基于PBL模式下信息科技大單元教學實踐探究

■天津市濱海新區教師發展中心 武金剛

華東師范大學教授崔允漷指出：“指向學科核心素養的大單元設計是學科教育落實立德樹人、發展素質教育、深化課程改革的必然要求，是學科核心素養落地的關鍵路徑。”在教學活動中，開展以“大任務、大觀念、大問題、大項目”的方式呈現的大單元教學活動，能夠以寬廣的視野、更高的層面建構新的教學體系，對知識進行深度構建。而基于問題導向的PBL 教學模式，以學生在真實情境中的問題為核心開展項目活動，通過探究、交流、研討等多元學習方式，激發學生學習動機，培養學生問題分析和解決能力。因此，以基于PBL 模式為導向的大單元教學活動的實施，能夠有效提升學生數字素養和技能、創新能力，通過問題求解的過程性體驗，培養學生的核心素養。下面，筆者以對信息科技課程第四模塊“數據與編碼”中的“數字與編碼”內容為例，闡述PBL模式下大單元教學活動的實施過程。

一、小學“數據與編碼”教學中存在的問題及解決策略

對于四年級“數據與編碼”模塊“數字與編碼”這部分內容中的“編碼”，《信息科技課程標準》（以下簡稱課標）的概述為：“學生能掌握數據編碼的基礎知識，根據需要運用不同的編碼對信息進行表達，認識數據編碼的價值與意義。”而在實際教學活動中，筆者發現普遍存在以下問題。

首先，教師講解編碼的專業內容較深，不符合四年級學生的認知程度。其次，教學內容設計難度偏大，往往出現二進制、十進制等編碼及轉換等內容，令學生很難掌握。此外，很多教師將多媒體編碼的理論知識融入課堂教學，令學生理解困難。

在教學活動中，教師應深入學習和理解課標的內容要求。該模塊對學生核心素養目標的培養，以學生能夠理解和掌握的基礎知識和技能為出發點，盡可能降低學習難度。根據學生實際學情，筆者對“數據編碼”這部分內容進行重新建構，以大概念為核心，設計大單元教學活動，將學習內容結構化；以問題為導向，創建以學生發展為中心的學習型課堂活動，培養學生自主學習能力和創新能力。根據課標對“編碼”這部分內容的要求，筆者設計三個大單元教學內容，分別是：數據編碼的目的、數據編碼規則、編碼的加密與解碼。每個單元中，各知識點建立結構化聯系，三個單元間的知識結構呈螺旋式上升。

二、基于PBL為導向的大單元設計思路

下面，筆者以“數據編碼規則”單元為例，闡述一下設計思路。根據PBL 教學模式和大單元設計思路，依據主題情境真實性、學習內容結構化、學習方式自主化，筆者針對“數據編碼規則”這一單元設計思路如下。

本單元內容旨在引導學生在認識數據編碼的基礎上，理解編碼規則的意義以及編碼在生活中的作用，親歷編碼的創建過程，理解數據的內在聯系，感受數據長度與信息量之間的關系。通過對本單元知識體系的整體建構，激發學生對編碼相關內容的探究興趣，提高學生問題解決能力、合作學習能力、自主學習能力及高階思維遷移能力。

（一）構建單元知識體系

大單元教學設計的宗旨，是培養學生借助具有深度和廣度的知識體系解決實際問題的能力。將一些相關聯的零碎知識重新組合在一起，遵循由單一到全面的進階模式進行知識架構，合理利用知識建立解決復雜問題的邏輯思維模式，有效引導學生在概念理解過程中逐步形成問題解決能力。

設計“數據編碼規則”大單元教學活動時，筆者將本單元設計為“認識數據編碼的規則”“為物品設計編碼方案”“用條形碼、二維碼管理物品”3 課時學習內容，形成知識體系，每課時又規劃了詳細的知識內容。該學習內容對應課標中“理解數據編碼是保持信息社會組織與秩序的科學基礎；知道如何使用編碼建立數據間的內在聯系，以便計算機識別和管理；了解編碼長度與所包含信息量之間的關系，了解數字化表示信息的優勢”等內容要求，構建符合學生實際發展需求的內容，以提升學生的核心素養，也為后面學習編碼的校驗、編碼和解碼辦法等內容打下基礎。

（二）明確單元學習目標

基于對核心素養培養和知識體系的建構以及對學情的分析，筆者將本單元學習目標確定如下：

1.理解編碼規則的意義，知道編碼是有組織、有秩序的基礎。

2.親歷編碼的創作過程，理解數據間的內在聯系，感受數據長度與信息量之間的關系。

3.通過主題活動制作條形碼和二維碼，理解編碼對計算機識別和管理的意義。

4.通過對問題進行分析、推理、關聯、綜合的實踐，逐步提升解決問題的能力和高階思維遷移能力。

（三）確定單元活動主題

課標指出，“創新教學方式，以真實問題或項目驅動，引導學生經歷原理運用過程、計算思維過程和數字化工具應用過程，構建知識，提升問題解決能力。”在學習活動中，教師應注重創設真實情境，引入多元化數字資源，以學科知識為主要學習內容，將主題活動與學生身邊的真實性問題結合起來，借助主題探究活動引導學生思考關鍵問題并深入理解相關知識、掌握技能，讓學生在實踐活動中形成解決問題的思維和方法，提升知識遷移能力，有效培養學生的核心素養。在該模塊的設計中，為了能讓學生理解編碼相關知識，筆者打破以往“數據編碼”部分的知識內容，將學習內容進行二次重組，以“物品管理靠編碼”為主題開展活動，從“物品也有身份證”“物品編碼我設計”“編碼讓生活更便捷”等活動入手，體驗物品通過編碼管理給人們帶來的便捷。

（四）單元活動規劃

為了確保知識的結構化和主題探究的連貫性，確定主題后，我們將主題融入學生身邊的真實情境，根據知識結構層次按課時進行劃分，并為大單元的每一課時設置活動情境，將課堂學習和實踐問題相結合，激發學生探究欲望，培養學生解決問題的能力，設計內容如下。

第1課時，在“物品也有身份證”主題活動中，筆者以學生耳熟能詳的車牌為例，了解車牌編碼的規則，并引導學生交流身邊其他物品的編碼規則及作用，從而深入了解編碼的作用。

第2課時，在學生理解編碼規則的重要性后，筆者引導學生為班內的桌椅設計一套編碼，以此來保護自己的課桌椅。學生通過小組內的交流研討，確定桌椅編碼方案，并列出長度不同的多個編碼方案進行比較，由此得出編碼長度與信息量間的關系。然后，筆者引導學生梳理編碼的設計思路，并遷移到生活中，為家里的玩具和圖書等物品設計編碼。

第3 課時，筆者以超市琳瑯滿目的商品上的條形碼為主線，引導學生認識條形碼和二維碼及其作用，并通過為桌椅創建條形碼和二維碼的活動，引導學生了解條形碼和二維碼的制作過程。隨后，以超市收銀工作為例，讓學生了解條形碼的數據采集與識別的整個過程，體現計算機管理物品的便捷性。

“物品管理靠編碼”主題下的3個課時情境，始終圍繞“編碼管理物品”的活動開展，呈現了活動主題的統一性和連貫性。從身邊的真實問題入手，以PBL模式開展整體單元教學，教師應多關注學生對問題的發現和探究過程、解決問題思路的高階遷移過程。

三、關注學習過程，細化評價方案

在大單元教學活動中，教師要關注學生的學習過程，關注探究活動中的過程性評價，秉承“以評促學”的學習理念，以學科核心素養為導向，依據主題活動的學習目標，設計以培養學生自主學習和探究能力、問題解決能力、創新和思維遷移能力為目標的多維度評價機制。通過實施多元評價方式，教師及時了解學生知識和技能的掌握情況，并對學生的學習過程持續進行反饋。為了確保教學效果評價的有效性和深度，筆者采用UMU在線平臺評價工具與評價策略的有機結合，將評價觀察融入整個主題活動。

在主題活動中，筆者以小組的方式對學生的學習活動情況、問題解決情況、作品創作情況實施自評、互評、教師評價等評價方式，鼓勵學生創新思維模式和個性化創作思路，挖掘學生潛在的特長和優勢，提升學生的數字素養和技能。

基于PBL 模式下信息科技大單元教學活動，從學生的實際情況出發，將學生已有的知識經驗、有序的探究活動隱藏在主題活動中，將“知識倉庫”轉為“學習資源”，通過情境中的問題入手，激發學生的探究欲望，培養學生的問題解決能力和高階思維遷移能力，進而提升學生的核心素養。