小學低學段信息科技課程設計的三重進階

張懿 張征 李俊鋒

摘要 信息科技課程對提升學生數字素養與技能、提高未來公民的關鍵核心技術自主可控意識、樹立總體國家安全觀具有深遠意義。依據學習進階理論設計小學信息科技課程，上起核心素養，下至課程實施，都要遵循三重進階：宏觀上，基于學科核心素養學段特征進行單元設計；中觀上，基于單元整體教學進行課時設計；微觀上，基于課時內數字化場景變式進行問題設計。

關? 鍵? 詞 信息科技；核心素養；課程設計；可視化編程

引用格式 張懿，張征，李俊鋒.小學低學段信息科技課程設計的三重進階[J].教學與管理，2024（17）：60-62+67.

在全球數字經濟飛躍發展的時代背景下，信息科技課程肩負著為未來公民數字素養與技能奠基的歷史使命。2022年4月，信息科技首次被獨立列入國家課程，《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“課程標準”）錨定提升學生數字素養與技能的目標，明確提出提升信息意識、促進計算思維發展、培養數字化學習與創新能力、形成信息社會責任四個維度的學科核心素養，并要求合理設計課程內容[1]。

學習進階理論能從學生認知發展的角度搭建起學習研究、課程設計、教學實踐之間的橋梁，為小學信息科技課程的設計提供重要的理論依據。以全面培育核心素養為目標遵循，課程標準提出了數據、算法、網絡、信息處理、信息安全、人工智能六條學科邏輯主線，并以核心素養學段特征為基礎，為每個學段設計了不同認知深度的內容模塊和跨學科主題，讓不同學段的學生在相應程度上經歷完整的六條邏輯主線的學習[2]。信息科技課程設計應以此為依據，根據學科邏輯組織結構緊密、前后關聯的課程內容。具體到每條邏輯主線，應當貫徹學習進階理論，關注學段之間、學年之間、單元之間、課時之間的縱向關聯，基于學生的認知水平和知識經驗，圍繞宏觀進階、中觀進階、微觀進階三個層次安排學習進階，建立有序、遞進的課程內容[3]。

一、宏觀：基于學科核心素養學段特征進行單元設計

課程標準立足學生信息科技核心素養的發展，針對義務教育階段所包含的4個學段，分別制定了課程目標，整體刻畫了核心素養的各學段特征，學段特征能為課程設計提供宏觀上的實踐標準。譬如，第一、二學段要注重學生的生活體驗和簡單的動手實踐，為第三學段初步學習基本概念和原理、體驗概念和原理的應用、嘗試解決一些簡單的問題打下基礎。參照學段特征建立課程的進階，更便于從“教—學—評”一致性的視角合理設計學段內與學段間的課程，整體、系統地建立核心素養與課程內容的關聯。

小學低學段（1～2年級）各維度核心素養的特征表述中，“計算思維”最能體現信息科技學科屬性，下文以圍繞“計算思維”設計單元進階為例進行論述。如表1所示，課程標準中關于“計算思維”的描述包括3點內容，結合學科屬性進行分析，主要可以提煉得出“問題意識”“興趣培養”“可視化圖符”等8個關鍵要素。這8個關鍵要素能從整體上概括出小學低學段信息科技課程在培養學生計算思維時的著力點和落腳點。

對關鍵要素進行分類和重組，能指明課程設計的圖譜：從具體的數字化情境入手，引導學生發現并提出問題，在利用具有可視化圖符的數字設備解決問題的過程中，學習、理解相應的操作技能和科學原理，在實踐中培養興趣，理解信息科技對人類生產生活的影響，并樂于參與信息科技實踐體驗。

近些年，將學習進階理論應用于課程設計呈現為兩種較為成熟的課程表現模式，分別為：用進階矩陣和進階關系圖來刻畫學習內容的發展脈絡、用逐級精深的表現期望來提出進階發展要求[4]。用進階矩陣來刻畫低學段計算思維學習內容的發展脈絡，可以按照任務分析法將上述圖譜分解為連續的小步子，并將信息意識、數字化學習與創新、信息社會責任等學科核心素養和數據、算法、網絡、信息處理等多模塊內容滲透、整合，形成學科屬性明顯、各維度核心素養協調發展的，聚焦“計算思維”的單元課程進階設計概要（見表2）。

學段 單元主題 單元課程進階設計概要

低學段（1～2年級） 小鯨寶“亮”起來 選用make U智能積木小鯨寶為數字設備，通過實踐體驗初步接觸數字化場景，認識基本的組成元件，學習基本的開關機動作規范與操作流程，約定小組協作實踐的規則與秩序，知道可視化圖符與色彩可以蘊含及傳遞信息，理解不同顏色指示燈所表達的數字化信息，知道數據無處不在，產生參與數字化場景體驗的興趣

小鯨寶“動”起來 理解前進、后退、左轉、數字等指令卡的可視化圖符表征含義，熟練掌握順序語句的算法規則，理解數字編碼是保證信息秩序的科學基礎，理解并認同數字化的問題解決方式要基于一定的規范和流程，能通過編程解決簡單的數字化場景問題

小鯨寶“變”起來 借助直升機、環形燈、超聲波探測儀、音響等實際技術物的情境實踐，認識電機正轉、燈光顏色控制、超聲波感應器、模擬動物叫聲等元件及指令卡，通過循環語句、條件語句等不同算法解決數字化場景問題，了解編碼長度與所含信息量之間的關系，樂于自創數字化場景進行搭建編程，理解協同創新的價值

二、中觀：基于單元整體教學進行課時設計

單元是課程設計的中觀單位。以單元形式結構化設計課時內容，能更好地體現信息科技核心素養發展的連貫性和綜合性，全周期考查和反饋學生在信息科技實踐中的核心素養發展過程，有利于學生將各個課時中零散的技術或思維通過能夠反映信息科技課程的本質性問題關聯起來，進而在學科邏輯、學習邏輯、實踐邏輯、學習者邏輯之間建立起有意義的連接，最終實現以學科課程促進學習者的發展。

信息科技主要研究的是以數字形式表達的信息及其應用中的科學原理、思維方法、處理過程和工程實現，區別于信息技術課程，迭代后的信息科技課程要更加凸顯科學與技術并重的實踐性學科屬性，強調學生在實踐中既鍛煉基本技能，又理解相關的科學原理[5]。單元課程設計中，教師要以具體的素養目標分析為前提，在學段的內容模塊中進一步細化主題化的教學單元，從單元整體視角為各類課時匹配適切的教學組織形式與實踐層次，確保單元教學不僅關注數字技術的處理過程和工程實現，還要關注數字素養在解決生活與學習問題時所蘊含的科學原理和技術工程思維方式。

以“小鯨寶‘變起來”單元為例，單元課程內容以直觀的小鯨寶外觀結構變化整合內隱的進階素養目標，串聯起單元內三個部分的7課時內容。其中，前4課組成第一部分，以小鯨寶外觀結構的變化為主線，借助直升機、環形燈、超聲波探測儀、音響等實際技術物依次指導學生認識電機正轉、燈光顏色控制、超聲波感應器、模擬動物叫聲等元件及指令卡，注重對指令卡功能及算法規則的理解和應用，進一步體驗過程與控制的數字化場景。本部分要以細致、分步、講練結合的教師指導確保夯實技術與思維基礎，以講授與體驗相結合的方式組織教學最為適宜。第5至6課是對前4課內容的綜合應用，數字化場景逐漸由簡單到復雜、由單一到綜合，注重搭建編程的過程性實踐體驗，引導學生參照設計圖紙全面改變小鯨寶的外觀結構，并在具體的技術物中抽象出與相關編程元件或指令卡相對應的結構功能或科學原理，將電機正轉、超聲波感應器等元件及指令卡應用于新的數字化場景問題中。學生搭建編程的過程中，教師要輔以適時的引導，這樣的設計將教師作為學生技術實現的外腦，在學生的嘗試性應用中以咨詢方或智庫的身份提供支持。從第一部分到第二部分，表面上是學生認知層次從學習、理解到應用的進階，深層次上，還有重演技術與工程開發實踐過程，經歷從被動接受到主動開發、借助第三方咨詢進行完善的工程思維進階。第7課“鯨寶隨心變”鼓勵學生以前幾課的學習為基礎，全面改變小鯨寶的外觀形態，與小組成員協同設計并自擬數字化問題情境，支持學生在數字化場景中進行自我規劃、自我管理和自我評價，學生基于自主性實踐成果進行創意分享，逐步形成應用信息科技進行合作的意識。

三、微觀：基于課時內數字化場景變式進行問題設計

課時是課程設計與實施的最小單位，任何素養目標的達成都要以具體的課時教學為數字化學習載體，對處于具體運算階段的低學段學生而言，課時內的可視化數字化場景問題進階是課程設計中最微觀的“精密組織”。課時課程的設計中，應采取“動手做”“玩中學”的教學方式，為學生提供經歷完整問題解決過程的機會。從數字化場景出發，激勵學生主動發現問題、提出問題，探究現象的科學本質，設計解決方案，利用技術開展探究實踐、交流探究結果，讓學生的信息科技課程核心素養得到全面且均衡的發展。

以make U智能積木編程為例，在學習“循環語句”之前，學生已經熟練掌握了前進、后退、左轉、右轉、參數卡等常用指令卡的指令動作與順序語句的算法規則，并能利用順序語句解決基本的數字化場景問題。為了引導學生進一步學習循環語句，理解循環語句的內涵及算法規則，教師在“循環語句”一課的導入環節直接出示數字化場景問題1：請用順序語句編程，實現小鯨寶從地圖上的家（A點）運動到學校（B點）。在解決問題1的過程中，學生很容易發現，如用順序語句解決，程序中會多次用到“前進”和“右轉”指令卡，不僅麻煩，“前進”和“右轉”指令卡的數量也不夠，一次性完成編程任務是無法實現的。因此，就會產生用新的方法（算法）解決問題的需求。這時，教師適時指出，能重復執行某一任務的語句就是循環語句，并指導學生認識循環語句指令卡，利用循環語句完成數字化場景問題2，再次解決小鯨寶從地圖上的家運動到學校的編程問題。學生初步學習循環語句的算法規則后，教師通過變式呈現第3個數字化場景：請用循環語句編程，實現小鯨寶從地圖上的家運動到公園（C點）。將數字化場景問題2和3進行去情境分析，學生可以發現，數字化場景問題3中的編程任務由兩個循環語句組成，且第一個循環語句每次要前進兩步再右轉，那么，循環語句中的“前進兩步”與順序語句中的“前進兩步”語法規則是否一致？“前進兩步”中的參數指令卡“2”與“重復執行三次”中的參數卡“3”在語法規則上有什么異同？這樣的思考將引導學生帶著問題進一步參與實踐體驗，同時促進學生更好地理解和掌握循環語句的語法規則，不斷完善對循環語句算法規則的認識，遷移解決數字化場景問題4。

對本課的數字化場景問題進行分析可知，從問題1到問題2，指向的是用不同編程語句解決同一數字化場景問題的方法進階，學生可以在編程體驗中體會到，在解決重復執行的編程問題時，循環語句比順序語句更加高效，理解不同算法在功能和特點上的差別；從問題2到問題3，表面上是編程任務的復雜化，實質是在引導學生發現和理解循環語句中數字參數卡的使用規則，體現科學原理的進階；從問題3到問題4，由變式體驗走向綜合實踐，引導學生基于協作研討的標準對小鯨寶的行進路線進行自主分段和組合，理解系統實現中過程與控制的原理、局部與整體的關系，知道生活中涉及過程與控制的系統廣泛存在，可以將龐大的系統問題分解為連續的小問題進行解決。數字化場景問題4是對本課課時層面的小結，更是為單元中下一課時的學習與判斷奠定了基礎。

從學生的素養發展來看，信息科技課程在培育學生學科核心素養方面的作用是其他學科不可替代的，尤其是計算思維的完整構建和應用遷移，對人終身發展的積極影響不容小視。以學習進階理論指導小學信息科技課程設計，能更好實現課程內容自上而下、由頂層設計到精細組織的連續性、貫通式進階，從單元進階、課時進階到課時內的問題進階，課程進階脈絡清晰、逐級精深，能極大拉進學科核心素養的“天氣”與課程設計與實施的“地氣”之間的距離，更好地發揮信息科技學科之于學生發展和社會發展的獨特學科育人價值。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部.義務教育信息科技課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022：4-6.

[2] 吳砥，郭慶，李環，等.義務教育信息科技課程核心素養的內涵解析、價值定位與培養策略[J].課程·教材·教法，2023，43（03）：146-153.

[3] 張懿，郭淑瓊.小學低年級信息科技課程開發與實施的邏輯理路[J].教學與管理，2023（29）：22-24.

[4] 姚建欣，郭玉英.學習進階：素養的凝練與范式的演變[J].教育科學，2018，34（04）：30-35.

[5] 任友群，黃榮懷，熊璋.從信息技術到信息科技——關于《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》的對話[J].課程·教材·教法，2022，42（12）：21-31.

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