基于单元学业数据分析的学科核心素养培育——以华东师大版高中信息技术“数字化与编码”单元为例

夏仲文

(上海市闵行区教育学院附属中学，上海，201199)

素养的发展是指不同领域的知识结构的发展及各领域知识结构的复杂结合。2018年，教育部颁布了《普通高中课程方案》及各学科的课程标准，新的课程标准凝练了学科核心素养。学科核心素养的培育，需要学生完成“高水平的、复杂连接的‘完整’知识结构的建构”[1]，体现的是学生经过学科学习之后，具备运用学科知识、学科思想与方法，解决学科问题的能力，并能够将这种能力迁移到相似的学科问题情境中，是一种学科思维过程、学科思维能力的体现。因此，学科核心素养的培育，需要将传统的以课时为主线、以知识学习为核心的教学，变革为以单元内容为基本教学架构，以体验、主动参与、问题解决、能力迁移为主要过程，以培育学科核心素养为核心的教学。

一、单元内容视角下的教学

《普通高中信息技术课程标准(2017年版2020年修订)》提出了“信息意识”“计算思维”“数字化学习与创新”“信息社会责任”四方面学科核心素养。[2]在此背景下，高中信息技术教科书采用“项目活动”方式组织学习内容。[3]一个项目活动包括较多的学习内容，因此，教师在日常教学中，需要将一个项目活动主题的学习内容，根据其整体性、关联性和层次性，结合项目主题的教学目标、学科核心素养培育目标，进行梳理、统筹与整合，实施以项目主题统领的单元教学，真正实现用教材教学，而不仅仅是教教材。

单元教学强调以单元为学习单位，整体把握学习内容，通过主题引领，形成支持学生深度学习的场域。[4]单元教学需要在综合考虑单元内容、单元教学目标、单元学科核心素养培育目标的基础上，通过整体化的单元教学架构与整合，打破课时教学的局限，避免单一课时教学存在的内容割裂、碎片化和无序化，帮助学生建构起以单元为主体的知识结构体系，加深学生对学科的认识和理解，提升学生运用学科知识、学科思想与方法解决问题的能力。

二、单元学业数据的内涵与作用

数据作为对事物描述的记录无处不在，且表现出多种形式，同时数据也是可以处理的。[3]数据是人们提取信息，做出决策的重要依据。经过分析处理的数据，其价值会大大增加。单元学业数据是学生在学习单元内容时产生的各种数据，包括学生的单元学习检测、单元活动参与、单元目标达成度、学科素养发展现状、学生课堂学习的过程性评价等，是学生学科知识掌握程度、学科能力发展水平的最直观反映，能够客观评价学生的学业成就表现。

教师通过分析学生单元学业数据，可对学生单元内容知识的学习现状，运用学科知识解决问题的能力，以及学科核心素养发展情况，有较全面的了解。为教师开展后续单元教学，对学生实施个性化学习指导，帮助学生完善知识结构，提高学生运用知识解决问题的能力，提供数据支持和决策依据。

三、单元学业数据分析的教学实践

(一)“数字化与编码”单元简介与学习路径

1.单元简介

“数字化与编码”是华东师大版《普通高中信息技术必修1 数据与计算》第一章“数据与大数据”的重点内容，围绕学科大概念“数据”展开，包括进位计数制与进制转换、信息数字化的概念及过程、编码的概念与作用、字符编码、声音编码、图像编码、数据压缩的基本原理。

“数字化与编码”单元的知识是信息技术学科的基础内容，既要求学生掌握学科知识点，也要求学生理解知识点背后的学科原理，并能够运用知识原理解决实际问题，解释学科现象。“数字化与编码”单元的知识之间具有较强的逻辑性和相关性。例如，字符编码中的ASCII码和汉字编码，模拟量与数字量，声音编码和图像编码。因此，在教学中需要注重学科思想方法、学科基本原理的渗透与运用。

2.学习路径设计

“数字化与编码”单元的学习，需遵循如下的学习路径：“为什么要数字化”——理解信息数字化的概念和信息数字化的意义；“如何数字化？”以及“为什么要使用计算机进行信息处理”——知道首先要把待处理的信息用二进制数来表示[3]，引出进位计数、数制转换的方法，在探究信息数字化的活动中，理解文字、声音和图像的数字化过程、编码原理，以及数据压缩的原理和常用方法。

学生在完成单元内容的学习之后，应能够理解信息数字化的重要性以及数字化的原理，会运用相关知识与原理解决实际问题。因此，在单元的课堂教学活动中，可借助数字化工具，通过单元实践活动的体验、探究、汇报展示，理解字符、声音、图像编码、数据压缩的原理与方法。本单元注重学生对信息技术学科原理的理解，学科思维方法的运用，在问题思考与活动体验中，经历分析问题、解决问题，能力迁移的学习过程，培育学科素养。

(二)“数字化与编码”单元学业数据的采集与分析

1.“数字化与编码”单元学业数据的采集

单元学业数据的采集利用融入教师日常教学中的极课大数据平台来实施。[5]根据单元教学目标、教学内容，围绕单元的学科核心概念、重难点知识、素养目标做好规划，明确需要采集的数据。如单元内容的预习数据、课堂教学的过程性数据和总结性评价数据、单元内容的阶段性检测评估数据。

(1)单元内容的预习数据

《普通高中课程方案(2017年版2020年修订)》提出，普通高中的培养目标是培养具有科学文化素养和终身学习能力，具有自主发展能力的学生。[6]课前预习作为课程教学的重要环节，对培养学生的自学能力具有重要意义。

在实施单元教学之前，针对本单元的学科核心概念、知识点、素养目标，设计学生单元预习单，如表1所示。单元预习单包括单元任务、单元目标(学科核心素养)、单元核心概念、单元核心概念对应的知识点。通过对学生单元预习单数据的采集与分析，可了解学生对核心概念与知识点的预习情况，为教师开展单元教学做好准备。

表1 “数字化与编码”单元预习单

(2)课堂教学的过程性与总结性评价数据

“数字化与编码”单元的项目任务是：“将学校馆藏的纸质校刊制作成电子校刊，感受数字化的过程，小组合作完成电子校刊的制作。”因此，课堂教学评价以项目活动的实施为核心，结合本单元知识点的学习过程展开，采用过程性评价和总结性评价相结合的评价方式。计数制、信息数字化的概念与过程、模拟信号和数字信号、编码的概念和作用等较为抽象、重要的概念，采用总结性评价，检测学生的学习情况。数制转换、字符编码、声音编码、图像编码和数据压缩等既有理论，又需要实践的知识，则采取过程性评价与总结性评价相结合的方式进行评价。过程性评价关注学生在学习过程中的项目活动表现，项目任务完成情况。过程性评价主要从项目任务制订、计划实施与过程记录、项目活动成果展示、项目活动反思四个维度进行评价，以声音编码为例，如表2所示。

表2 声音编码项目活动过程性评价量表

在评价实施过程中，教师依据学生的表现情况，以小组为单位，按照5分、3分、1分三个等级，评价每个小组在各个维度的表现情况。同时，开展学生的自评和组间互评，以体现评价主体的多元性。通过对单元多个连续的学习活动实施评价，积累单元评价的过程性数据，可客观呈现学生在本单元的学习情况，学科素养的发展情况。

总结性评价是对学生完成学习内容的总结性反馈。[7]在实施总结性评价时，针对课堂学习的知识点，结合学科教学的要求，利用课后练习进行学习效果的总结性检测。

(3)单元内容的阶段性检测评估数据

完成单元内容的学习任务后，依据课程标准、单元项目任务的目标与素养发展要求，参考学业质量水平标准(学业水平质量是高中毕业生在本学科应该达到的合格要求[2])，结合学业水平考试的要求，围绕单元学科概念、核心知识，设计与单元内容高度关联的问题情境，对学生的学习效果进行阶段性检测。通过阶段性检测，可了解学生对单元核心概念和知识的掌握情况，运用学科概念和核心知识解决问题的能力，学科素养目标的达成度。“数字化与编码”单元学习效果检测单，如表3所示。

表3 “数字化与编码”单元学习效果检测单

2.“数字化与编码”单元学业数据分析与教学

(1)单元内容的预习数据的分析与教学应用

根据每个班级学生的预习情况，依据课程标准和教学要求，将单元内容的知识点分为教师讲解型知识、教师组织引导学生学习型知识、学生同伴互助与自学型知识三类。

教师讲解型知识，即班级学生选择“一般、不熟悉和非常不熟悉”的比例达到60%及以上的知识点。教师在课堂上通过讲解、演示、实验等多种教学手段和方式，将知识点融入单元任务，完成知识点的学习，通过练习，完成项目任务、制作作品等方式巩固所学的知识。教师组织引导学生学习型知识，即班级学生选择“一般、不熟悉和非常不熟悉”的比例在10%—59%的知识点。教师先提出与该类知识相关的问题或情境，然后组织学生开展自学、实践探究、师生共同讨论等多种形式的学习，明晰学科概念，厘清知识之间的关系。在学生完成学习任务后，给学生提供展示学习成果的机会，激发学生的学习兴趣和学习积极性。学生同伴互助与自学型知识，即班级学生选择“一般、不熟悉和非常不熟悉”的比例在10%以下的知识点。这类知识点以同伴互助和自学为主，学生通过自学教师事先录制的微课和学习资料完成学习任务。

将学科知识进行分类，针对不同的知识类型、学生学习现状，开展有针对性的学习活动，既提高了学生的自学能力，又提高了教师的教学效率，为拓展学科知识提供了空间。

(2)课堂教学的过程性和总结性评价数据的分析与教学应用

利用课堂教学的过程性评价数据，可直观呈现每个学生的学习状况，为教师实施个性化的辅导提供了数据支撑。通过对班级学生学业数据的加权处理，制作成班级学生的学业数据雷达图，能直观反映每个班级在项目学习过程中每个指标的情况，班级与班级之间在每个指标上的差异性，如图1所示，为不同的班级制订针对性的班级教学策略提供了有效的学业数据支撑。如(1)班需要在项目活动成果展示上得到更多的指导，可从展示形式、成果梳理、团队配合等角度切入。(2)班则需要对活动有更深的反思，可提供活动反思脚手架供班级参考。

图1 班级项目活动过程性评价雷达图

利用课后检测练习，可对学生的课堂学习效果进行总结性评估。通过对学生学业数据的分析，能明确每个班级的每个学生对某个知识点的掌握情况，既可帮助教师了解年级、班级层面的学习情况，也可针对某些学生的共同问题实施精准化的辅导。

(3)单元内容的阶段性评估数据的分析与教学应用

通过对学生单元内容的阶段性评估数据进行分析，可了解学生对本单元内容的整体掌握情况，在具体的情境中运用本单元的知识解决问题的能力提升情况，运用知识解决类似问题的迁移能力的发展情况。根据数据分析，将学生的学习情况分为良好、需要开展有针对性的辅导两类，并将两类学生组成学习互助小组，教师不定期开展评估检测，对评估检测获得通过的小组，给予学习互助五角星的奖励。当小组的学习互助五角星达到一定的数量后，可兑换教师的一份小礼品。学习互助小组每半学期重新进行分组和调整，尽可能提供更多的机会，让学生融入不同的学习互助小组，促进班级养成良好的学科学习氛围。

四、教学启示与建议

(一)单元视角的学业数据分析，有利于学生学科知识框架的建构

立足于单元内容实施的整体教学，有助于学生形成对单元知识脉络的认识、单元重点内容的认知，单元前后内容之间的关系的厘清与整体把握，促使学生从单元的角度去看待学科知识，思考学科单元内容之间的关系，学科的性质、作用与地位，从而为学生建构起以单元内容为主线的学科知识框架，学会用学科思维和学科方法解决学科问题，奠定良好的基础。

(二)单元视角的学业数据分析，有利于学生学科核心素养的培育

学科核心素养作为学科育人价值的集中体现，是学生在学科学习中逐步形成的正确价值观、必备品格和关键能力。[2]在学科教学中，通过对学业数据的分析，让学生的知识建构过程可视化，能帮助教师精准地了解学生的学习状态、单元学习中存在的不足、知识框架体系建构中存在的漏洞，为教师实施基于理解、体验参与、问题解决、迁移应用的课堂教学提供了着力点。为将学科知识的学习转向学科思维的培养、学科核心素养的培育的学习，提供了可能。

(三)单元视角的学业数据分析，深度和广度需要进一步拓展

本文以单元教学的视角为切入点，以过程性评价数据和总结性评价数据为基础，开展学生学业数据分析的教学实践，但是，学生的学习是一个主动建构知识的过程，是一个认知、体验、主动参与、问题解决的过程。因此，学生的学业数据类型是多样的，既有课堂学习的过程性、总结性学业数据，更有师生交互、生生交互时的情感、心理活动、思维过程的数据，这是更需要关注和研究的领域。囿于现实条件，未能对这些数据进行采集和分析，因此，在今后的教育实践中，若能采集上述数据，可进一步拓展学业数据分析的深度和广度，也更有助于了解学生学习的本质与过程，落实学科核心素养的培育，更好地完成为党育人、为国育才的教育目标和使命。