基于核心素養的信息技術大單元教學探究

摘 要：新課標提出重視以學科大概念為核心，使課程內容結構化，以主題為引領，使課程內容情境化，促進學科核心素養的落實。文章嘗試探究大單元教學理念，以真實情境化案例——停車場管理系統為例，從提取大概念、明確目標、創設情境、設計問題鏈、設計任務群幾個方面探索大單元教學具體實施途徑。

關鍵詞：大單元教學；核心素養；高中信息技術

中圖分類號：G202 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8918（2024）44-0114-04

《中國教育現代化2035》提出圍繞學生發展加強核心素養培養，科學規劃、合理設置基本課程，依據各科課程標準，設計各學段、各學科的教學基本內容，促進教學內容的縱向銜接和橫向配合，創新教學形式，探索開發以核心素養、綜合能力發展為要的主題學習課程。而《普通高中信息技術課程標準（2017年版2020年修訂）》中也提出重視以學科大概念為核心，使課程內容結構化，以主題為引領，使課程內容情境化，促進學科核心素養的落實?；诖耍嫦蚝诵乃仞B導向的信息技術教學設計可嘗試打破傳統單元單位，以大概念凝聚相應知識點，通過大單元設計對原單元內容進行重組，生成網狀結構化的知識點分布，再將學習內容重新組合為一個整體。這樣的單元教學使得學生的學習更加深入、更具遷移性，幫助學生像學科專家一樣思考和表達，形成學科觀念。探索大概念統領的大單元教學，促進核心素養有效落實，助推課堂教學變革。

一、 大單元教學設計的理念

傳統單元教學按照單元章節按部就班，知識點覆蓋全面，但是知識點之間的關聯相對較弱。學生在面對真實情境問題時，缺乏從宏觀層面對問題進行全面、整體的認識、分析、把控，缺少對相關知識點進行有意義聯結，難以提升思維能力。新課程理念倡導以解決真實情境問題為導向的學習活動，而大單元教學的項目主題學習能夠幫助其在現實學習活動中提高信息敏感度，主動將問題求解與信息技術進行關聯。

（一）以大概念推進結構化學習

以大概念推進結構化學習，最早可追溯至布魯納主張的“利用一般觀念學習事物之間的關聯”的結構主義思潮。大單元教學以大概念為支點。通過構建學科大概念體系，建立跨單元的連接；在微觀層面，推進到具體單元再逐層將大概念分解，形成概念群，建立結構化的知識體系。大概念模型期望將學科基本內容與結構化學習建立牢固關系，鼓勵每一位學習者形成自己的理解模式。

在數字時代，知識點相對龐雜，而大概念模型的可視化表達，可將零散的單一知識點重新組織，繪制成網狀的結構化分布。進而延展到學科方法和活動經驗的結構化。在具體的信息技術教學過程中，通過分級的多層多類大概念模型，串聯各個單元的邏輯關系，促進核心素養的養成。

（二）以大概念打通遷移路徑

遷移分為低通路遷移和高通路遷移。低通路遷移是指技能、方法的簡單遷移，新舊任務相似度較高，而高通路遷移則是指需要將習得的知識進行抽象概括，形成自己的知識結構，在新情境中進行重組和整合，并能用之解決問題。大概念有助于促進學生超越事實性的思考，并進行跨時間、跨情境的遷移，發現新舊知識之間的聯系，并為終身學習提供大腦圖式。大單元教學中的情境加強了知識與具體的情境的連接，促進了復雜情境中的高通路遷移。

（三）以大單元促進深度學習的發展

大單元教學的項目式情境化教學方式促使學生由被動學習轉變為主動學習。通過主動參與到真實、有效、多樣化的學習活動中，將淺表化的認知活動上升為具有發展意義的學習，在實踐過程中不斷深化認知。同時，依據真實情境的大單元教學，探索的大都是不良結構的問題。探索過程中，必然會遇到超出預設的問題，這也為學生深度學習的發生留下了空間。

二、 大單元教學設計的實踐

（一）提取大概念，明確學習目標

基于核心素養的信息技術大單元教學設計要樹立以學科核心素養為綱的課程觀，建構學科大概念體系，助力課程目標的達成?；谒捻椇诵乃仞B：信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任的指引，將零散的知識點整合到包含數據、算法、信息系統、信息社會的信息技術學科大概念體系中，形成知識圖譜，明晰學習目標。再將大概念逐層分級、分解成概念群，以概念群確定具體單元分級目標。

以停車場管理系統計費模塊為例，如圖1所示，培養學生根據解決問題的需要獲取、加工信息，預判可能存在的信息泄露等安全風險（信息意識）、培養學生運用計算機科學領域的方法對現實世界問題的解決能力（計算思維），將數據大概念分級為數據采集、數據分析、數據處理，將算法大概念分級為問題界定、抽象建模、算法設計、程序編寫，由此進一步明確單元目標：①掌握數據庫的管理與處理數據的一般過程，了解數據安全防護。②掌握Access數據庫的數據查詢，認識到數據處理對日常生活的影響。③將現實問題通過計算機能解決的方式簡化、界定，并通過抽象數據特征建立計算模型。④通過解決實際問題，選擇合適算法，體驗程序設計的基本流程。

（二）圍繞目標，創設情境

信息技術學科教學是培養學生具備數字社會生活需求的必備技能的重要載體。云計算、物聯網、大數據等接踵而至，很多問題如果只停留在概念解讀，學習只能停留在知識表層，只能獲得外在的淺表化意義，不利于學生進行遷移、深層次的理解。例如，如果只是講解云計算，沒有身邊實例，學生無從感受，只會覺得是離自己很遙遠的話題，自然不會產生知識的聯結，更無法對一些延伸的新概念如算力等形成深層次的感知。創設真實情境的學習環境引領學生用已有社會生活經驗去發現問題、主動思考、深化認知、解決問題。

以停車場管理系統為例，這是學生現實生活中幾乎每天都會遇到的情境，在商場、小區隨處可見?；趯W生生活經驗設計如下情境：停車場管理系統的功能——進入停車場過程模擬（控制系統感應——車牌識別——采集進場記錄——控制系統——車輛進場）——離開停車場過程模擬（控制系統感應——車牌識別——收費管理——控制系統——車輛出場），各情境對應知識點的邏輯如圖2所示，旨在通過項目在實踐過程中引導學生構建數據、算法、信息系統、信息社會學科大概念。

然而面對真實情境下的結構不良問題，學生往往無從下手，可以結合核心素養要求和單元目標設計相關情境的問題鏈，形成較完整、有邏輯的思維支架，引導學生進行知識的遷移、運用，進一步地深度學習。如圖3所示的案例中，“車輛感應”情境可設計兩個問題：①感應的方式有哪些？②感應的作用有哪些？在探討感應方式的過程中學生可結合網絡、真實體驗等探索到紅外、藍牙、地感線圈等多種方式，真切體會信息系統與外部世界連接的方式，引導其進一步探索其他生活情境中遇到的信息系統感應方式，比如圖書借閱、商場防盜等。探討感應的作用過程引導學生從信息系統的功能和安全出發，思考手持紙質打印車牌能否感應？控制系統的道閘升降的條件是什么？總結出觸發攝像頭、防砸功能等作用，探索信息系統的安全設計。

問題鏈是學生達成大概念理解的重要通道。通過問題鏈的持續引導和刺激，讓學生不斷解鎖新技能、新知識、新理論，有意識地進行歸納和反思，形成自己的觀點，促進大概念的感悟和理解。

（三）基于情境，設計任務群

問題作為引發學生認知沖突、聯結既有認知結構與新知識技能的“節點”為學生提供了探究、協作與創新活動的機會。學生在解決真實問題過程中才能主動學習，體驗學習的樂趣，讓學習持續發生。上述問題鏈，在大單元教學設計中最終要通過任務形式來回答?；谡鎸嵡榫常劢剐枰鉀Q的關鍵問題，設計相應的任務群，在解決問題的過程中培養核心素養。任務群為學生自主探究提供支持，促進低階思維到高階思維的螺旋上升。完成任務的過程，其實就是大概念進行遷移運用的過程。但任務群具有貫穿多學科、多單元、相對復雜的特點，如果直接拋給學生，他們很可能會停滯、卡頓而失去動力。所以在具體實施時，需搭建學習支架，并提供相應的知識鏈接、工具及平臺支持，例如相應的人工智能工具、數據分析工具、流程圖等。

以計費管理為例，設計兩個主任務：任務1——查詢進出場時間；任務2——根據收費規則及停車時長計算停車費。

任務1拆分為三個子任務：①分析需求、設計算法。分析查詢關鍵字段，分析查詢功能的實現流程，思考并用自然語言或流程圖表述算法。②SQL 查詢語句分析。根據任務1的算法，在前面情境任務中創建的數據庫SQL視圖中編寫查詢語句，運行程序并驗證查詢結果。提供SQL查詢條件的使用規則知識鏈接，引導其使用合適關鍵詞進行查詢。進一步拓展至自動尋車子系統尋車功能中的模糊查詢，實現知識的遷移。③編程實現查詢算法。在理解算法的基礎上用程序語言來實現任務。提供相應的Python與Access數據庫連接的知識庫。將程序實現過程分為四部分：獲取所要查詢車牌——從數據庫中取數據——判斷并輸出結果——釋放服務器資源。任務1由簡入繁，層層遞進，體驗編程獲取到數據的一般過程，讓學生加深對數據處理過程的理解，培養學生能夠根據解決問題的需要，自覺、主動地尋求恰當的方式獲取與處理信息的信息意識。

任務2拆分為四個子任務：①界定問題。確定關鍵因素和具體收費規則，確定為可用計算機編程解決的問題。以附近停車場收費規則為例：不超過半小時不收費；超過半小時，超出部分按每30分鐘5元收費（不足30分鐘按30分鐘計算）。②抽象數據、建立計算模型。對問題形式化表達，明確問題的構成要素，對要素進行符號化約定。例如進場時間表述為變量entry_time，出場時間表述為變量exit_time，停車時長（分鐘）表述為h，停車費表述為變量charge。通過任務1獲得的進出場時間轉化為停車時長，在此過程中涉及日期時間類型的計算時間差。向學生提供關于時間的庫及函數的使用知識鏈接，引導其自主學習。在獲得停車時長的基礎上歸納出本問題的計算模型，如圖4所示。③根據模型設計算法。根據計算模型，結合程序結構，用流程圖描述具體算法。提供分支結構的知識鏈接，引導分支嵌套。④編寫計算機程序。將算法細化，根據流程圖，將每一步轉化為程序。任務2通過將學生熟悉的收費規則用計算機科學領域的思想方法一步步轉換為計算機能解決的方案，引導學生有意識地用這些思維方式高效地解決問題，同時內化這些思維方式，實現計算思維的發展。

三、 大單元教學的評價

基于核心素養的大單元教學的評估一定是以素養為導向的。在評價過程中，關注結果的同時也要關注過程，可以通過過程性評價和結果評價結合的方式進行教學評價。過程性評價貫穿學習過程始終。大單元教學中所涉及知識點龐雜，自主探究式學習中生成性問題較多，如何在有限的時間內完成課程既定目標，這就需要通過評價及時對學習內容進行適度調整，教師需要做好引導。同時過程性評價任務也可幫助教師及時掌握學生的學習動態，判斷學生對大概念理解的達成程度。結果評價通過評價任務完成對學生的學習態度、知識目標、學習能力的評價，是對核心素養達成情況的反映。

四、 結論

大單元教學打破原有固化的單元結構，重新將各單元學習內容串聯起來，層層深入，充分凸顯各單元的結構性和整體性。在實際社會情境中通過跨單元甚至是跨學科的學習過程，促使學生發生多元、多樣、深層次的學習活動，對知識結構進行重組，建構自己的大腦圖式，實現知識、技能、過程、方法、態度、品格、境界的綜合提升。在實際應用中，教師需要以核心素養為導向，聚焦學科大觀念，設計真實情境化的任務群，營造一個具體、豐富且能不斷生長的課程生態環境，實現學科育人價值的深度變革。同時這也對教師提出了更高的要求，教師要不斷拓寬、拓深自己的知識儲備，融合多學科領域知識，以全局觀的眼光對課程內容進行整合，不斷嘗試、不斷探索。

參考文獻：

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作者簡介：李卉（1989～），女，漢族，江蘇泰州人，江蘇省泰州中學，研究方向：信息技術教學。