指向高階思維培養(yǎng)的高中信息技術(shù)大單元教學(xué)策略研究

摘 要：互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代科技極大地改變了教育教學(xué)方式，為了全面提升高中學(xué)生的信息化素養(yǎng)，更好地適應(yīng)當(dāng)下與未來時代要求的數(shù)字素養(yǎng)與技能，基于高中信息技術(shù)大單元教學(xué)目標(biāo)和學(xué)科特點(diǎn)，要面向?qū)W生高階思維的培養(yǎng)視角，探索多樣化的高中信息技術(shù)大單元教學(xué)策略，增進(jìn)學(xué)生對概念與知識的結(jié)構(gòu)化理解，提升學(xué)生的知識技能與信息素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：高階思維；高中信息技術(shù)；大單元；教學(xué)策略

信息技術(shù)作為教育高質(zhì)量發(fā)展的推動力量，是培養(yǎng)學(xué)生高階思維的主要陣地，是高中信息技術(shù)教育的核心任務(wù)之一。由于傳統(tǒng)的單課時教學(xué)模式相對零散，不利于幫助學(xué)生建構(gòu)系統(tǒng)化的知識，無法運(yùn)用這些知識解決現(xiàn)實(shí)生活中的問題。為此，本文重點(diǎn)探討高中信息技術(shù)大單元教學(xué)，基于整體聯(lián)系的思想和觀念，對學(xué)科知識進(jìn)行整合，以大目標(biāo)為統(tǒng)領(lǐng)設(shè)計(jì)和組織教育教學(xué)各項(xiàng)活動，通過多樣化的教學(xué)方法和策略培養(yǎng)學(xué)生的高階思維。

一、相關(guān)概述

（一）大單元教學(xué)

大單元教學(xué)是在對課程標(biāo)準(zhǔn)、教材、學(xué)情的分析前提下，以單元結(jié)構(gòu)為參照，對知識點(diǎn)進(jìn)行串聯(lián)、組織和重構(gòu)，圍繞大單元主題、情境、問題、任務(wù)、評價等要素，以一個相對完整的教學(xué)單元呈現(xiàn)出來，最終實(shí)現(xiàn)素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)[1]。

高中信息技術(shù)大單元教學(xué)要根據(jù)信息技術(shù)學(xué)科特點(diǎn)，將所學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為真實(shí)問題、項(xiàng)目任務(wù)等完整的學(xué)習(xí)事件，以學(xué)習(xí)事件為主線組織教學(xué)活動，讓學(xué)生在經(jīng)歷、體驗(yàn)、主動探究等學(xué)習(xí)形式中生成信息化素養(yǎng)。

（二）高階思維

高階思維主要是指在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動或認(rèn)知能力，包括創(chuàng)新能力、問題求解能力、決策力和批判性思維能力，是適應(yīng)知識時代發(fā)展的關(guān)鍵能力。

二、高中信息技術(shù)大單元教學(xué)存在的問題

（一）教師層面

長期以來，教師習(xí)慣于采用知識講授的方式進(jìn)行教學(xué)，教學(xué)思維較為固化，無法突破既有的教學(xué)框架和思路，對于設(shè)計(jì)和組織實(shí)施大單元教學(xué)的能力不足，沒有從學(xué)科核心素養(yǎng)的視角重組教學(xué)內(nèi)容，不利于大單元教學(xué)質(zhì)量的整體提升，降低了高中信息技術(shù)大單元教學(xué)效果。

（二）學(xué)生層面

在高中信息技術(shù)大單元教學(xué)中，學(xué)生習(xí)慣于應(yīng)試教育的環(huán)境和氛圍，在大單元的學(xué)習(xí)中處于被動接受的地位，缺乏探究式學(xué)習(xí)、協(xié)作式學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力，對大單元教學(xué)適應(yīng)能力有待提高，無法形成學(xué)科高階思維和信息化素養(yǎng)。

三、指向高階思維培養(yǎng)的高中信息技術(shù)大單元教學(xué)策略

（一）運(yùn)用項(xiàng)目式教學(xué)策略，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)思維

隨著信息技術(shù)的快速迭代和發(fā)展，高中信息技術(shù)大單元教學(xué)要聚焦學(xué)生創(chuàng)新意識和跨學(xué)科解決問題能力的培養(yǎng)視角，運(yùn)用項(xiàng)目式教學(xué)方法和策略，找尋設(shè)計(jì)思維與項(xiàng)目化教學(xué)過程的適切點(diǎn)，將設(shè)計(jì)思維方法融入項(xiàng)目式教學(xué)過程，培養(yǎng)學(xué)生的“數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新”核心素養(yǎng)[2]。以“無線局域網(wǎng)的組建”項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計(jì)為例，教師要做好教學(xué)內(nèi)容分析和具體學(xué)情分析，具體教學(xué)過程包括以下內(nèi)容：

1.問題導(dǎo)入

為了引起學(xué)生對無線局域網(wǎng)的興趣，激發(fā)學(xué)生的主動探究欲望，教師通過播放無線局域網(wǎng)的圖片或視頻片段，向?qū)W生提問：“你們知道無線局域網(wǎng)是什么嗎？嘗試找出無線局域網(wǎng)與我們?nèi)粘Ｉ畹穆?lián)系。”通過問題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入課堂學(xué)習(xí)，初步了解無線局域網(wǎng)的基本概念和重要性，為后續(xù)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

2.分組合作探究

教師根據(jù)學(xué)生的具體情況進(jìn)行合理分組，要求各個小組通過交流探討得知無線局域網(wǎng)的組成部分或功能，嘗試運(yùn)用圖表、示意圖等不同方式，加深對無線局域網(wǎng)的認(rèn)知和理解。

在小組合作探究過程中，教師可以通過具體案例，讓學(xué)生深入了解無線局域網(wǎng)的特性和重要性，選取幾個典型的無線局域網(wǎng)案例進(jìn)行分析，詳細(xì)闡述每個案例的背景、特點(diǎn)和意義，讓學(xué)生全面了解無線局域網(wǎng)的多樣性和復(fù)雜性。教師要引導(dǎo)學(xué)生深入探尋選取案例與實(shí)際生活或?qū)W習(xí)的關(guān)聯(lián)，學(xué)習(xí)運(yùn)用無線局域網(wǎng)解決生活中的實(shí)際問題。在小組討論環(huán)節(jié)，鼓勵學(xué)生充分運(yùn)用自己的想象和聯(lián)想，討論無線局域網(wǎng)的未來發(fā)展或改進(jìn)方向，思考與無線局域網(wǎng)相關(guān)主題的解決方案，提出創(chuàng)新性的想法或建議。

3.教學(xué)資源拓展

教師可以向?qū)W生介紹無線局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展歷程，包括重要的里程碑和技術(shù)創(chuàng)新，深入探討無線局域網(wǎng)的安全性與解決方案，包括數(shù)據(jù)加密、身份驗(yàn)證、防火墻等。基于無線局域網(wǎng)性能優(yōu)化的角度，分析影響無線局域網(wǎng)性能的各種因素，如信號干擾、信道擁塞、傳輸功率等，讓學(xué)生掌握無線局域網(wǎng)性能優(yōu)化的方法和技巧，拓寬學(xué)生的知識面。該過程也可以引導(dǎo)學(xué)生自主搜集相關(guān)資料，進(jìn)而以課堂闡述的方式進(jìn)行普及，比如教師可以將拓展資料收集分散到各個學(xué)生或者各個小組，尤其通過互聯(lián)網(wǎng)、文獻(xiàn)閱讀等方式整理相關(guān)資料，提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的同時，也鍛煉和提高學(xué)生的表達(dá)能力。

4.課后作業(yè)的布置

在課堂學(xué)習(xí)之后，教師可以布置與學(xué)習(xí)主題相關(guān)的課后作業(yè)，包括簡述無線局域網(wǎng)的基本概念和特點(diǎn)、無線局域網(wǎng)的常見組建步驟、無線局域網(wǎng)的配置與維護(hù)、無線局域網(wǎng)的安全問題和解決方案等。最后，進(jìn)行教學(xué)反思和總結(jié)。

（二）基于大概念的問題解決活動，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維

在高中信息技術(shù)大單元教學(xué)過程中，教師應(yīng)當(dāng)在課堂活動中融入大概念，設(shè)計(jì)問題解決活動，幫助學(xué)生梳理課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容，搭建起計(jì)算思維與大單元教學(xué)之間的橋梁，提高學(xué)生的問題解決思維和能力。

1.確定大單元主題

以“初識數(shù)據(jù)與計(jì)算”為例，教師要立足于課程標(biāo)準(zhǔn)和教材內(nèi)容，梳理單元主題的核心概念，引導(dǎo)學(xué)生探尋單元主題與基本概念的內(nèi)在邏輯關(guān)聯(lián)。通過由簡到難、逐層遞進(jìn)、螺旋上升的內(nèi)容結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生逐步深入單元主題。

2.依托大單元主題，提煉大概念

教師要依托大單元主題，緊扣數(shù)據(jù)、算法、信息系統(tǒng)、信息社會等學(xué)科大概念，整體把握單元內(nèi)容，將其整合到學(xué)科整個框架之中。在明晰大單元的主題和目標(biāo)后，提取單元大概念，思考核心大概念的深層含義和主要思想，不斷深化單元大概念[3]。例如，在“初識數(shù)據(jù)與計(jì)算”模塊中的“數(shù)據(jù)的計(jì)算”部分，要提取學(xué)科大概念算法，合理運(yùn)用算法高效解決實(shí)際問題，圍繞各主題遴選算法，使之成為具體問題的數(shù)據(jù)支持。

3.基于大概念設(shè)計(jì)問題

教師要引導(dǎo)學(xué)生激活已有概念，創(chuàng)設(shè)問題情境，設(shè)置問題鏈，引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確理解問題，提取問題的關(guān)鍵要素，辨析問題鏈條中的邏輯關(guān)系或順序，引領(lǐng)學(xué)生逐步深入問題，找尋問題的解決路徑。以“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”內(nèi)容為例，教師可以利用多媒體呈現(xiàn)學(xué)校的圖書館場景，給學(xué)生布置任務(wù)：設(shè)計(jì)一個圖書管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有新書添加、書籍借閱、書籍歸還、書籍搜索等多樣化功能，并采用現(xiàn)場調(diào)查、分組討論、角色扮演等不同方式進(jìn)行交流互動，為解決方案的設(shè)計(jì)提供一個清晰、結(jié)構(gòu)化的框架，深入理解問題的本質(zhì)及復(fù)雜性。

4.展示與分享

在學(xué)生解決完問題之后，可以相互之間進(jìn)行展示交流，分享解決問題的過程及自我收獲，探討個性化、創(chuàng)新化的思路，通過深層次、廣覆蓋的方式拓展學(xué)習(xí)思維，多層次思考和解決問題。在展示與分享交流后，教師要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識的遷移應(yīng)用，活化大概念，利用已有知識獲得解決問題的思路，為后續(xù)解決新問題奠定基礎(chǔ)[4]。以“圖書管理系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)為例，教師要引導(dǎo)學(xué)生梳理核心概念，如數(shù)據(jù)庫管理、系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)等，采用項(xiàng)目化教學(xué)的策略引導(dǎo)學(xué)生主動探究，自主思考或合作討論，創(chuàng)新設(shè)計(jì)“學(xué)生作業(yè)提交與評分系統(tǒng)”，實(shí)時呈現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)、問題探索情況、作業(yè)完成程度等。學(xué)生可以將之前所學(xué)的數(shù)據(jù)庫知識應(yīng)用于新的問題之中，如設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫模式、數(shù)據(jù)的增刪改查操作、數(shù)據(jù)的完整與安全等。通過反思與總結(jié)，識別兩個項(xiàng)目之間的相似性和不同點(diǎn)，回顧前一項(xiàng)目中遇到的挑戰(zhàn)和解決策略，在新項(xiàng)目中開展跨情境的實(shí)踐，加強(qiáng)對大概念的理解和遷移應(yīng)用能力。

（三）基于深度學(xué)習(xí)視角，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維

深度學(xué)習(xí)是一種結(jié)合關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)和抽象拓展結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)方法，教師要圍繞相關(guān)素材設(shè)計(jì)驅(qū)動性問題，讓學(xué)生在問題場景中獲得一種沉浸感體驗(yàn)，通過深度思考和歸納進(jìn)行學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)，提高學(xué)生的協(xié)同能力、批判思維、創(chuàng)新性思維等高階思維。

1.設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與課程

在高中信息技術(shù)“初識數(shù)據(jù)與計(jì)算”單元教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)主題學(xué)習(xí)項(xiàng)目“體質(zhì)數(shù)據(jù)促健康”，對新課標(biāo)進(jìn)行解讀，明確后續(xù)教學(xué)的實(shí)施方向。在本單元中提出了數(shù)據(jù)與信息的邏輯關(guān)系，把握兩者的具體特征，獲悉數(shù)據(jù)編碼途徑等，圍繞這些新課標(biāo)要求進(jìn)行任務(wù)設(shè)計(jì)，形成若干個項(xiàng)目子任務(wù)，如“你的健康讓我評估”“健康數(shù)據(jù)保護(hù)戰(zhàn)略圖”“班級健康大數(shù)據(jù)”等。

基于深度學(xué)習(xí)的不同維度培養(yǎng)學(xué)生的信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新思維。結(jié)合教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)，運(yùn)用演示法、任務(wù)驅(qū)動、小組合作等教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生能夠描述數(shù)據(jù)、信息、知識的特征，厘清三者之間的關(guān)系，根據(jù)任務(wù)要求學(xué)會運(yùn)用數(shù)字化工具，了解數(shù)制轉(zhuǎn)換操作，并能夠根據(jù)任務(wù)需求遷移應(yīng)用解決問題。

2.激活舊知，深度加工獲取新知

教師采用角色扮演的教學(xué)策略，要求學(xué)生提交一份體質(zhì)數(shù)據(jù)健康評估表，幫助學(xué)生在真實(shí)情境中實(shí)現(xiàn)舊知的激活。通過復(fù)盤單元前測試題進(jìn)行復(fù)習(xí)導(dǎo)入，重點(diǎn)引出數(shù)據(jù)的概念，提出驅(qū)動性問題：“體質(zhì)數(shù)據(jù)表中包含了哪些數(shù)據(jù)呢？”“這些數(shù)據(jù)是什么類型的？”“這些數(shù)據(jù)的含義表示什么？”在教學(xué)實(shí)施過程中，以學(xué)生的體質(zhì)數(shù)據(jù)表為主線，利用數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)引出信息，學(xué)會知識的理解和應(yīng)用，習(xí)得基礎(chǔ)概念和知識[5]。

在新知的構(gòu)建與鞏固教學(xué)過程中，教師向?qū)W生呈現(xiàn)學(xué)習(xí)線索，結(jié)合學(xué)生日常生活中的體質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行探究，探尋體質(zhì)數(shù)據(jù)表中所蘊(yùn)含的信息，嘗試運(yùn)用《國家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行健康評估，找尋體質(zhì)數(shù)據(jù)表中各個數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性，獲悉學(xué)生的個人體質(zhì)健康狀況，將其置入生活化場景中進(jìn)行思考和分析，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的內(nèi)化和遷移。整合上述三個知識講解內(nèi)容后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生制訂個性化、定制化的個人健康方案，結(jié)合自己的個人體質(zhì)數(shù)據(jù)信息開展健康評估。最后，輔助任務(wù)采取知識搶答比賽的方式開展教學(xué)，掌握數(shù)據(jù)、信息及知識相關(guān)內(nèi)容，最后通過學(xué)生自評、互評、師評等不同方式對作品進(jìn)行評估。

3.展開小組合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生高階思維

在前一課時完成的健康數(shù)據(jù)評估表大改造成果前提下，設(shè)計(jì)“健康數(shù)據(jù)保護(hù)升級大作戰(zhàn)”任務(wù)，讓學(xué)生通過小組合作的方式完成任務(wù)，在數(shù)據(jù)編碼和壓縮技術(shù)的支持下，對數(shù)據(jù)進(jìn)行升級，并要注重對數(shù)據(jù)的隱私保護(hù)。

小組合作的任務(wù)探究過程中應(yīng)考慮小組成員愛好、任務(wù)難度與復(fù)雜性等因素，由小組成員自主選擇合作學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)習(xí)程度偏低的小組成員可以選擇對數(shù)據(jù)表中的文字進(jìn)行編碼，學(xué)習(xí)程度偏高的小組成員可以選擇圖像、聲音、視頻的編碼，滿足不同小組成員的個性化學(xué)習(xí)需求。最后，再根據(jù)需求對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，對各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行數(shù)字化處理，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)壓縮的方法，最終實(shí)現(xiàn)資源分享，通過任務(wù)完成實(shí)現(xiàn)知識的遷移應(yīng)用，提升學(xué)生的高階思維。

（四）注重大單元教學(xué)設(shè)計(jì)，提升創(chuàng)新思維

高中階段學(xué)生已經(jīng)具有一定的信息技術(shù)基礎(chǔ)和三維設(shè)計(jì)基本概念，擁有基礎(chǔ)的軟件操作技能。教師可以在教學(xué)實(shí)踐中結(jié)合大單元項(xiàng)目展開教學(xué)，聚焦培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)思維和審美創(chuàng)新思維的視角，強(qiáng)化學(xué)生對知識的理解和應(yīng)用[6]。

以“信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)”為例，為了培養(yǎng)學(xué)生的信息意識和計(jì)算思維，教師要在單元教學(xué)設(shè)計(jì)中向?qū)W生講解信息系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計(jì)的全過程，包括設(shè)計(jì)、構(gòu)建、運(yùn)行、維護(hù)、管理等，全面把握信息系統(tǒng)的生命周期。借助工具或平臺開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件，分析特定信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)的可行性，要求學(xué)生學(xué)會繪制信息系統(tǒng)的功能層次圖，進(jìn)行對應(yīng)的概要設(shè)計(jì)和評估。針對信息系統(tǒng)軟件開發(fā)的不同需求，教師要引導(dǎo)學(xué)生通過自主思考或合作探究的方式，通過適宜的數(shù)字化工具進(jìn)行信息加工與處理，開展數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新實(shí)踐，從而建構(gòu)完整系統(tǒng)的信息化知識，增進(jìn)對信息系統(tǒng)價值的認(rèn)識及利用信息系統(tǒng)解決問題的能力。

結(jié)束語

綜上所述，高中信息技術(shù)大單元教學(xué)應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生高階思維為目標(biāo)，深入分析大單元教學(xué)新課標(biāo)要求，找準(zhǔn)高階思維培養(yǎng)與大單元教學(xué)的契合點(diǎn)，探索指向高階思維培養(yǎng)的高中信息技術(shù)大單元教學(xué)策略，引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確把握大單元的基本概念，從項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等多樣化視角開展教學(xué)實(shí)踐，提升學(xué)生的信息技術(shù)素養(yǎng)和高階思維。

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