大概念視域下初中信息科技單元項目學習設計策略

張丹

【摘 要】以大概念統整、項目化學習為載體的學科項目化學習，是課堂教學培養學生核心素養的重要方式。本文以“物聯網”單元項目學習設計為例，從梳理單元內容、確定單元目標、明確單元主題、構建單元活動和設計單元評價五個方面闡述大概念視域下的初中信息科技單元項目學習設計策略。

【關鍵詞】大概念；核心概念；單元項目學習；初中信息科技；物聯網

【中圖分類號】G434? ?【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2023）01-059-04

2022年4月，《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》發布，提出信息科技課程目標要圍繞核心素養，體現課程性質，反映課程理念。課程要圍繞數據、算法、網絡、信息處理、信息安全、人工智能六條邏輯主線組織設計內容。素養導向是讓學生學會運用專家思維解決現實世界的問題，大概念是專家思維的典型特征，專家的知識是通過大概念來組織的。浙江省初中信息技術2020版新修訂教材（以下簡稱“2020版教材”）就是以核心素養為培養目標，每個單元指向相應的學科大概念和邏輯主線，并吸納學科領域的前沿成果，構建了新的學習內容，改善了以往的教學方式無法完全適應當前核心素養培養需求的問題。

大概念視域下的信息科技單元項目學習可以為信息科技學科知識構建與遷移提供獨特的、不同于傳統學科教學方式的“養分”。通過創設有信息科技“學科學習含金量”的學習活動，讓學生在項目支撐的學科實踐中引發高質量的學科思考，實現對學科概念有意識地、深思熟慮地遷移，發展學科思維，完成從“學習知識”到培養“核心素養”的轉變。筆者結合2020版教材八年級下冊第二單元“物聯網”，分析大概念視域下的初中信息科技單元項目學習設計策略。

梳理單元內容：構建核心知識，確定單元核心概念

單元內容是搭建項目學習的基礎。初中信息科技的學科概念層級可以表示成一個五層金字塔，最底層（第5層）為具體概念、案例事實、知識和技能，第4層為課概念，第3層為單元概念，第2層為學科概念，第1層為跨學科概念。從底層到頂層，概念數量減少，但統攝范疇增大，解釋力和遷移力增強，更能與學生核心素養培養匹配。從層級關系來看，要保證上位概念的落實需要其下面多個層級概念的整體落實。核心知識是一個知識體系，它從學科概念到單元關鍵概念再到具體知識點，是一個知識網絡，是促進學生發展深度思考和理解能力的基礎。單元核心概念的學習以單元核心知識的學習為基礎。所以單元項目學習設計的起點是確定核心知識是什么，具體包括單元核心概念是什么，通過哪些課時關鍵概念反映出來，在這些關鍵概念下具體概念、案例事實、知識點和技能點是哪些。筆者分以下三個步驟確定“物聯網”單元的核心知識。

1.綜合解讀材料，錨定單元核心概念

信息科技課程標準、教師用書和教材是指導教學的基本依據。通過深入解讀教師用書單元內容介紹和教材的單元導覽，可以得出“物聯網”單元的核心概念為：萬物互聯對社會的影響，認識物理世界與數字世界的關聯。

2.借助思維導圖，梳理關鍵概念和知識點之間關系

2020版教材每課時聚焦的單元核心概念按照理解或操作的先后安排順序，標題體現學科本位性，大部分課時標題即課時關鍵概念。如“物聯網”這個單元的課關鍵概念為物聯網的概念、物聯網在生活中的應用、傳感與識別技術、無線通信技術、控制與反饋，按先后體現了物聯網系統的工作流程。解讀這5個課時的學習內容，參考學習任務和知識點提示，可準確定位課時知識點和技能點。如第7課“傳感與識別”的知識點為傳感器工作原理、常見的傳感器、射頻識別、傳感器的應用和開源硬件；技能點為開源硬件和傳感器等的連接，Python編程中庫引用及模塊導入和代碼實現等。借助思維導圖把“傳感與識別”這些關鍵概念、知識點、技能點整體梳理，相互關系一目了然。

3.尋找上位學科概念，構建核心知識體系

通過參考課標和教材解讀，尋找單元核心概念的上位學科大概念，自下而上構建單元核心知識。通過“物聯網”的學習學生能更好地加深對數據、算法、網絡、信息處理和信息安全這些邏輯主線的認知，進一步完善思維導圖，可完整構建“物聯網”單元的整體核心知識網絡（圖1）。

確定單元目標：運用 KUDB 目標模板，外顯單元核心概念

單元目標指引項目學習的方向。單元核心概念是高度凝練、抽象表達的概念，需將核心概念內涵分解，外顯本質，將其具體可感。單元核心概念可以外顯還原成具體的事實、現象、方法與技能，從不同維度刻畫學生預期學習結果，讓學生明確在項目學習過程中學什么、怎么學和學會什么，使學習目標具象化。

美國認知心理學家安德森在其專著《認知心理學及其啟示》（人民郵電出版社2012年1月）中提出了比較經典的知識分類框架：事實性知識、概念性知識、程序性知識和元認知知識。運用KUDB 目標設計模板，聚焦單元概念可以幫助我們清晰刻畫這四類目標。K（Know）：學生知道什么？指學生應該知道的事實性知識，包括知識片段或結論性的知識。U（Understand）：學生理解什么？指學生應該理解的概念性知識，包括知識與知識之間關系。D（Do）：學生會做什么？指學生應該掌握的程序性知識，包括一些方法技能和核心任務。B（Be）：學生希望什么？指學生應該掌握的元認知知識，包括自我反思與情感體驗。運用KUDB目標模板，“物聯網”單元的學習目標設計如下。

Know：物聯網概念、特征和架構，物聯網應用，傳感與識別技術，無線通信技術，控制與反饋技術。

Understand：理解物聯網發展對學習、工作、生活的影響與價值，理解物理世界與數字世界的關聯。

Do：掌握物聯網的基本設計與基本操作（連接硬件、獲取傳感器數據、無線鏈接、編寫代碼），基于現實生活中的需求利用開源硬件實現智能創意。

Be：在學習中反思，在實踐中總結，充分體驗物聯網應用，積累物聯網架構經驗，建構新概念“物聯網”，提升計算思維和數字化學習與創新等核心素養。

明確單元主題：設計驅動性問題，活化單元核心概念

單元主題決定項目學習的參與度。項目學習通過問題引發學生對概念的思考和探索。單元核心概念和核心知識需要設計者提出單元的本質問題，而本質問題有時比較抽象和龐大，特定年齡的學生難以接受，要將其轉化為驅動性問題，以便更好地激發學生投入思考。好的驅動性問題需能引發高階思維，并能提供問題化的組織結構，為信息和內容提供有意義的目的，活化單元概念，它應有如下特征：真實性、趣味性、挑戰性、代入感、開放性和不確定性等。

將單元核心概念轉化為驅動性問題可分成四步：一是根據單元核心概念確定本質問題；二是結合學生生活和學習事例創設情境；三是確定最終呈現的項目公開成果和評價標準；四是形成驅動性問題。

根據“物聯網”單元核心概念，確定單元本質問題為物聯網的發展對學習、工作和生活有哪些影響？如何實現物理世界與數字世界的關聯？本質問題涉及衣食住行各方面，范圍面很廣，筆者先縮小研究范圍，聚焦到學生感興趣的“食”這一方面做深入探究，本質問題聚焦為：物聯網對農業生產有哪些影響？項目成果與評價設計如下。

個人成果：智慧農場其中一個智能模塊的設計與制作，學生完成小報告“物聯網的未來創想”并口頭演講。評價學生的知識和能力為物理網的特征與架構、傳感與識別技術、無線通信技術、控制與反饋、小報告的撰寫能力、口頭演講能力。

團隊成果：學生對智慧農場進行設計制作并解說演示，舉辦關于“物聯網與社會”的主題交流會。評價學生的知識和能力為物聯網系統設計、搭建與實施能力、物聯網的概念、物聯網對社會的影響、物聯世界與數字世界的關聯、口頭演講能力。

成果公開方式為網絡發布、成果展等，召開“智慧農場”微型發布會，學生帶著作品及產品展板，進行產品介紹與演示，有條件可邀請專業團隊參與。

基于前三個步驟設計驅動性問題如下：萬物互聯時代，物聯網正多方面改變著我們的學習、工作和生活。本月我們實地參觀考察了農業園，發現目前的傳統農業存在諸多弊端。面對這些弊端，作為農業園設計師，你能構建一個現代化“智慧農場”，提升農業生產效率嗎？

這樣的驅動性問題很有意思?！皩嵉貐⒂^考察農業園”能讓學生真實體驗傳統農業場景，感受傳統農業弊端?！白鳛檗r業園設計師”讓學生有足夠的參與感?！皹嫿ㄒ粋€現代化智慧農場”既具有開放性、不確定性，更具有挑戰性，更重要的是它指向核心知識和核心概念。該項目公開成果和評價設計不只是簡單地收集信息和設計制作作品，它既對項目實物作品評價，更聚焦學生對關鍵概念的深刻理解。

構建單元活動：聚焦“1+X”問題支架，建構單元核心概念

單元活動保證項目學習的落實度。項目學習活動通常會根據階段和環節的先后順序分項目子任務逐步推進。在項目推進過程中，有力的問題支架設計尤為重要，它可以有效保證單元項目目標精準轉化為單元學習活動，讓緊緊圍繞單元核心概念的高質量的深度學習探究在項目推進過程中真正得以持續地發生。

以核心概念問題為錨點和出發點，按問題的統攝性程度和卷入學習的深度從高到低，沿著基本問題-引導性問題-內容問題，設計遞進式問題串，以“1+X”問題支架將“知道什么”“理解什么”“能做什么”和“希望什么”聯系起來，引導學生在真實的項目任務和學科思維、知識、技能、工具之間不斷地建立起關聯，形成基于真實任務的學習場，促進深度學習，從而支撐單元核心概念建構的過程（表1）。該問題支架用驅動性問題將單元核心概念蘊含在真實的任務驅動中，循序漸進的子問題串將單元核心概念逐步細化，具體化為一個個實操性很強的小任務，推進高質量深度學習活動的持續發生。

聚焦“1+X”問題支架，結合項目學習的基本流程，在不增加課時的基礎上，精準構建了以下“物聯網”單元學習活動：農場調研（課外）、智慧農場項目設計與規劃（1課時）、實現光照系統子功能（3課時）、實現其他子功能（1課時）、項目成果展示（1課時）。

學生完整體驗智慧農場項目的全過程，并反思與遷移，嘗試“吃穿住行”主題中其它物聯網作品設計或制作。教材中每課的學習內容滲透在項目完成的過程中，學生在項目完成后獲得對單元關鍵概念的深刻理解。

設計單元評價：運用表現性評價，保證素養目標達成

單元評價保障項目學習的完成程度。大概念的教學要真正落到實處，必須借助評價予以保證?；诖蟾拍畹膯卧虒W的素養目標由素養、大概念、情感維度目標、認知維度目標（高階認知、低階認知、元認知）和技能維度目標（復合技能、單一技能）等構成。

素養目標有高階性和多樣化的特點。因此評價要最終指向考量學生是否在一個真實性情境中解決問題，教師需采用長周期、持續性、多種評價相結合的方式，讓連續的表現性評價貫穿項目始終。

單元的表現性評價可通過與單元教學目標、教學過程、教學成果融合，讓核心知識、主要的高階認知策略、重要的學習實踐在評價中體現。評價類型可以是形成性評價、終結性評價，還可以是讓學生在學習中學會評價而進行的評價。

評價主體可以是教師、同伴和學生自己。評價的工具和方法可以是紙筆測試、檔案袋、評價量規、自我反思表、同伴評估、公開展覽與匯報等。評價要以終為始，評價先行，關注合作，注重反思提升。

學生在“物聯網”單元項目實施前充分明確公開成果與評價即表現性評價目標。

在實施的每個階段，聚焦表現性評價目標，靈活采用不同的評價工具和方法。比如教師借用貫穿全程的表現性任務“智慧農場”的制作、傳統的紙筆測試等方式充分考察核心知識的掌握程度。

借助PTA（基本要素特征分析）評價量表從項目分析、圖紙設計、模型制作、系統功能、創意美觀、分工合作、產品發布等維度進行細化評分。結合學生自評、小組互評及教師評價，對項目過程表現能力及作品成果進行打分。

最后階段，采用反思表讓學生自我反思評價，從元認知層面，對學科知識、學習方法進行梳理，促進核心概念的再認知、再思考和再建構。通過表現性評價，有利于了解項目目標的達成情況，監測和調整項目學習進程，反饋指導改進教師的教學策略，有效促進項目實施。

實踐證明，實施大概念視域下的初中信息科技項目學習，五個設計維度精準指向單元核心概念的各個建構過程。通過多個單元核心概念的達成推動不同的學科大概念的理解，使六條學科邏輯主線循序漸進和螺旋式發展，讓教師為理解而教，讓學生走向深度學習，發展核心素養，提升數字素養與技能。

注：本文系2021年浙江省教研規劃課題“指向學術性探究的信息技術項目學習實踐研究”（課題編號：G2021278）成果

參考文獻

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[4]徐玲玲，劉微，曹琦. 評價連續體：大概念教學的評價設計[J]. 上海教育科研，2022（1）：22.

作者單位：浙江臺州市椒江區教育教學發展中心