面向未來的信息技術課程教學設計

巫雪琴 陳銀萍

《普通高中信息技術課程標準（2017 年版2020 年修訂）》（以下簡稱“2017 年課標”）確立了“全面提升全體高中學生的信息素養”的課程目標。［1］1信息素養的內涵從開始的“信息使用、查找與獲取、理解與吸收、評價”等低階素養，向智能時代的“信息安全與監控、人機交互與協作、信息創新、信息思維以及終身學習”等高階素養發展，不斷接近“促進人的全面發展”的最終目標。［2］信息技術教育的關注點也隨之從原來的培養“技術應用能力”轉移到培養“技術環境勝任力”。育人方向的改變必然帶來教育內容與教育方式的變革，落實到教學層面，首先需要進行面向未來的教學設計。

一、面向未來的教學設計之設計理念

加涅認為：“教學設計是一個系統化（systematic）規劃教學系統的過程。”［3］面向未來的教學設計需要秉持以下設計理念。

（一）基于前瞻視點，關注指向未來的目標設計

技術發展日新月異，社會對人的要求在不斷變化，人對自身的要求也在不斷改變。面對技術、社會、人自身的不斷發展，學習目標的設計需要“面向未來”，從學生的實際出發，評估發展軌跡，指向學生的未來發展，進行長遠規劃。

（二）基于建構主義視點，關注以“學”為中心的活動設計

建構主義認為學習是個體在與環境相互作用的過程中，其內部心理結構不斷變化的過程，是個體在原有基礎上主動進行的意義建構。2017 年課標也提倡培育以學為中心的教學關系，倡導在問題解決過程中提升學生信息素養。為此，面向未來的教學設計需要關注學習情境的創設，把知識與技能融入項目的各個環節，讓學生的“學”隨著項目的推進自然發生；關注學生主觀能動性的激發，在學習活動中，學生不只是被動地解決問題，而是要參與到問題的發現、分析、解決的整個過程中。

（三）基于深度學習的視點，關注以“遷移”為特征的評價設計

未來社會需要的不是知識的“記憶者”、技術的“復制者”，所以我們需要培養有遷移能力的“問題解決者”。當“遷移”實現了，知識與技能才能真正升華為素養。深度學習正是能促使遷移發生的一種學習。實現“深度學習”的教學設計要給予學生提問的機會，給學生形成問題、解決問題的環境，要設計“相互傾聽”“反思”等活動，推動對話與協作的形成。［4］以“遷移”為特征的評價需要分解到項目的不同環節中，調節項目開展的節奏與方向，使項目有序推進，從而達成學習目標。

二、面向未來的教學設計之設計方法

威金斯等設計的“理解為先教學設計模式（UbD，Understanding by Design）”，主張“以終為始”進行逆向思考，UbD設計模式更適用于大單元與項目教學。［5］2017年課標“倡導基于項目的學習方式，將知識建構、技能培養與思維發展融入運用數字化工具解決問題和完成任務的過程中”。［1］2可見，UbD 是比較適用于信息技術學科進行教學設計的方法。UbD 設計整體分為“確定預期結果、確定合適的評估證據、設計學習體驗和教學”三個部分。

在實際應用過程中，我們對UbD 模式進行了一定的改進，通過二次“握手”的方法，增加行動支架，提升操作的便捷性（如圖1 所示）。具體來說，首先完成學習目標的設計，對評價證據進行初步設計。然后進行二次“握手”的操作。第一次“握手”是在學習目標與情境之間展開，確保情境的創設指向學習目標，從學習目標出發，“以始為終”來選擇恰當的情境。這種由目標逆推選擇的情境能確保情境創設的指向性。第二次“握手”是在活動環節與分解目標之間，活動環節的設計對應分解后的學習目標。這種活動環節與分解目標之間的“握手”能確保活動過程的指向性。接著就是證據鏈的形成，把前期初步預設的證據再基于活動進行微調，讓主要活動與分解目標形成對應的評價證據，確保活動的有效性，一步一個腳印，最終達成課時或者項目目標。

圖1 基于UbD的二次“握手”設計法

三、面向未來的教學設計模式及注意事項

（一）教學模板框架

2017 年課標的教學建議中明確提出，要緊緊圍繞學科核心素養，把項目整合于課堂教學中，重構教學組織方式。基于以上思考，我們設計了一個信息技術課程教學模板，整體框架如下：

1.項目背景：側重解決“為什么選擇這個項目”，對應教學設計分析中的“學習需要分析”。

2.項目目標：側重解決“項目可以達成什么樣的目標”，目標的確立需要面向未來，關注發展性，關注“遷移”的形成。

3.項目實施策略：側重解決“項目如何進行”，包括項目具體介紹、項目實施時間安排。

4.項目準備：包括項目實施環境、硬件與軟件準備。

5.項目流程：從問題解決層面、項目實施層面、活動推進層面、知識技能層面再到素養層面進行多維度分析與梳理。

6.項目實施過程：以學生活動設計為主體，每個活動列出所融入的知識與技能，活動以問題、任務為主要表現形式。

7.項目實施反思：設計依據、后期改進設想以及對于使用者的建議。

（二）使用模板的注意事項

1.項目名稱的表述

項目名稱要能統領項目主要內容，體現項目精髓。內涵可以是一節課的微項目，也可以是多個單元融合的大項目，甚至可以是融合幾本教材的項目。項目的名稱一般不指向具體的知識點而是更偏向具體內容，如“智能保溫杯的設計與制作”；也可以用啟發性的、能激發學生興趣的名稱，如“時間去哪里了”“你好好吃飯了嗎”。

2.項目背景的描述

項目背景的描述首先可以讓大家了解項目選擇的來龍去脈，進一步認識項目與本部分教學內容的關系、與學生的關系，從而對項目的意義、價值有進一步的認同。背景描述包括本部分課標與教材的分析、學生的分析、項目背景的分析、項目內各種因素的關系與作用。

3.項目目標的表述

項目目標的確定有4 個依據：課程標準/學科素養的相關表述（目標與內容、學業要求），教材內容，學情，教師經驗。教學目標常用ABCD描述法，其中A（Audience）即學習者，B（Behavior）為實際的行為及其結果，C（Condition）為教學實施相應的條件，D（Degree）為行為完成質量的最低衡量依據。當學習者確定的時候，可以對B、C、D3 個要素做進一步整合與明確，采用三段式來描述，也就是通過什么具體的活動（方法）、達成什么目標（借鑒課標）、目標達成的評價依據是什么。如通過“點亮生日蠟燭”活動，理解二進制與十進制的關系，能實現“年齡和點亮的蠟燭根數與位置之間對應關系的轉換”。縱向的層次除了三維目標外也可以借鑒UbD 設計方法，將目標分成知識和技能目標、意義建構目標、遷移目標3 個層級。信息技術課程的實踐性較強，可以直接與活動對應起來，不需要刻意強調層次。

4.項目實施策略

本部分側重說明項目的具體實施思路與方法，可以分層描述，如學生要有效地開展學習并獲得預期的結果，需要具備哪些知識（事實、概念、原理）和技能（過程、程序、策略）；哪些活動可以使學生獲得所需知識和技能；根據表現性目標，教師需要教哪些內容；指導學生做什么，以及如何用恰當的方式開展教學；對于完成這些目標，哪些材料和資源是合適的；等等。

5.項目流程

項目流程一般采用單線程描述，但多線程描述會更清晰，因為項目實施本身也是多線程的。項目的實施過程就是問題解決的過程，項目需要活動來推進，項目內容融合知識與技能。

6.項目實施過程

項目實施過程可以分成多個環節，每個環節由環節名稱、本環節對應的知識與技能、師生活動、設計意圖組成，其中活動設計是重點。活動環節的小標題結合具體的內容撰寫，活動設計關注進階性、開放性與啟發性，關注評價與反思的融入。設計意圖側重闡明本環節對于項目進程、學生能力提升等的意義。

7.項目反思

教師反思包括設計初期預設的一些可能的問題，項目實施中不斷完善的過程，學生在項目中的表現、任務完成情況等。

四、教學設計案例“危化品實驗室智能通風系統的設計與制作”

“危化品實驗室智能通風系統的設計與制作”項目的整體設計框架如圖2 所示。項目的目標定位不是指向“while、for”語句的掌握，而是通過危化品實驗室的真實問題“危害氣體超標”的編程解決，指向學生分析問題、解決問題的能力提升；活動設計充分關注以“學”為中心，以“危從何來”“何以解危”等環節不斷形成問題鏈。學生參與問題生成、界定、分析、編程解決、反思遷移的完整過程，評價融入學生回答問題、完成程序、反思梳理等活動中。

圖2 面向未來的項目教學設計

（一）學習目標

本課側重點是體驗計算機解決問題的一般過程，知識目標（for、while 等語句）與技能目標（調試、運行）融入項目推進過程中。目標撰寫橫向采用三段式，縱向與活動對應，每一層就是一個分解目標。

1.通過“危從何來”與“何以解危”兩個環節，聚焦真實情境中的問題，學生梳理出危化品實驗室可能產生的問題，以及針對毒氣超標可以采取的措施。

2.通過“熱身”“智能初體驗”“突發智排除”3 個環節，學生體驗用計算機編程解決問題的過程，能修改與拼接教師提供的代碼實現相應功能。

3.通過對活動的反思，學生得出計算機編程解決問題的一般過程，在對for 與while 應用場景的對比中辨析兩個循環的異同，并能正確遷移到其他的應用場景。

（二）項目實施過程

1.“危”從何來

觀看視頻后，學生在對話中提出并聚焦問題。教師可以采用精煉貼切的小標題吸引學生的關注，讓學生帶著問題走入情境中。

知識、技能與目標分解：發現問題，分析危化品實驗室危險的來源。

學生討論問題。

教師在學生討論的基礎上點題——濃度超標問題。

2.何以解“危”

推動學生討論不斷形成問題，在對話中總結解決問題的策略，學生學習體現主體性、協同性。

知識、技能與目標分解：通過對話協商找到解決毒氣超標的辦法。

問題：毒氣濃度超標，你的妙招是什么？

學生：中和、排氣等。

教師：聚焦排氣。

問題：毒氣排放，你的方法與步驟是什么？

學生討論、列舉。

教師總結梳理：規律排放與突發狀況及時排放。

3.熱身——人工排放，模擬排放實施策略（無硬件）

本部分是基礎語句知識點的學習，對于剛接觸Python 語言的學生來說，教師的分析與講解很有必要。

知識、技能與目標分解：了解time模塊的導入與time.sleep（）函數的應用方法；能初步分析程序，通過復制來實現多次排放。

學生：運行半成品程序，其中設置了每天13：00進行有毒氣體排放。

教師講解實現策略，print 語句與time 模塊的應用。

學生用復制代碼的方式實現24 小時的排放，需要重復應用某些功能。

教師點題：可以用“循環”來實現。

4.智能初體驗——如何實現重復的“智能化”

直接復制拼接運行，確保問題解決的主線清晰。

知識、技能與目標分解：for 語句應用場景的初步體驗，格式的初步認識，能通過代碼拼接實現功能。

學生分析自己程序代碼中重復的部分，應用提供的for語句進行拼接，體驗“循環”的實現。

5.突發智排除——突發濃度超標情況的解決

側重“突發濃度超標”的編程解決，與“解題”對比，學習與計算機對話，學生體驗編程解決實際問題需要考慮輸入、輸出，采用半成品的方式來支撐，關注問題的解決思路。

知識、技能與目標分解：while 語句應用場景的初步體驗，格式的初步認識，通過分析了解計算機解決問題的“已知”與“結果”表達方式，同時初步體驗隨機函數的應用。

問題：突發情況計算機如何知道？多少就算超標？超標后做什么？

對話：學生自然語言描述功能的實現。

教師提供程序半成品。

學生通過填空應用while 語句實現循環，了解突發濃度可用“隨機數”實現，體驗while語句的條件修改。

6.建構——反思出新知

梳理計算機編程解決問題的一般過程，同時從當前的應用場景進行遷移，進一步比較for與while的區別。

知識、技能與目標分解：學生學習反思的方法，在反思的過程中鏈接原有知識與新知實現遷移，同時獲得成功感。

學生：回顧危化品實驗室智能通風系統的編程實現過程，梳理計算機編程解決問題的一般程序，總結for 與while 應用場景特點，嘗試遷移到其他的應用場景。