基于單元學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)分析的學(xué)科核心素養(yǎng)培育
——以華東師大版高中信息技術(shù)“數(shù)字化與編碼”單元為例

夏仲文

(上海市閔行區(qū)教育學(xué)院附屬中學(xué)，上海，201199)

素養(yǎng)的發(fā)展是指不同領(lǐng)域的知識結(jié)構(gòu)的發(fā)展及各領(lǐng)域知識結(jié)構(gòu)的復(fù)雜結(jié)合。2018年，教育部頒布了《普通高中課程方案》及各學(xué)科的課程標準，新的課程標準凝練了學(xué)科核心素養(yǎng)。學(xué)科核心素養(yǎng)的培育，需要學(xué)生完成“高水平的、復(fù)雜連接的‘完整’知識結(jié)構(gòu)的建構(gòu)”[1]，體現(xiàn)的是學(xué)生經(jīng)過學(xué)科學(xué)習(xí)之后，具備運用學(xué)科知識、學(xué)科思想與方法，解決學(xué)科問題的能力，并能夠?qū)⑦@種能力遷移到相似的學(xué)科問題情境中，是一種學(xué)科思維過程、學(xué)科思維能力的體現(xiàn)。因此，學(xué)科核心素養(yǎng)的培育，需要將傳統(tǒng)的以課時為主線、以知識學(xué)習(xí)為核心的教學(xué)，變革為以單元內(nèi)容為基本教學(xué)架構(gòu)，以體驗、主動參與、問題解決、能力遷移為主要過程，以培育學(xué)科核心素養(yǎng)為核心的教學(xué)。

一、單元內(nèi)容視角下的教學(xué)

《普通高中信息技術(shù)課程標準(2017年版2020年修訂)》提出了“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”四方面學(xué)科核心素養(yǎng)。[2]在此背景下，高中信息技術(shù)教科書采用“項目活動”方式組織學(xué)習(xí)內(nèi)容。[3]一個項目活動包括較多的學(xué)習(xí)內(nèi)容，因此，教師在日常教學(xué)中，需要將一個項目活動主題的學(xué)習(xí)內(nèi)容，根據(jù)其整體性、關(guān)聯(lián)性和層次性，結(jié)合項目主題的教學(xué)目標、學(xué)科核心素養(yǎng)培育目標，進行梳理、統(tǒng)籌與整合，實施以項目主題統(tǒng)領(lǐng)的單元教學(xué)，真正實現(xiàn)用教材教學(xué)，而不僅僅是教教材。

單元教學(xué)強調(diào)以單元為學(xué)習(xí)單位，整體把握學(xué)習(xí)內(nèi)容，通過主題引領(lǐng)，形成支持學(xué)生深度學(xué)習(xí)的場域。[4]單元教學(xué)需要在綜合考慮單元內(nèi)容、單元教學(xué)目標、單元學(xué)科核心素養(yǎng)培育目標的基礎(chǔ)上，通過整體化的單元教學(xué)架構(gòu)與整合，打破課時教學(xué)的局限，避免單一課時教學(xué)存在的內(nèi)容割裂、碎片化和無序化，幫助學(xué)生建構(gòu)起以單元為主體的知識結(jié)構(gòu)體系，加深學(xué)生對學(xué)科的認識和理解，提升學(xué)生運用學(xué)科知識、學(xué)科思想與方法解決問題的能力。

二、單元學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)的內(nèi)涵與作用

數(shù)據(jù)作為對事物描述的記錄無處不在，且表現(xiàn)出多種形式，同時數(shù)據(jù)也是可以處理的。[3]數(shù)據(jù)是人們提取信息，做出決策的重要依據(jù)。經(jīng)過分析處理的數(shù)據(jù)，其價值會大大增加。單元學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)是學(xué)生在學(xué)習(xí)單元內(nèi)容時產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)，包括學(xué)生的單元學(xué)習(xí)檢測、單元活動參與、單元目標達成度、學(xué)科素養(yǎng)發(fā)展現(xiàn)狀、學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的過程性評價等，是學(xué)生學(xué)科知識掌握程度、學(xué)科能力發(fā)展水平的最直觀反映，能夠客觀評價學(xué)生的學(xué)業(yè)成就表現(xiàn)。

教師通過分析學(xué)生單元學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)，可對學(xué)生單元內(nèi)容知識的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，運用學(xué)科知識解決問題的能力，以及學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展情況，有較全面的了解。為教師開展后續(xù)單元教學(xué)，對學(xué)生實施個性化學(xué)習(xí)指導(dǎo)，幫助學(xué)生完善知識結(jié)構(gòu)，提高學(xué)生運用知識解決問題的能力，提供數(shù)據(jù)支持和決策依據(jù)。

三、單元學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)分析的教學(xué)實踐

(一)“數(shù)字化與編碼”單元簡介與學(xué)習(xí)路徑

1.單元簡介

“數(shù)字化與編碼”是華東師大版《普通高中信息技術(shù)必修1 數(shù)據(jù)與計算》第一章“數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)”的重點內(nèi)容，圍繞學(xué)科大概念“數(shù)據(jù)”展開，包括進位計數(shù)制與進制轉(zhuǎn)換、信息數(shù)字化的概念及過程、編碼的概念與作用、字符編碼、聲音編碼、圖像編碼、數(shù)據(jù)壓縮的基本原理。

“數(shù)字化與編碼”單元的知識是信息技術(shù)學(xué)科的基礎(chǔ)內(nèi)容，既要求學(xué)生掌握學(xué)科知識點，也要求學(xué)生理解知識點背后的學(xué)科原理，并能夠運用知識原理解決實際問題，解釋學(xué)科現(xiàn)象。“數(shù)字化與編碼”單元的知識之間具有較強的邏輯性和相關(guān)性。例如，字符編碼中的ASCII碼和漢字編碼，模擬量與數(shù)字量，聲音編碼和圖像編碼。因此，在教學(xué)中需要注重學(xué)科思想方法、學(xué)科基本原理的滲透與運用。

2.學(xué)習(xí)路徑設(shè)計

“數(shù)字化與編碼”單元的學(xué)習(xí)，需遵循如下的學(xué)習(xí)路徑：“為什么要數(shù)字化”——理解信息數(shù)字化的概念和信息數(shù)字化的意義；“如何數(shù)字化？”以及“為什么要使用計算機進行信息處理”——知道首先要把待處理的信息用二進制數(shù)來表示[3]，引出進位計數(shù)、數(shù)制轉(zhuǎn)換的方法，在探究信息數(shù)字化的活動中，理解文字、聲音和圖像的數(shù)字化過程、編碼原理，以及數(shù)據(jù)壓縮的原理和常用方法。

學(xué)生在完成單元內(nèi)容的學(xué)習(xí)之后，應(yīng)能夠理解信息數(shù)字化的重要性以及數(shù)字化的原理，會運用相關(guān)知識與原理解決實際問題。因此，在單元的課堂教學(xué)活動中，可借助數(shù)字化工具，通過單元實踐活動的體驗、探究、匯報展示，理解字符、聲音、圖像編碼、數(shù)據(jù)壓縮的原理與方法。本單元注重學(xué)生對信息技術(shù)學(xué)科原理的理解，學(xué)科思維方法的運用，在問題思考與活動體驗中，經(jīng)歷分析問題、解決問題，能力遷移的學(xué)習(xí)過程，培育學(xué)科素養(yǎng)。

(二)“數(shù)字化與編碼”單元學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)的采集與分析

1.“數(shù)字化與編碼”單元學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)的采集

單元學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)的采集利用融入教師日常教學(xué)中的極課大數(shù)據(jù)平臺來實施。[5]根據(jù)單元教學(xué)目標、教學(xué)內(nèi)容，圍繞單元的學(xué)科核心概念、重難點知識、素養(yǎng)目標做好規(guī)劃，明確需要采集的數(shù)據(jù)。如單元內(nèi)容的預(yù)習(xí)數(shù)據(jù)、課堂教學(xué)的過程性數(shù)據(jù)和總結(jié)性評價數(shù)據(jù)、單元內(nèi)容的階段性檢測評估數(shù)據(jù)。

(1)單元內(nèi)容的預(yù)習(xí)數(shù)據(jù)

《普通高中課程方案(2017年版2020年修訂)》提出，普通高中的培養(yǎng)目標是培養(yǎng)具有科學(xué)文化素養(yǎng)和終身學(xué)習(xí)能力，具有自主發(fā)展能力的學(xué)生。[6]課前預(yù)習(xí)作為課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力具有重要意義。

在實施單元教學(xué)之前，針對本單元的學(xué)科核心概念、知識點、素養(yǎng)目標，設(shè)計學(xué)生單元預(yù)習(xí)單，如表1所示。單元預(yù)習(xí)單包括單元任務(wù)、單元目標(學(xué)科核心素養(yǎng))、單元核心概念、單元核心概念對應(yīng)的知識點。通過對學(xué)生單元預(yù)習(xí)單數(shù)據(jù)的采集與分析，可了解學(xué)生對核心概念與知識點的預(yù)習(xí)情況，為教師開展單元教學(xué)做好準備。

表1 “數(shù)字化與編碼”單元預(yù)習(xí)單

(2)課堂教學(xué)的過程性與總結(jié)性評價數(shù)據(jù)

“數(shù)字化與編碼”單元的項目任務(wù)是：“將學(xué)校館藏的紙質(zhì)校刊制作成電子校刊，感受數(shù)字化的過程，小組合作完成電子校刊的制作。”因此，課堂教學(xué)評價以項目活動的實施為核心，結(jié)合本單元知識點的學(xué)習(xí)過程展開，采用過程性評價和總結(jié)性評價相結(jié)合的評價方式。計數(shù)制、信息數(shù)字化的概念與過程、模擬信號和數(shù)字信號、編碼的概念和作用等較為抽象、重要的概念，采用總結(jié)性評價，檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。數(shù)制轉(zhuǎn)換、字符編碼、聲音編碼、圖像編碼和數(shù)據(jù)壓縮等既有理論，又需要實踐的知識，則采取過程性評價與總結(jié)性評價相結(jié)合的方式進行評價。過程性評價關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的項目活動表現(xiàn)，項目任務(wù)完成情況。過程性評價主要從項目任務(wù)制訂、計劃實施與過程記錄、項目活動成果展示、項目活動反思四個維度進行評價，以聲音編碼為例，如表2所示。

表2 聲音編碼項目活動過程性評價量表

在評價實施過程中，教師依據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)情況，以小組為單位，按照5分、3分、1分三個等級，評價每個小組在各個維度的表現(xiàn)情況。同時，開展學(xué)生的自評和組間互評，以體現(xiàn)評價主體的多元性。通過對單元多個連續(xù)的學(xué)習(xí)活動實施評價，積累單元評價的過程性數(shù)據(jù)，可客觀呈現(xiàn)學(xué)生在本單元的學(xué)習(xí)情況，學(xué)科素養(yǎng)的發(fā)展情況。

總結(jié)性評價是對學(xué)生完成學(xué)習(xí)內(nèi)容的總結(jié)性反饋。[7]在實施總結(jié)性評價時，針對課堂學(xué)習(xí)的知識點，結(jié)合學(xué)科教學(xué)的要求，利用課后練習(xí)進行學(xué)習(xí)效果的總結(jié)性檢測。

(3)單元內(nèi)容的階段性檢測評估數(shù)據(jù)

完成單元內(nèi)容的學(xué)習(xí)任務(wù)后，依據(jù)課程標準、單元項目任務(wù)的目標與素養(yǎng)發(fā)展要求，參考學(xué)業(yè)質(zhì)量水平標準(學(xué)業(yè)水平質(zhì)量是高中畢業(yè)生在本學(xué)科應(yīng)該達到的合格要求[2])，結(jié)合學(xué)業(yè)水平考試的要求，圍繞單元學(xué)科概念、核心知識，設(shè)計與單元內(nèi)容高度關(guān)聯(lián)的問題情境，對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進行階段性檢測。通過階段性檢測，可了解學(xué)生對單元核心概念和知識的掌握情況，運用學(xué)科概念和核心知識解決問題的能力，學(xué)科素養(yǎng)目標的達成度。“數(shù)字化與編碼”單元學(xué)習(xí)效果檢測單，如表3所示。

表3 “數(shù)字化與編碼”單元學(xué)習(xí)效果檢測單

2.“數(shù)字化與編碼”單元學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)分析與教學(xué)

(1)單元內(nèi)容的預(yù)習(xí)數(shù)據(jù)的分析與教學(xué)應(yīng)用

根據(jù)每個班級學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，依據(jù)課程標準和教學(xué)要求，將單元內(nèi)容的知識點分為教師講解型知識、教師組織引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)型知識、學(xué)生同伴互助與自學(xué)型知識三類。

教師講解型知識，即班級學(xué)生選擇“一般、不熟悉和非常不熟悉”的比例達到60%及以上的知識點。教師在課堂上通過講解、演示、實驗等多種教學(xué)手段和方式，將知識點融入單元任務(wù)，完成知識點的學(xué)習(xí)，通過練習(xí)，完成項目任務(wù)、制作作品等方式鞏固所學(xué)的知識。教師組織引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)型知識，即班級學(xué)生選擇“一般、不熟悉和非常不熟悉”的比例在10%—59%的知識點。教師先提出與該類知識相關(guān)的問題或情境，然后組織學(xué)生開展自學(xué)、實踐探究、師生共同討論等多種形式的學(xué)習(xí)，明晰學(xué)科概念，厘清知識之間的關(guān)系。在學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)后，給學(xué)生提供展示學(xué)習(xí)成果的機會，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。學(xué)生同伴互助與自學(xué)型知識，即班級學(xué)生選擇“一般、不熟悉和非常不熟悉”的比例在10%以下的知識點。這類知識點以同伴互助和自學(xué)為主，學(xué)生通過自學(xué)教師事先錄制的微課和學(xué)習(xí)資料完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

將學(xué)科知識進行分類，針對不同的知識類型、學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，開展有針對性的學(xué)習(xí)活動，既提高了學(xué)生的自學(xué)能力，又提高了教師的教學(xué)效率，為拓展學(xué)科知識提供了空間。

(2)課堂教學(xué)的過程性和總結(jié)性評價數(shù)據(jù)的分析與教學(xué)應(yīng)用

利用課堂教學(xué)的過程性評價數(shù)據(jù)，可直觀呈現(xiàn)每個學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，為教師實施個性化的輔導(dǎo)提供了數(shù)據(jù)支撐。通過對班級學(xué)生學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)的加權(quán)處理，制作成班級學(xué)生的學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)雷達圖，能直觀反映每個班級在項目學(xué)習(xí)過程中每個指標的情況，班級與班級之間在每個指標上的差異性，如圖1所示，為不同的班級制訂針對性的班級教學(xué)策略提供了有效的學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)支撐。如(1)班需要在項目活動成果展示上得到更多的指導(dǎo)，可從展示形式、成果梳理、團隊配合等角度切入。(2)班則需要對活動有更深的反思，可提供活動反思腳手架供班級參考。

圖1 班級項目活動過程性評價雷達圖

利用課后檢測練習(xí)，可對學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效果進行總結(jié)性評估。通過對學(xué)生學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)的分析，能明確每個班級的每個學(xué)生對某個知識點的掌握情況，既可幫助教師了解年級、班級層面的學(xué)習(xí)情況，也可針對某些學(xué)生的共同問題實施精準化的輔導(dǎo)。

(3)單元內(nèi)容的階段性評估數(shù)據(jù)的分析與教學(xué)應(yīng)用

通過對學(xué)生單元內(nèi)容的階段性評估數(shù)據(jù)進行分析，可了解學(xué)生對本單元內(nèi)容的整體掌握情況，在具體的情境中運用本單元的知識解決問題的能力提升情況，運用知識解決類似問題的遷移能力的發(fā)展情況。根據(jù)數(shù)據(jù)分析，將學(xué)生的學(xué)習(xí)情況分為良好、需要開展有針對性的輔導(dǎo)兩類，并將兩類學(xué)生組成學(xué)習(xí)互助小組，教師不定期開展評估檢測，對評估檢測獲得通過的小組，給予學(xué)習(xí)互助五角星的獎勵。當(dāng)小組的學(xué)習(xí)互助五角星達到一定的數(shù)量后，可兌換教師的一份小禮品。學(xué)習(xí)互助小組每半學(xué)期重新進行分組和調(diào)整，盡可能提供更多的機會，讓學(xué)生融入不同的學(xué)習(xí)互助小組，促進班級養(yǎng)成良好的學(xué)科學(xué)習(xí)氛圍。

四、教學(xué)啟示與建議

(一)單元視角的學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)分析，有利于學(xué)生學(xué)科知識框架的建構(gòu)

立足于單元內(nèi)容實施的整體教學(xué)，有助于學(xué)生形成對單元知識脈絡(luò)的認識、單元重點內(nèi)容的認知，單元前后內(nèi)容之間的關(guān)系的厘清與整體把握，促使學(xué)生從單元的角度去看待學(xué)科知識，思考學(xué)科單元內(nèi)容之間的關(guān)系，學(xué)科的性質(zhì)、作用與地位，從而為學(xué)生建構(gòu)起以單元內(nèi)容為主線的學(xué)科知識框架，學(xué)會用學(xué)科思維和學(xué)科方法解決學(xué)科問題，奠定良好的基礎(chǔ)。

(二)單元視角的學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)分析，有利于學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培育

學(xué)科核心素養(yǎng)作為學(xué)科育人價值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生在學(xué)科學(xué)習(xí)中逐步形成的正確價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。[2]在學(xué)科教學(xué)中，通過對學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)的分析，讓學(xué)生的知識建構(gòu)過程可視化，能幫助教師精準地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)、單元學(xué)習(xí)中存在的不足、知識框架體系建構(gòu)中存在的漏洞，為教師實施基于理解、體驗參與、問題解決、遷移應(yīng)用的課堂教學(xué)提供了著力點。為將學(xué)科知識的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向?qū)W科思維的培養(yǎng)、學(xué)科核心素養(yǎng)的培育的學(xué)習(xí)，提供了可能。

(三)單元視角的學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)分析，深度和廣度需要進一步拓展

本文以單元教學(xué)的視角為切入點，以過程性評價數(shù)據(jù)和總結(jié)性評價數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，開展學(xué)生學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)分析的教學(xué)實踐，但是，學(xué)生的學(xué)習(xí)是一個主動建構(gòu)知識的過程，是一個認知、體驗、主動參與、問題解決的過程。因此，學(xué)生的學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)類型是多樣的，既有課堂學(xué)習(xí)的過程性、總結(jié)性學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)，更有師生交互、生生交互時的情感、心理活動、思維過程的數(shù)據(jù)，這是更需要關(guān)注和研究的領(lǐng)域。囿于現(xiàn)實條件，未能對這些數(shù)據(jù)進行采集和分析，因此，在今后的教育實踐中，若能采集上述數(shù)據(jù)，可進一步拓展學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)分析的深度和廣度，也更有助于了解學(xué)生學(xué)習(xí)的本質(zhì)與過程，落實學(xué)科核心素養(yǎng)的培育，更好地完成為黨育人、為國育才的教育目標和使命。