如下主要內容。

信息系統具有輸入、處理、控制、存儲和輸出五個基本功能，其基本工作過程為采集數據（輸入）、操作和存儲數據（處理）、做出反應（輸出）。

控制系統的運行分為人工控制方式和自動控制方式，從工作過程上分為開環控制系統和閉環控制系統。

教師在提煉出主要內容之后，需要對其進行重新組織，建立內部關聯，形成跨學科大概念下的內容體系，以實現學科之間的深度融合。對于控制系統進行分析，其涵蓋范圍是大于信息系統的，即信息系統是控制系統的一部分，信息系統具有控制系統的典型特征，包括人工控制和自動控制方式，也可分為開環控制系統和閉環控制系統。基于核心概念設計的內容體系如圖2所示。

以深度學習設計項目，建構大概念

隨著新課標的頒布，項目式學習在高中技術課程的實踐中也越來越受到重視，但仍然存在淺層化問題，只注重做，而忽略了學與思，很難促進學生知識的建構。因此，從“做中學”的角度來看，以深度學習設計跨學科整合的項目，對于學生建構大概念是十分有必要的。筆者認為，以“情境—任務—活動—問題”為主線設計項目，能夠達到深度學習的效果，有助于促進學生對知識的掌握和大概念的建構。以深度學習設計項目時，項目中各要素的設計要求如下。

情境作為教學設計的基礎，應該是生活中真實存在的，尤其要貼近學生實際，導向生活中真實問題的解決，以引起學生的共鳴，激發內部學習動機。在“樓道照明系統”單元中，課前請幾位學生到走廊里實地探索樓道燈的使用，并拍成短視頻，作為項目導入的情境，能夠有效促進學生快捷地發現并分析問題。

任務作為項目學習的中心，發揮著任務驅動的作用，“任務群+任務單”的組合形式更有利于學生的深度學習。任務群是對學習項目的分解，是對學習活動的整合，是有著嚴密的邏輯結構和知識層級的任務集合;任務單是學生學習的腳手架，輔助學生總結知識中的規律并完成學習任務。

“樓道照明系統”單元設計的任務群包括組建人工控制的樓道照明系統、組建自動控制的樓道照明系統、組建開環控制的樓道照明系統、組建閉環控制的樓道照明系統4個任務，每個任務中配有相應的任務單。例如，為引導學生歸納信息系統的工作過程并分析信息系統在社會應用中的優勢及局限性，組建人工控制的樓道照明系統的任務單設計，如圖3所示。

在這個過程中，活動作為任務完成的形式，提供了線性的任務完成流程，指明了任務中每個環節需要開展的具體工作。

問題作為課堂教學的線索，需要教師精心設計層層遞進的問題串，啟發學生積極思考。例如，在總結信息系統的工作過程時，教師提出了這樣的一系列問題，“你們組設計的樓道照明系統是如何將外界信息轉化為計算機可處理的數據的？”“數據是如何輸出的？”“數據經過了哪些處理？”由此引導學生聯想到信息系統中對數據的輸入、處理與輸出，甚至是反饋等內容。

值得注意的是，在“樓道照明系統”項目中借鑒了逆向工程教學模式的實施過程：試用與感知、分解與觀察、還原與測試（要素增減與測試）、評價與總結[3]。引導學生在解構復原中理解信息系統（樓道照明系統）的工作過程，在增減要素的微創新中實現信息系統（樓道照明系統）的創新設計。

以多元方式設計評價，夯實大概念

在跨學科的項目式學習中，多元評價方式對夯實大概念的意義非凡，評價時可以考慮以下幾點建議。

第一，以核心概念作為評價要點。核心概念是大概念的基礎，是評價的重要依據。例如，設計的樓道照明系統是否遵循了信息系統的基本工作過程，是否實現了信息系統的基本功能，是否符合閉環控制系統的要求。

第二，過程性評價和總結性評價并重。項目式學習既要關注學生最終作品的完成情況，也要評價設計和制作過程。例如，樓道照明系統是否實現了設計要求，是否遵循了設計的一般過程和一般原則。另外，也可以利用電子作品檔案袋、學習平臺記錄表等信息技術手段對學生學習過程進行評價。

第三，堅持自評和互評相結合。自評是對自己設計過程和最終作品的評價和反思，比如你的樓道照明系統設計的優點和缺點分別是什么。互評則是相互學習的過程，互評時可以先請學生展示自己的作品，分享設計與制作的過程，方便他人從過程與結果等多角度進行評價，以實現反思與互學的最佳效果。

注：本文系江蘇省教育科學“十三五”規劃課題“江蘇省高中STEM教育基地實驗項目的設計與實踐研究”（課題編號：C-a/2018/02/19）、江蘇省教育科學“十三五”規劃課題“基于計算思維的高中生設計與智造項目化實踐研究”（課題編號：D/2020/02/283）及2019年度江蘇省基礎教育前瞻性教學改革實驗項目“設計與智造：統整理念下高中生學習方式的變革”的階段性研究成果

參考文獻

中華人民共和國教育部. 普通高中課程方案（2017年版）[M]. 北京： 人民教育出版社， 2018.

林恩·埃里克森，洛伊斯·蘭寧著;魯效孔譯. 以概念為本的課程與教學： 培養核心素養的絕佳實踐[M].? 上海： 華東師范大學出版社，2018.

康斯雅，鐘柏昌. 機器人教育中的逆向工程教學模式構建[J]. 現代遠程教育研究，2019，31（4）： 56-64.