指向高阶思维培养的高中信息技术学科实践研究

李伟

摘要：本文在界定指向高阶思维培养的信息技术学科实践内涵的基础上，提出了学科实践的设计要点，并就如何实施提出了相关策略：以学科大概念为统领，明确学习目标；以开放性问题为驱动，设计学习评价；以问题解决为线索，组织学习进程；以思维进阶为撬动，提供学习支持。以此实现问题的解决，促进学生核心素养的发展。

关键词：高阶思维；学科实践；高中信息技术

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2023）16-0039-04

《普通高中信息技术课程标准（2017版）》指出，信息技术课程兼重理论学习和实践应用，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到运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中。[1]可见，将高阶思维培养融合在课堂教学中，成为高中信息技术课堂教学的重要方向。然而，在课堂教学中，依然存在教师对学生高阶思维培养的意识不够或培养策略不当，使得课堂更注重学科知识与技能的落实，缺乏让学生经历实践探究的全过程，导致学生解决实际问题的能力、批判性思维、创造性思维等偏弱的现象。《义务教育课程方案（2022年版）》强调要坚持素养导向，强化学科实践，突出学科思想方法和探究方式的学习，加强知行合一、学思结合，倡导“做中学”“用中学”“创中学”[2]，这为培养学生高阶思维指引了方向。

指向高阶思维培养的学科实践内涵

1.信息技术学科实践的内涵

高中信息技术学科具有理论性、工具性和实践性并重的特征，其课程内容在关注系统性、实践性和迁移性的基础上，注重课程内容的广度、深度和问题情境的复杂度，在问题解决过程中提升学生的信息素养。

2.信息技术高阶思维的内涵

高阶思维是指问题求解、决策制订、批判性思维和创造性思维能力，是综合运用分析性、创造性和实践性思维的能力。[3]而信息技术高阶思维指向学生在真实复杂情境中界定与分析问题，通过判断、分析和综合各种信息资源，形成系统性解决问题的方案过程中所表现出来的高水平心智活动，主要表现为分析性思维、批判性思维和创造性思维。

3.指向高阶思维培养的学科实践内涵

指向高阶思维培养的信息技术学科实践，遵循高阶思维特征及其发展规律，将学科知识包裹在能够唤起学生情感的真实问题情境中，运用学生已有生活经验和认知基础界定和分析问题，沿着学科思想和方法开展实践探究活动，在分析、判断、综合、反思等思维方法中建构知识，用多種方法和策略设计问题解决方案，在验证与迭代中决策与完善，并在丰富且复杂的新问题情境中迁移应用，从而实现学生高阶思维的培养。

指向高阶思维培养的学科实践设计要点

学科实践设计要点在学习目标的引领下，包含学习情境、学习进程、学习评价等要素。如图1所示，指向高阶思维培养的信息技术学科实践以学科知识为基础，围绕学习情境、学习进程、学习评价等维度设计学科实践路径，在实践活动的过程中综合运用分析性思维、批判性思维、创造性思维等思维方式，在自我反思与调节的共同作用下解决问题，发展学生的高阶思维。

1.学科导向的问题情境

高阶思维的发展依赖于贴近学生真实生活经验的学习情境，学科导向的真实问题情境能有效联结学科知识与现实世界，实现从学科知识到思维过程的发展，在问题探究与解决中激活学生的认知思维和探索心理，深化知识的建构、理解与迁移。

2.实践特征的学习进程

信息技术学科实践要坚持实践立场，充分挖掘不同学科知识背后蕴藏的学科思想方法，形成实践特征的学习进程，组织开展学科实践活动，将学生的情感体验、思维发展和实践探究过程深度融合，实现学科知识的深度理解和灵活运用，提升学生的问题解决能力。

3.高阶思维的学用相融

指向高阶思维培养的学科实践，是以高阶思维的培养为目标的实践探究学习；同时，学科实践依赖于学生的原有认知思维基础，学科实践活动与高阶思维活动过程有机结合、相互作用，实现动态发展。

指向高阶思维培养的学科实践实施策略

1.以学科大概念为统领，明确学习目标

学科大概念是指向学科核心内容和教学核心任务、反映学科本质、能将学科关键思想和相关内容联系起来的关键的、特殊的概念。[4]以学科大概念统领学习目标，要梳理出不同层级大概念之间的逻辑关联，可以模块内容、学习单元、具体课时等维度纵向梳理，以具体事实与知识、一般概念、核心概念、学科大概念厘清知识之间的内在逻辑关系，以此明确学习目标。

例如，浙教版《信息系统与社会》（必修二）中的信息系统搭建是一个涉及多领域知识的综合性内容，需要学生具备系统性的知识体系和思维能力，因此课程尝试借助学科大概念为统领重组教材内容，通过理清单元学科大概念统领下的单元知识结构（如图2），帮助学生将学习到的知识进行提取和迁移，有利于学生知识的结构化和系统化。根据单元知识结构图，结合课程标准要求，教师可确立单元学习目标，如下页表1所示。

2.以开放性问题为驱动，设计学习评价

学习评价是对学习目标的具体化，以保证学习目标更好地落实。学习评价应以素养立意，明确预期学习结果，重视过程性学习证据的收集。在设计时，教师要思考学生怎样的学习表现可以证明理解学科知识与形成迁移、用怎样的标准来评估、用什么样的证据检验预期学习效果的实现等。

为了更好地收集能够证明学生实现预期学习目标的表现性证据，教师要特别重视开放性问题的设计。问题情境的开放性及问题解决方案的多样性，能调动学生的学习兴趣，拓展学生的探究深度，促进学生的思维发展。

例如，在浙教版《信息系统与社会》（必修二）第二章第三节“移动终端”中，要求学生能够区分计算机与移动终端并能够解释说明移动终端的硬件组成及其工作原理。教师在教学评价环节，跳出传统的纸笔测试方式，设计了开放性小组探究活动—手机大推荐，让学生通过对不同人群进行需求分析，包括硬件需求、软件需求，给他们推荐合适的手机，并从手机具体参数角度阐述推荐原因。

这一评价过程，将学科知识与生活经验结合，不仅帮助学生更深入地理解课程内容，更注重学生的主动性和创造性。教师也可以从深度及广度两个维度对学生是否掌握移动终端的工作原理进行更全面、真实的评价。此外，学生最终提交的記录单会包含多种答案，这使得教学评价不会依赖于特定的问题或答案，从而避免因问题或答案的偏差而带来的评价不一致问题，进而提高教学评一致性的质量和稳定性。

3.以问题解决为线索，组织学习进程

指向高阶思维的学科实践应以问题情境为引领，以问题解决为线索组织学习进程，让学生经历“问题界定—问题分析—问题求解—迁移应用”的全过程，针对不同学科知识蕴藏的学科思想方法设计多维的学科实践活动。在问题界定与分析中联结旧知，启发思维；在问题求解中建构新知，促进思维进阶；在迁移应用中综合信息，助力思维迁移，实现学生核心素养的发展。

例如，在浙教版《数据与数据结构》（选择性必修一）第二章第二节“链表”的复习课中，教师围绕“导航软件中的数据存储”问题，依照“提出问题—问题分析—问题求解—迁移应用”的学习逻辑开展实践活动（如表2）。

学习进程以知识的逻辑关系为依据，遵循解决问题的一般过程与方法。课堂为学生构建了“进阶式”的问题解决与知识建构的路径，引导学生逐步深入探究问题的本质，在解决方案的“迭代优化”过程中实现思维发展和知识建构。在这个过程中，学生需要充分进行问题分析和思维判断，尝试各种解决方案，在解决现实生活世界真实问题的过程中实现认知结构的持续优化，在不断迭代和完善中逐渐拓展思维和提升解决问题能力。

4.以思维进阶为撬动，提供学习支持

学科实践突出了学生的主体性，教师是学生学习的合作者、组织者和引导者，在学生学习过程中，创设有利于学科实践的学习环境，提供相应的学习支架和学习资源，给予学生学习的支持和指导，促进学生思维的发展。其中，学习支架要体现引导性、动态性和梯度性，支持学生全身心投入到复杂的问题情境中，引导学生积极且有深度地思考，促进学生思维的层层递进，在问题解决中发挥学生自我调节学习的能力。学习资源要体现丰富性、灵动性和情境性，支持学生在探究实践过程中思维的宽度，给予学生开阔的视野，促进学生思维的迁移。

例如，在浙教版《数据与数据结构》（选择性必修一）第四章第五节“数据查找”的教学中，教师以二维数组中的查找问题为切入点，在二维数组遍历的基本程序上，增加以二分查找为基本算法思路的程序优化设计。通过问题解决和知识迁移的方式，递进式地帮助学生逐步形成算法优化方案，促进高阶思维发展（如表3）。

从暴力枚举算法提出到冒泡排序优化算法的迁移应用，给予学生充分的时间设计优化算法，最后进行拓展思路的讲解。知识难度呈现明显的“阶梯式”，帮助学生一步一个台阶地实现优化算法设计：第一层为暴力枚举。以现实生活中最简单、直接的方式解决问题。第二层为简单优化。将所学的冒泡排序优化的知识进行迁移应用，初步优化问题解决方案，并在此过程中找到问题优化的关键点。第三层为深入探究。在找到问题优化的关键点后，引导学生回顾所学的二分查找等算法，对解决方案进一步深入探究，寻求问题的更优解。第四层为拓展进阶。通过从线段二分到平面四分的拓展与提升，帮助学生逐步拓展自己的思维空间，提高问题解决能力和抽象思维能力。

通过建立递进式的学习支架，引导学生经历基础的暴力枚举算法到运用学科知识逐步优化的“阶梯式”的学习过程，促进了学生的思维进阶，实现了由散到整的完整成长，发展了学生的高阶思维。

总之，指向高阶思维培养的信息技术学科实践，需要教师深入理解高中信息技术学科高阶思维、学科实践的内涵特征。在实施过程中，以学科大概念为统领，明确学习目标；以开放性问题为驱动，设计学习评价；以问题解决为线索，组织学习进程；以思维进阶为撬动，提供学习支持。以此实现问题解决，促进学生核心素养的发展。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中信息技术课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2017.

[2]中华人民共和国教育部.义务教育课程方案（2022年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022.

[3]钟志贤.促进学习者高阶思维发展的教学设计假设[J].电化教育研究，2004（12）：21-28.

[4]刘景超，刘丽群.以学科实践落实学科育人：内涵剖析与逻辑理路[J].广西师范大学学报：哲学社会科学版，2023（01）.