小學(xué)低學(xué)段信息科技課程設(shè)計的三重進(jìn)階

張懿 張征 李俊鋒

摘要 信息科技課程對提升學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)與技能、提高未來公民的關(guān)鍵核心技術(shù)自主可控意識、樹立總體國家安全觀具有深遠(yuǎn)意義。依據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)階理論設(shè)計小學(xué)信息科技課程，上起核心素養(yǎng)，下至課程實施，都要遵循三重進(jìn)階：宏觀上，基于學(xué)科核心素養(yǎng)學(xué)段特征進(jìn)行單元設(shè)計；中觀上，基于單元整體教學(xué)進(jìn)行課時設(shè)計；微觀上，基于課時內(nèi)數(shù)字化場景變式進(jìn)行問題設(shè)計。

關(guān)? 鍵? 詞 信息科技；核心素養(yǎng)；課程設(shè)計；可視化編程

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

在全球數(shù)字經(jīng)濟(jì)飛躍發(fā)展的時代背景下，信息科技課程肩負(fù)著為未來公民數(shù)字素養(yǎng)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(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“課程標(biāo)準(zhǔn)”）錨定提升學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)與技能的目標(biāo)，明確提出提升信息意識、促進(jìn)計算思維發(fā)展、培養(yǎng)數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力、形成信息社會責(zé)任四個維度的學(xué)科核心素養(yǎng)，并要求合理設(shè)計課程內(nèi)容[1]。

學(xué)習(xí)進(jìn)階理論能從學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的角度搭建起學(xué)習(xí)研究、課程設(shè)計、教學(xué)實踐之間的橋梁，為小學(xué)信息科技課程的設(shè)計提供重要的理論依據(jù)。以全面培育核心素養(yǎng)為目標(biāo)遵循，課程標(biāo)準(zhǔn)提出了數(shù)據(jù)、算法、網(wǎng)絡(luò)、信息處理、信息安全、人工智能六條學(xué)科邏輯主線，并以核心素養(yǎng)學(xué)段特征為基礎(chǔ)，為每個學(xué)段設(shè)計了不同認(rèn)知深度的內(nèi)容模塊和跨學(xué)科主題，讓不同學(xué)段的學(xué)生在相應(yīng)程度上經(jīng)歷完整的六條邏輯主線的學(xué)習(xí)[2]。信息科技課程設(shè)計應(yīng)以此為依據(jù)，根據(jù)學(xué)科邏輯組織結(jié)構(gòu)緊密、前后關(guān)聯(lián)的課程內(nèi)容。具體到每條邏輯主線，應(yīng)當(dāng)貫徹學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，關(guān)注學(xué)段之間、學(xué)年之間、單元之間、課時之間的縱向關(guān)聯(lián)，基于學(xué)生的認(rèn)知水平和知識經(jīng)驗，圍繞宏觀進(jìn)階、中觀進(jìn)階、微觀進(jìn)階三個層次安排學(xué)習(xí)進(jìn)階，建立有序、遞進(jìn)的課程內(nèi)容[3]。

一、宏觀：基于學(xué)科核心素養(yǎng)學(xué)段特征進(jìn)行單元設(shè)計

課程標(biāo)準(zhǔn)立足學(xué)生信息科技核心素養(yǎng)的發(fā)展，針對義務(wù)教育階段所包含的4個學(xué)段，分別制定了課程目標(biāo)，整體刻畫了核心素養(yǎng)的各學(xué)段特征，學(xué)段特征能為課程設(shè)計提供宏觀上的實踐標(biāo)準(zhǔn)。譬如，第一、二學(xué)段要注重學(xué)生的生活體驗和簡單的動手實踐，為第三學(xué)段初步學(xué)習(xí)基本概念和原理、體驗概念和原理的應(yīng)用、嘗試解決一些簡單的問題打下基礎(chǔ)。參照學(xué)段特征建立課程的進(jìn)階，更便于從“教—學(xué)—評”一致性的視角合理設(shè)計學(xué)段內(nèi)與學(xué)段間的課程，整體、系統(tǒng)地建立核心素養(yǎng)與課程內(nèi)容的關(guān)聯(lián)。

小學(xué)低學(xué)段（1～2年級）各維度核心素養(yǎng)的特征表述中，“計算思維”最能體現(xiàn)信息科技學(xué)科屬性，下文以圍繞“計算思維”設(shè)計單元進(jìn)階為例進(jìn)行論述。如表1所示，課程標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于“計算思維”的描述包括3點內(nèi)容，結(jié)合學(xué)科屬性進(jìn)行分析，主要可以提煉得出“問題意識”“興趣培養(yǎng)”“可視化圖符”等8個關(guān)鍵要素。這8個關(guān)鍵要素能從整體上概括出小學(xué)低學(xué)段信息科技課程在培養(yǎng)學(xué)生計算思維時的著力點和落腳點。

對關(guān)鍵要素進(jìn)行分類和重組，能指明課程設(shè)計的圖譜：從具體的數(shù)字化情境入手，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出問題，在利用具有可視化圖符的數(shù)字設(shè)備解決問題的過程中，學(xué)習(xí)、理解相應(yīng)的操作技能和科學(xué)原理，在實踐中培養(yǎng)興趣，理解信息科技對人類生產(chǎn)生活的影響，并樂于參與信息科技實踐體驗。

近些年，將學(xué)習(xí)進(jìn)階理論應(yīng)用于課程設(shè)計呈現(xiàn)為兩種較為成熟的課程表現(xiàn)模式，分別為：用進(jìn)階矩陣和進(jìn)階關(guān)系圖來刻畫學(xué)習(xí)內(nèi)容的發(fā)展脈絡(luò)、用逐級精深的表現(xiàn)期望來提出進(jìn)階發(fā)展要求[4]。用進(jìn)階矩陣來刻畫低學(xué)段計算思維學(xué)習(xí)內(nèi)容的發(fā)展脈絡(luò)，可以按照任務(wù)分析法將上述圖譜分解為連續(xù)的小步子，并將信息意識、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng)和數(shù)據(jù)、算法、網(wǎng)絡(luò)、信息處理等多模塊內(nèi)容滲透、整合，形成學(xué)科屬性明顯、各維度核心素養(yǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的，聚焦“計算思維”的單元課程進(jìn)階設(shè)計概要（見表2）。

學(xué)段 單元主題 單元課程進(jìn)階設(shè)計概要

低學(xué)段（1～2年級） 小鯨寶“亮”起來 選用make U智能積木小鯨寶為數(shù)字設(shè)備，通過實踐體驗初步接觸數(shù)字化場景，認(rèn)識基本的組成元件，學(xué)習(xí)基本的開關(guān)機(jī)動作規(guī)范與操作流程，約定小組協(xié)作實踐的規(guī)則與秩序，知道可視化圖符與色彩可以蘊(yùn)含及傳遞信息，理解不同顏色指示燈所表達(dá)的數(shù)字化信息，知道數(shù)據(jù)無處不在，產(chǎn)生參與數(shù)字化場景體驗的興趣

小鯨寶“動”起來 理解前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、數(shù)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(guī)則，理解數(shù)字編碼是保證信息秩序的科學(xué)基礎(chǔ)，理解并認(rèn)同數(shù)字化的問題解決方式要基于一定的規(guī)范和流程，能通過編程解決簡單的數(shù)字化場景問題

小鯨寶“變”起來 借助直升機(jī)、環(huán)形燈、超聲波探測儀、音響等實際技術(shù)物的情境實踐，認(rèn)識電機(jī)正轉(zhuǎn)、燈光顏色控制、超聲波感應(yīng)器、模擬動物叫聲等元件及指令卡，通過循環(huán)語句、條件語句等不同算法解決數(shù)字化場景問題，了解編碼長度與所含信息量之間的關(guān)系，樂于自創(chuàng)數(shù)字化場景進(jìn)行搭建編程，理解協(xié)同創(chuàng)新的價值

二、中觀：基于單元整體教學(xué)進(jìn)行課時設(shè)計

單元是課程設(shè)計的中觀單位。以單元形式結(jié)構(gòu)化設(shè)計課時內(nèi)容，能更好地體現(xiàn)信息科技核心素養(yǎng)發(fā)展的連貫性和綜合性，全周期考查和反饋學(xué)生在信息科技實踐中的核心素養(yǎng)發(fā)展過程，有利于學(xué)生將各個課時中零散的技術(shù)或思維通過能夠反映信息科技課程的本質(zhì)性問題關(guān)聯(lián)起來，進(jìn)而在學(xué)科邏輯、學(xué)習(xí)邏輯、實踐邏輯、學(xué)習(xí)者邏輯之間建立起有意義的連接，最終實現(xiàn)以學(xué)科課程促進(jìn)學(xué)習(xí)者的發(fā)展。

信息科技主要研究的是以數(shù)字形式表達(dá)的信息及其應(yīng)用中的科學(xué)原理、思維方法、處理過程和工程實現(xiàn)，區(qū)別于信息技術(shù)課程，迭代后的信息科技課程要更加凸顯科學(xué)與技術(shù)并重的實踐性學(xué)科屬性，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在實踐中既鍛煉基本技能，又理解相關(guān)的科學(xué)原理[5]。單元課程設(shè)計中，教師要以具體的素養(yǎng)目標(biāo)分析為前提，在學(xué)段的內(nèi)容模塊中進(jìn)一步細(xì)化主題化的教學(xué)單元，從單元整體視角為各類課時匹配適切的教學(xué)組織形式與實踐層次，確保單元教學(xué)不僅關(guān)注數(shù)字技術(shù)的處理過程和工程實現(xiàn)，還要關(guān)注數(shù)字素養(yǎng)在解決生活與學(xué)習(xí)問題時所蘊(yùn)含的科學(xué)原理和技術(shù)工程思維方式。

以“小鯨寶‘變起來”單元為例，單元課程內(nèi)容以直觀的小鯨寶外觀結(jié)構(gòu)變化整合內(nèi)隱的進(jìn)階素養(yǎng)目標(biāo)，串聯(lián)起單元內(nèi)三個部分的7課時內(nèi)容。其中，前4課組成第一部分，以小鯨寶外觀結(jié)構(gòu)的變化為主線，借助直升機(jī)、環(huán)形燈、超聲波探測儀、音響等實際技術(shù)物依次指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識電機(jī)正轉(zhuǎn)、燈光顏色控制、超聲波感應(yīng)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(guī)則的理解和應(yīng)用，進(jìn)一步體驗過程與控制的數(shù)字化場景。本部分要以細(xì)致、分步、講練結(jié)合的教師指導(dǎo)確保夯實技術(shù)與思維基礎(chǔ)，以講授與體驗相結(jié)合的方式組織教學(xué)最為適宜。第5至6課是對前4課內(nèi)容的綜合應(yīng)用，數(shù)字化場景逐漸由簡單到復(fù)雜、由單一到綜合，注重搭建編程的過程性實踐體驗，引導(dǎo)學(xué)生參照設(shè)計圖紙全面改變小鯨寶的外觀結(jié)構(gòu)，并在具體的技術(shù)物中抽象出與相關(guān)編程元件或指令卡相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)功能或科學(xué)原理，將電機(jī)正轉(zhuǎn)、超聲波感應(yīng)器等元件及指令卡應(yīng)用于新的數(shù)字化場景問題中。學(xué)生搭建編程的過程中，教師要輔以適時的引導(dǎo)，這樣的設(shè)計將教師作為學(xué)生技術(shù)實現(xiàn)的外腦，在學(xué)生的嘗試性應(yīng)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(xué)生認(rèn)知層次從學(xué)習(xí)、理解到應(yīng)用的進(jìn)階，深層次上，還有重演技術(shù)與工程開發(fā)實踐過程，經(jīng)歷從被動接受到主動開發(fā)、借助第三方咨詢進(jìn)行完善的工程思維進(jìn)階。第7課“鯨寶隨心變”鼓勵學(xué)生以前幾課的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，全面改變小鯨寶的外觀形態(tài)，與小組成員協(xié)同設(shè)計并自擬數(shù)字化問題情境，支持學(xué)生在數(shù)字化場景中進(jìn)行自我規(guī)劃、自我管理和自我評價，學(xué)生基于自主性實踐成果進(jìn)行創(chuàng)意分享，逐步形成應(yīng)用信息科技進(jìn)行合作的意識。

三、微觀：基于課時內(nèi)數(shù)字化場景變式進(jìn)行問題設(shè)計

課時是課程設(shè)計與實施的最小單位，任何素養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成都要以具體的課時教學(xué)為數(shù)字化學(xué)習(xí)載體，對處于具體運算階段的低學(xué)段學(xué)生而言，課時內(nèi)的可視化數(shù)字化場景問題進(jìn)階是課程設(shè)計中最微觀的“精密組織”。課時課程的設(shè)計中，應(yīng)采取“動手做”“玩中學(xué)”的教學(xué)方式，為學(xué)生提供經(jīng)歷完整問題解決過程的機(jī)會。從數(shù)字化場景出發(fā)，激勵學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，探究現(xiàn)象的科學(xué)本質(zhì)，設(shè)計解決方案，利用技術(shù)開展探究實踐、交流探究結(jié)果，讓學(xué)生的信息科技課程核心素養(yǎng)得到全面且均衡的發(fā)展。

以make U智能積木編程為例，在學(xué)習(xí)“循環(huán)語句”之前，學(xué)生已經(jīng)熟練掌握了前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、參數(shù)卡等常用指令卡的指令動作與順序語句的算法規(guī)則，并能利用順序語句解決基本的數(shù)字化場景問題。為了引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)循環(huán)語句，理解循環(huán)語句的內(nèi)涵及算法規(guī)則，教師在“循環(huán)語句”一課的導(dǎo)入環(huán)節(jié)直接出示數(shù)字化場景問題1：請用順序語句編程，實現(xiàn)小鯨寶從地圖上的家（A點）運動到學(xué)校（B點）。在解決問題1的過程中，學(xué)生很容易發(fā)現(xiàn)，如用順序語句解決，程序中會多次用到“前進(jìn)”和“右轉(zhuǎn)”指令卡，不僅麻煩，“前進(jìn)”和“右轉(zhuǎn)”指令卡的數(shù)量也不夠，一次性完成編程任務(wù)是無法實現(xiàn)的。因此，就會產(chǎn)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(fù)執(zhí)行某一任務(wù)的語句就是循環(huán)語句，并指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識循環(huán)語句指令卡，利用循環(huán)語句完成數(shù)字化場景問題2，再次解決小鯨寶從地圖上的家運動到學(xué)校的編程問題。學(xué)生初步學(xué)習(xí)循環(huán)語句的算法規(guī)則后，教師通過變式呈現(xiàn)第3個數(shù)字化場景：請用循環(huán)語句編程，實現(xiàn)小鯨寶從地圖上的家運動到公園（C點）。將數(shù)字化場景問題2和3進(jìn)行去情境分析，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)字化場景問題3中的編程任務(wù)由兩個循環(huán)語句組成，且第一個循環(huán)語句每次要前進(jìn)兩步再右轉(zhuǎn)，那么，循環(huán)語句中的“前進(jìn)兩步”與順序語句中的“前進(jìn)兩步”語法規(guī)則是否一致？“前進(jìn)兩步”中的參數(shù)指令卡“2”與“重復(fù)執(zhí)行三次”中的參數(shù)卡“3”在語法規(guī)則上有什么異同？這樣的思考將引導(dǎo)學(xué)生帶著問題進(jìn)一步參與實踐體驗，同時促進(jìn)學(xué)生更好地理解和掌握循環(huán)語句的語法規(guī)則，不斷完善對循環(huán)語句算法規(guī)則的認(rèn)識，遷移解決數(shù)字化場景問題4。

對本課的數(shù)字化場景問題進(jìn)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(shù)字化場景問題的方法進(jìn)階，學(xué)生可以在編程體驗中體會到，在解決重復(fù)執(zhí)行的編程問題時，循環(huán)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(wù)的復(fù)雜化，實質(zhì)是在引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和理解循環(huán)語句中數(shù)字參數(shù)卡的使用規(guī)則，體現(xiàn)科學(xué)原理的進(jìn)階；從問題3到問題4，由變式體驗走向綜合實踐，引導(dǎo)學(xué)生基于協(xié)作研討的標(biāo)準(zhǔn)對小鯨寶的行進(jìn)路線進(jìn)行自主分段和組合，理解系統(tǒng)實現(xiàn)中過程與控制的原理、局部與整體的關(guān)系，知道生活中涉及過程與控制的系統(tǒng)廣泛存在，可以將龐大的系統(tǒng)問題分解為連續(xù)的小問題進(jìn)行解決。數(shù)字化場景問題4是對本課課時層面的小結(jié)，更是為單元中下一課時的學(xué)習(xí)與判斷奠定了基礎(chǔ)。

從學(xué)生的素養(yǎng)發(fā)展來看，信息科技課程在培育學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)方面的作用是其他學(xué)科不可替代的，尤其是計算思維的完整構(gòu)建和應(yīng)用遷移，對人終身發(fā)展的積極影響不容小視。以學(xué)習(xí)進(jìn)階理論指導(dǎo)小學(xué)信息科技課程設(shè)計，能更好實現(xiàn)課程內(nèi)容自上而下、由頂層設(shè)計到精細(xì)組織的連續(xù)性、貫通式進(jìn)階，從單元進(jìn)階、課時進(jìn)階到課時內(nèi)的問題進(jìn)階，課程進(jìn)階脈絡(luò)清晰、逐級精深，能極大拉進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的“天氣”與課程設(shè)計與實施的“地氣”之間的距離，更好地發(fā)揮信息科技學(xué)科之于學(xué)生發(fā)展和社會發(fā)展的獨特學(xué)科育人價值。

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