面向未来的信息技术课程教学设计

巫雪琴 陈银萍

《普通高中信息技术课程标准（2017 年版2020 年修订）》（以下简称“2017 年课标”）确立了“全面提升全体高中学生的信息素养”的课程目标。［1］1信息素养的内涵从开始的“信息使用、查找与获取、理解与吸收、评价”等低阶素养，向智能时代的“信息安全与监控、人机交互与协作、信息创新、信息思维以及终身学习”等高阶素养发展，不断接近“促进人的全面发展”的最终目标。［2］信息技术教育的关注点也随之从原来的培养“技术应用能力”转移到培养“技术环境胜任力”。育人方向的改变必然带来教育内容与教育方式的变革，落实到教学层面，首先需要进行面向未来的教学设计。

一、面向未来的教学设计之设计理念

加涅认为：“教学设计是一个系统化（systematic）规划教学系统的过程。”［3］面向未来的教学设计需要秉持以下设计理念。

（一）基于前瞻视点，关注指向未来的目标设计

技术发展日新月异，社会对人的要求在不断变化，人对自身的要求也在不断改变。面对技术、社会、人自身的不断发展，学习目标的设计需要“面向未来”，从学生的实际出发，评估发展轨迹，指向学生的未来发展，进行长远规划。

（二）基于建构主义视点，关注以“学”为中心的活动设计

建构主义认为学习是个体在与环境相互作用的过程中，其内部心理结构不断变化的过程，是个体在原有基础上主动进行的意义建构。2017 年课标也提倡培育以学为中心的教学关系，倡导在问题解决过程中提升学生信息素养。为此，面向未来的教学设计需要关注学习情境的创设，把知识与技能融入项目的各个环节，让学生的“学”随着项目的推进自然发生；关注学生主观能动性的激发，在学习活动中，学生不只是被动地解决问题，而是要参与到问题的发现、分析、解决的整个过程中。

（三）基于深度学习的视点，关注以“迁移”为特征的评价设计

未来社会需要的不是知识的“记忆者”、技术的“复制者”，所以我们需要培养有迁移能力的“问题解决者”。当“迁移”实现了，知识与技能才能真正升华为素养。深度学习正是能促使迁移发生的一种学习。实现“深度学习”的教学设计要给予学生提问的机会，给学生形成问题、解决问题的环境，要设计“相互倾听”“反思”等活动，推动对话与协作的形成。［4］以“迁移”为特征的评价需要分解到项目的不同环节中，调节项目开展的节奏与方向，使项目有序推进，从而达成学习目标。

二、面向未来的教学设计之设计方法

威金斯等设计的“理解为先教学设计模式（UbD，Understanding by Design）”，主张“以终为始”进行逆向思考，UbD设计模式更适用于大单元与项目教学。［5］2017年课标“倡导基于项目的学习方式，将知识建构、技能培养与思维发展融入运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中”。［1］2可见，UbD 是比较适用于信息技术学科进行教学设计的方法。UbD 设计整体分为“确定预期结果、确定合适的评估证据、设计学习体验和教学”三个部分。

在实际应用过程中，我们对UbD 模式进行了一定的改进，通过二次“握手”的方法，增加行动支架，提升操作的便捷性（如图1 所示）。具体来说，首先完成学习目标的设计，对评价证据进行初步设计。然后进行二次“握手”的操作。第一次“握手”是在学习目标与情境之间展开，确保情境的创设指向学习目标，从学习目标出发，“以始为终”来选择恰当的情境。这种由目标逆推选择的情境能确保情境创设的指向性。第二次“握手”是在活动环节与分解目标之间，活动环节的设计对应分解后的学习目标。这种活动环节与分解目标之间的“握手”能确保活动过程的指向性。接着就是证据链的形成，把前期初步预设的证据再基于活动进行微调，让主要活动与分解目标形成对应的评价证据，确保活动的有效性，一步一个脚印，最终达成课时或者项目目标。

图1 基于UbD的二次“握手”设计法

三、面向未来的教学设计模式及注意事项

（一）教学模板框架

2017 年课标的教学建议中明确提出，要紧紧围绕学科核心素养，把项目整合于课堂教学中，重构教学组织方式。基于以上思考，我们设计了一个信息技术课程教学模板，整体框架如下：

1.项目背景：侧重解决“为什么选择这个项目”，对应教学设计分析中的“学习需要分析”。

2.项目目标：侧重解决“项目可以达成什么样的目标”，目标的确立需要面向未来，关注发展性，关注“迁移”的形成。

3.项目实施策略：侧重解决“项目如何进行”，包括项目具体介绍、项目实施时间安排。

4.项目准备：包括项目实施环境、硬件与软件准备。

5.项目流程：从问题解决层面、项目实施层面、活动推进层面、知识技能层面再到素养层面进行多维度分析与梳理。

6.项目实施过程：以学生活动设计为主体，每个活动列出所融入的知识与技能，活动以问题、任务为主要表现形式。

7.项目实施反思：设计依据、后期改进设想以及对于使用者的建议。

（二）使用模板的注意事项

1.项目名称的表述

项目名称要能统领项目主要内容，体现项目精髓。内涵可以是一节课的微项目，也可以是多个单元融合的大项目，甚至可以是融合几本教材的项目。项目的名称一般不指向具体的知识点而是更偏向具体内容，如“智能保温杯的设计与制作”；也可以用启发性的、能激发学生兴趣的名称，如“时间去哪里了”“你好好吃饭了吗”。

2.项目背景的描述

项目背景的描述首先可以让大家了解项目选择的来龙去脉，进一步认识项目与本部分教学内容的关系、与学生的关系，从而对项目的意义、价值有进一步的认同。背景描述包括本部分课标与教材的分析、学生的分析、项目背景的分析、项目内各种因素的关系与作用。

3.项目目标的表述

项目目标的确定有4 个依据：课程标准/学科素养的相关表述（目标与内容、学业要求），教材内容，学情，教师经验。教学目标常用ABCD描述法，其中A（Audience）即学习者，B（Behavior）为实际的行为及其结果，C（Condition）为教学实施相应的条件，D（Degree）为行为完成质量的最低衡量依据。当学习者确定的时候，可以对B、C、D3 个要素做进一步整合与明确，采用三段式来描述，也就是通过什么具体的活动（方法）、达成什么目标（借鉴课标）、目标达成的评价依据是什么。如通过“点亮生日蜡烛”活动，理解二进制与十进制的关系，能实现“年龄和点亮的蜡烛根数与位置之间对应关系的转换”。纵向的层次除了三维目标外也可以借鉴UbD 设计方法，将目标分成知识和技能目标、意义建构目标、迁移目标3 个层级。信息技术课程的实践性较强，可以直接与活动对应起来，不需要刻意强调层次。

4.项目实施策略

本部分侧重说明项目的具体实施思路与方法，可以分层描述，如学生要有效地开展学习并获得预期的结果，需要具备哪些知识（事实、概念、原理）和技能（过程、程序、策略）；哪些活动可以使学生获得所需知识和技能；根据表现性目标，教师需要教哪些内容；指导学生做什么，以及如何用恰当的方式开展教学；对于完成这些目标，哪些材料和资源是合适的；等等。

5.项目流程

项目流程一般采用单线程描述，但多线程描述会更清晰，因为项目实施本身也是多线程的。项目的实施过程就是问题解决的过程，项目需要活动来推进，项目内容融合知识与技能。

6.项目实施过程

项目实施过程可以分成多个环节，每个环节由环节名称、本环节对应的知识与技能、师生活动、设计意图组成，其中活动设计是重点。活动环节的小标题结合具体的内容撰写，活动设计关注进阶性、开放性与启发性，关注评价与反思的融入。设计意图侧重阐明本环节对于项目进程、学生能力提升等的意义。

7.项目反思

教师反思包括设计初期预设的一些可能的问题，项目实施中不断完善的过程，学生在项目中的表现、任务完成情况等。

四、教学设计案例“危化品实验室智能通风系统的设计与制作”

“危化品实验室智能通风系统的设计与制作”项目的整体设计框架如图2 所示。项目的目标定位不是指向“while、for”语句的掌握，而是通过危化品实验室的真实问题“危害气体超标”的编程解决，指向学生分析问题、解决问题的能力提升；活动设计充分关注以“学”为中心，以“危从何来”“何以解危”等环节不断形成问题链。学生参与问题生成、界定、分析、编程解决、反思迁移的完整过程，评价融入学生回答问题、完成程序、反思梳理等活动中。

图2 面向未来的项目教学设计

（一）学习目标

本课侧重点是体验计算机解决问题的一般过程，知识目标（for、while 等语句）与技能目标（调试、运行）融入项目推进过程中。目标撰写横向采用三段式，纵向与活动对应，每一层就是一个分解目标。

1.通过“危从何来”与“何以解危”两个环节，聚焦真实情境中的问题，学生梳理出危化品实验室可能产生的问题，以及针对毒气超标可以采取的措施。

2.通过“热身”“智能初体验”“突发智排除”3 个环节，学生体验用计算机编程解决问题的过程，能修改与拼接教师提供的代码实现相应功能。

3.通过对活动的反思，学生得出计算机编程解决问题的一般过程，在对for 与while 应用场景的对比中辨析两个循环的异同，并能正确迁移到其他的应用场景。

（二）项目实施过程

1.“危”从何来

观看视频后，学生在对话中提出并聚焦问题。教师可以采用精炼贴切的小标题吸引学生的关注，让学生带着问题走入情境中。

知识、技能与目标分解：发现问题，分析危化品实验室危险的来源。

学生讨论问题。

教师在学生讨论的基础上点题——浓度超标问题。

2.何以解“危”

推动学生讨论不断形成问题，在对话中总结解决问题的策略，学生学习体现主体性、协同性。

知识、技能与目标分解：通过对话协商找到解决毒气超标的办法。

问题：毒气浓度超标，你的妙招是什么？

学生：中和、排气等。

教师：聚焦排气。

问题：毒气排放，你的方法与步骤是什么？

学生讨论、列举。

教师总结梳理：规律排放与突发状况及时排放。

3.热身——人工排放，模拟排放实施策略（无硬件）

本部分是基础语句知识点的学习，对于刚接触Python 语言的学生来说，教师的分析与讲解很有必要。

知识、技能与目标分解：了解time模块的导入与time.sleep（）函数的应用方法；能初步分析程序，通过复制来实现多次排放。

学生：运行半成品程序，其中设置了每天13：00进行有毒气体排放。

教师讲解实现策略，print 语句与time 模块的应用。

学生用复制代码的方式实现24 小时的排放，需要重复应用某些功能。

教师点题：可以用“循环”来实现。

4.智能初体验——如何实现重复的“智能化”

直接复制拼接运行，确保问题解决的主线清晰。

知识、技能与目标分解：for 语句应用场景的初步体验，格式的初步认识，能通过代码拼接实现功能。

学生分析自己程序代码中重复的部分，应用提供的for语句进行拼接，体验“循环”的实现。

5.突发智排除——突发浓度超标情况的解决

侧重“突发浓度超标”的编程解决，与“解题”对比，学习与计算机对话，学生体验编程解决实际问题需要考虑输入、输出，采用半成品的方式来支撑，关注问题的解决思路。

知识、技能与目标分解：while 语句应用场景的初步体验，格式的初步认识，通过分析了解计算机解决问题的“已知”与“结果”表达方式，同时初步体验随机函数的应用。

问题：突发情况计算机如何知道？多少就算超标？超标后做什么？

对话：学生自然语言描述功能的实现。

教师提供程序半成品。

学生通过填空应用while 语句实现循环，了解突发浓度可用“随机数”实现，体验while语句的条件修改。

6.建构——反思出新知

梳理计算机编程解决问题的一般过程，同时从当前的应用场景进行迁移，进一步比较for与while的区别。

知识、技能与目标分解：学生学习反思的方法，在反思的过程中链接原有知识与新知实现迁移，同时获得成功感。

学生：回顾危化品实验室智能通风系统的编程实现过程，梳理计算机编程解决问题的一般程序，总结for 与while 应用场景特点，尝试迁移到其他的应用场景。