上海推进普通高中信息技术课程的思考与探索

张汶

2018年1月教育部公布了《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》（以下简称“新课程标准”），新课程标准围绕学科核心素养，吸纳学科领域的前沿成果，构建具有时代特征的学习内容，在问题解决过程中提升信息素养。在《上海市深化高等学校考试招生综合改革实施方案》实施的背景下，立足与上海“科创中心”城市对人才培养的需求，如何推进和实施新课程标准既是一个严峻的考验，也充满机遇与挑战。

困难与挑战

笔者通过日常教研、问卷调查、教学调研、网络教研等方式，汇总上海市高中信息科技（信息技术）实施的现状，聚焦新课程标准的推进过程中的主要问题。

1.教师对核心素养理解有一定困惑

新课程标准的修订回应了网络和数字化工具不断普及的现实需求，培养学生对信息技术发展的敏感度和适应性，结合信息技术变革的前沿知识与国际信息技术的发展趋势，调整和优化信息技术课程内容模块，提高了课程标准的前瞻性。新课程标准让学生不仅仅是“使用者”，更强调作为技术的“理解者”和“设计者”的定位，这必然要求学生对学科知识体系和技术本质有更深入的理解，因此，“计算思维”成为极有学科特色的要求。但是，教师对如何理解“计算思维”的内涵与外延有一定困惑。

2.教师对专业知识提升有一定焦虑

新课程标准的培养目标显然对教师在计算机科学方面的专业功底有更高的要求。新课程标准在课程结构上，安排了必修、选择性必修和选修课程，必修课程中的“数据与计算”和“信息系统与社会”两个模块，与上海2014版信息科技课程标准中的基础型课程内容有比较大的差异。在内容架构方面，上海高中信息科技课程以“信息处理”为主线，以信息编码、信息传输和信息处理为主要内容，强调体现信息科技中“科学”的内涵；在教学思路方面，上海信息科技课程以“至理”为教学追求。而新课程标准更注重更广泛的学习视野和更多的实践，将必修课程的两个模块聚焦在数据、计算和信息系统等方面，增加了大数据、人工智能、物联网、传感器等与时代紧密相关的知识；选择性必修课程增加了开源硬件、人工智能等新模块。这些知识很难从大学的专业学习中得到，当前也缺少系统的培训机会让教师提升。新课程标准对高中信息技术教师提出了较高的要求，增加了课改实施的难度。

3.教学环境还需提升

相比上一个版本，新课程标准更加突出了实践探究和课堂实验的设计与实施，使用了“信息技术实验室”指称信息技术课程的教学场所。“信息技术实验室”与传统的“计算机教室”相比，显然暗含了学习方式的变化，意味着学生必须经历使用软件和硬件开展验证、测试、调试、探究和设计的学习过程，要将知识的学习与实验探究相结合。目前，上海信息科技课程虽然均配有信息技术专用教室，但配置还比较陈旧，尤其是一些学校将机房改造为标准化听力考场，机器之间挡板的设计极大地妨碍了学生之间的讨论和合作交流。而机房除了台式机，缺少其他信息技术设备和教学资源，设备配置与新课程标准的要求不匹配。同时，实验室的环境和空间缺少规划，信息技术实验本身也缺少研究。

4.教学资源面临困难

教学资源的获得面临制约，以“大数据”的体验为例，一是获得可靠、真实的大数据比较难；二是很多网站开始使用反网络爬虫技术，设法保护自己的内容。

思考与对策

新课程标准的落实需要教学研究、教师培训、考试评价、资源保障等共同推进。上海市区校三级教研通过进一步学习新课程标准相关文件内涵，把握学科本质，共同开展了一系列研究和探索。

1.从课程发展视角，解读课程“变化”

研读新课程标准发现，相比上一版课程标准，新课程标准称得上是“翻天覆地”的变化，我们应该怎样应对这样的变化呢？

如果将技术发展的步伐与课程发展的脚步放在一个时间轴上对比，可以看到一个清晰的同步或交错发展的变化过程：20世纪80年代，信息技术飞速发展，催生了计算机课程，1989年有了WWW协议，分散在世界各个角落的计算机可以进行通信，同年，“信息素养”这一概念得到更多重视。1994年中国全方位接入因特网，网景浏览器1.0诞生，Windows 3.2中文版以及Word文字处理软件开始普及，1999年课程的一系列文件出台，提出以信息素养为主线，增强学生运用信息科技的实践能力。而后Web2.0兴起，信息爆炸成为热词，信息鉴别和处理能力更加重要，课程标准强化了对学生思维能力和学会学习能力的培养。随后的10年，移动互联网、物联网飞速发展，尤其是2016年，人工智能有一个爆发式增长，标志着人工智能的应用时代到来，计算思维成为新课程标准的重要思维方式。理解技术与课程的变化，便可理解新课程标准为何会提出“依据信息技术学科的自身发展特征，……，依托快速發展与日益更新的信息技术工具，保持对新技术成果的开放性”作为课程结构的设计依据之一。“技术”与“课程”的发展从计算机开始，最终回归了计算机学科的核心知识。认识到“变”的必然性和改革动因，理解课程继承与发展的过程，就能更好地接受新课程标准的变化。

2.剖析技术本质，理解课程内容的“不变”

虽然新课程标准的内容有很多改变，但“计算思维”的提出，就是对“不变”的深刻洞察。尽管计算机外在的形式从图灵无限长纸带的构想发展到各种智能设备的真实存在，但信息技术的本质没有改变，输入、处理、存储和输出的信息处理过程没有变过，计算机内部使用二进制没有改变，冯·诺依曼计算机基本架构没有变。对数据进行数字化，存储、计算并输出计算结果，这个过程始终没有变。技术不是技术产品，不是技术成果，不是会说话互动的机器人，它的本质仍然是一种问题解决方案。理解了这一点，便可以理解新课程标准为何提出“在问题解决过程中提升信息素养”这个重要论点，为何要将“运用计算思维形成解决问题的方案”成为学生必须的学习经历，因为只有让学生经历问题解决的过程，掌握问题解决的方法才能使其理解技术作为问题解决方案的本质。认识到这个本质，通过对计算思维的培养与课程标准中新的要求内容两者间相互支持、相互呼应的关系进行阐释，提升对新内容的把握，教师就能提升面对外部世界变化的“定力”，认识到自己的学科知识储备对于理解新课程标准的价值，减少对专业知识提升的焦虑，坚定潜心学习和专业发展的信心。

3.增强对技术的理性态度，研究学科德育的具体要求

新课程标准坚持立德树人的课程价值观，引导学生理解信息技术应用过程中的个人与社会关系，履行个人在信息社会中的责任和义务，帮助学生成长为有效的技术使用者、创新的技术设计者和理性的技术反思者。因此，教师要将课程独特的育人价值与学科知识、思维方式等结合在一起，认识信息技术的边界，更理性地认识信息技术的优势与局限，同时对技术带来的伦理挑战更为审慎，对科技中蕴含的智慧和艰辛有更多深刻的理解。

上海积极推进学科德育的研究，结合学科育人价值分析，研究如何达成可观察、可测量、可评价特征的德育目标，提高德育要求落实的可能性。征集教学实践中的真实教学案例，阐明案例的德育价值，说明德育教学策略在案例中的具体体现，以增进教师理解、掌握，促进德育要求落实。

4.持续推进概念教学研究，促进对课程内容结构的认识

新课程标准精炼了数据、算法、信息系统、信息社会等学科大概念，这些大概念指向信息技术学科核心内容，反映学科本质，是将学科关键思想和相关内容联系起来的特殊的概念。要推动教师理解新课程标准，从“少而精”的大概念入手是一个很好的途径。理解这些大概念提出的基本原则，便可理解新课程标准是怎样“紧扣学科大概念体系，精心架构课程结构；选择课程内容，确保知识体系清晰”这一设计理念。但大概念通常是复杂的，也有一些概念是上位的，包含了很高层次的抽象，如何用学科大概念解读课程内容，需要给出逻辑框架和实例。上海自2014年起连续三年开展了概念教学的研究和实践，通过研究概念教学的方法，制作实体教具，设计教学资源，提供教学案例，为理解新课程标准提供了学习基础，开设全市概念教学的网络研修一体课程，提供具体的教学实例供教师借鉴和参考。

大概念的理解首先需要结合具体的教学内容，通过市区校三级教研，推进基于概念的活动设计；其次还要围绕产生的问题背景，重视概念、知识体系、概念形成过程中蕴含的解决问题的方法，回溯概念的产生中科学家解决问题的方法，让学生不仅“知道事实”，而且“知道为什么”，讲好科技故事。

5.从课程实施视角，深化对学科项目的认识

上海信息科技课程自2004年开始推进“以项目（或活动）带动学习”的教学方式改革，十多年的教学实践积累了诸多项目设计和实施以及与之匹配的过程性评价经验。但项目学习具有一定的复杂性，突出表现为两个问题：一是项目的实施流程与知识系统学习之间的矛盾，缺失对知识的深度理解；二是学生偏向于解决问题和呈现成果，缺失对意义的追问。

新课程标准回应了这些困惑，明确提出了“把握项目学习本质，以项目整合课堂教学”的要求，强调它是“学生在教师引导下发现问题，以解决问题为导向开展方案设计、新知学习、实践探索，具有创新特质的学习活动”。新课程标准关于项目学习的阐述，强调了项目本身应包含知识的建构和转化，明确学科知识的深度理解是项目学习不可或缺的。托马斯提出判断高质量项目化学习的标准，其中特别分析了和学科知识的关联性：项目化学习聚焦在能够驱动学生去面对学科中的核心概念或原则的关键问题，学生通过项目学习主要的学科概念和能力，需要“建立起项目活动和隐藏其后的希望掌握的概念性知识之间的关联”，真正重要的是学生所追求的问题、活动、成果和表现，都要协调起来服务于真正重要的理智和目的，而不是作为传统课程后的一个展示、表演、附加实践或作为例证的部分。

6.加强单元教学设计，增强教学整体性

新课程标准的推进面临教学内容调整和课时减少的现实矛盾，采用单元教学的方式可以发挥其“整体大于局部累加”的效益。单元教学设计是分解、传递和落实课程目标的关键一环，是统整单元内所有课时目标的主要手段，是对教学内容的“结构化”组织的抓手。2017年上海信息科技学科编制了《单元教学设计指南》，提供单元教学设计的原则、方法和典型案例，教师可将单元教学设计的路径和支架，通过流程、属性表和问题导向，提高单元教学设计的规范和质量，其中，流程呈现单元教学设计的步骤，属性表呈现单元教学设计的内涵品质，问题导向呈现单元教学设计的思考路径。单元设计体现了立足信息科技课程整体，准确把握不同学段的信息科技学习的定位，清晰地设计了单元在整个年段课程中的位置，体现了单元与单元之间在学生素养培养方面的有序的设计。

7.从计算的角度，解读计算思维的内涵

要将核心素养落地，需要结合教师的困惑，将核心素养进行教学操作性转化，教师需要的不仅是对“计算思维”各个角度的分析，更需要的是面对具体教学内容时的操作能力。我们将教师有关计算思维的困惑提炼为两个主要问题：一个是计算思维具体可表现为哪些方面的能力？回答是主要可落实在抽象、符号化，形式化、自动化，建模、逻辑思想在问题解决中的应用等方面。另一个是在当前的教学内容中，如将计算思维作为培养目标，有哪些知识是比较薄弱并希望有所提高之处？回答是怎样将现实中的信息抽象为符号，怎样用物理的方法将符号转换成物理状态（如传感器），怎样用计算模型（如图灵机）按形式化的方法对信号进行处理（如数字化），怎样将数学和逻辑思想（如递归和迭代）在实际项目工程中实现信息自动化处理的过程彰显出来等。

8.组建研究团队，研究教师专业提升的路径

新课程标准的推进需要一支“先锋队”，率先研究实践，起到示范和带头作用，同时也为各区提供更加广泛的教师培训支持。2017年上海组建了上海市Python研究小组，招募教师志愿者参与共同研究和实践，目的在于培养一支队伍，设计一系列项目，提供典型教学案例，积累学习资源，为新教材的全面实施提供先导和支持，开展从VB到Python的迁移研究，目前已经完成了计算机图像识别、卷积神经网络手写数字图片识别、数据分析与可视化（透视某共享单车数据表）、机器学习典型算法（某共享单车使用量预测）的课例开发与培训。

教师的专业素养提升是一个循序渐进的过程，要从易到难，提供专业学习的路径。同时，要拓展教师学科专业知识的“宽度”与“深度”，一方面通过学科知识培训让教师深入学习新课程标准的学习要求，另一方面通过实例拓宽教师的专业视角。

9.开展初高中衔接的教学探索

新课程标准的实施对学生的学习起点有一定的要求，因此，要夯实初中阶段的教学，建立初中和高中课程的衔接，开展初中人工智能启蒙的研究与探索。通过研究初中阶段数据与计算思维的要求，开展人工智能启蒙教育，重视计算机文化。例如，我们近年来通过开展初中阶段“小数据”分析的探索，提供真实的数据，通过更多维度、更多相关性的数据，让学生根据评定结果提出推测，选择性地使用具有相关性的数据表，通过公式、函数、排序等操作进行数据处理后用数据证明自己的推测。

結语

课程建设既需要顶层设计，也需要基层探索，只有自上而下的理论借鉴和自下而上的典型经验相结合，才能走出扎实的课程建设和教学研究之路。尽管当前信息技术课程的实施教师面临一些困难，但是我们不应将教师看成被动的执行者，他们有活跃的思维，有积极探索的精神，有创新实践的热情，有得到学术尊严和职业自信的需求，当下的困难和挑战也是未来发展的动力，上海市信息技术教师的发展会一直秉承“日拱一卒无有尽，功不唐捐终入海”的理念，行走在“积累、沉淀、发展”的路上。