基于PBL模式下信息科技大单元教学实践探究

■天津市滨海新区教师发展中心 武金刚

华东师范大学教授崔允漷指出：“指向学科核心素养的大单元设计是学科教育落实立德树人、发展素质教育、深化课程改革的必然要求，是学科核心素养落地的关键路径。”在教学活动中，开展以“大任务、大观念、大问题、大项目”的方式呈现的大单元教学活动，能够以宽广的视野、更高的层面建构新的教学体系，对知识进行深度构建。而基于问题导向的PBL 教学模式，以学生在真实情境中的问题为核心开展项目活动，通过探究、交流、研讨等多元学习方式，激发学生学习动机，培养学生问题分析和解决能力。因此，以基于PBL 模式为导向的大单元教学活动的实施，能够有效提升学生数字素养和技能、创新能力，通过问题求解的过程性体验，培养学生的核心素养。下面，笔者以对信息科技课程第四模块“数据与编码”中的“数字与编码”内容为例，阐述PBL模式下大单元教学活动的实施过程。

一、小学“数据与编码”教学中存在的问题及解决策略

对于四年级“数据与编码”模块“数字与编码”这部分内容中的“编码”，《信息科技课程标准》（以下简称课标）的概述为：“学生能掌握数据编码的基础知识，根据需要运用不同的编码对信息进行表达，认识数据编码的价值与意义。”而在实际教学活动中，笔者发现普遍存在以下问题。

首先，教师讲解编码的专业内容较深，不符合四年级学生的认知程度。其次，教学内容设计难度偏大，往往出现二进制、十进制等编码及转换等内容，令学生很难掌握。此外，很多教师将多媒体编码的理论知识融入课堂教学，令学生理解困难。

在教学活动中，教师应深入学习和理解课标的内容要求。该模块对学生核心素养目标的培养，以学生能够理解和掌握的基础知识和技能为出发点，尽可能降低学习难度。根据学生实际学情，笔者对“数据编码”这部分内容进行重新建构，以大概念为核心，设计大单元教学活动，将学习内容结构化；以问题为导向，创建以学生发展为中心的学习型课堂活动，培养学生自主学习能力和创新能力。根据课标对“编码”这部分内容的要求，笔者设计三个大单元教学内容，分别是：数据编码的目的、数据编码规则、编码的加密与解码。每个单元中，各知识点建立结构化联系，三个单元间的知识结构呈螺旋式上升。

二、基于PBL为导向的大单元设计思路

下面，笔者以“数据编码规则”单元为例，阐述一下设计思路。根据PBL 教学模式和大单元设计思路，依据主题情境真实性、学习内容结构化、学习方式自主化，笔者针对“数据编码规则”这一单元设计思路如下。

本单元内容旨在引导学生在认识数据编码的基础上，理解编码规则的意义以及编码在生活中的作用，亲历编码的创建过程，理解数据的内在联系，感受数据长度与信息量之间的关系。通过对本单元知识体系的整体建构，激发学生对编码相关内容的探究兴趣，提高学生问题解决能力、合作学习能力、自主学习能力及高阶思维迁移能力。

（一）构建单元知识体系

大单元教学设计的宗旨，是培养学生借助具有深度和广度的知识体系解决实际问题的能力。将一些相关联的零碎知识重新组合在一起，遵循由单一到全面的进阶模式进行知识架构，合理利用知识建立解决复杂问题的逻辑思维模式，有效引导学生在概念理解过程中逐步形成问题解决能力。

设计“数据编码规则”大单元教学活动时，笔者将本单元设计为“认识数据编码的规则”“为物品设计编码方案”“用条形码、二维码管理物品”3 课时学习内容，形成知识体系，每课时又规划了详细的知识内容。该学习内容对应课标中“理解数据编码是保持信息社会组织与秩序的科学基础；知道如何使用编码建立数据间的内在联系，以便计算机识别和管理；了解编码长度与所包含信息量之间的关系，了解数字化表示信息的优势”等内容要求，构建符合学生实际发展需求的内容，以提升学生的核心素养，也为后面学习编码的校验、编码和解码办法等内容打下基础。

（二）明确单元学习目标

基于对核心素养培养和知识体系的建构以及对学情的分析，笔者将本单元学习目标确定如下：

1.理解编码规则的意义，知道编码是有组织、有秩序的基础。

2.亲历编码的创作过程，理解数据间的内在联系，感受数据长度与信息量之间的关系。

3.通过主题活动制作条形码和二维码，理解编码对计算机识别和管理的意义。

4.通过对问题进行分析、推理、关联、综合的实践，逐步提升解决问题的能力和高阶思维迁移能力。

（三）确定单元活动主题

课标指出，“创新教学方式，以真实问题或项目驱动，引导学生经历原理运用过程、计算思维过程和数字化工具应用过程，构建知识，提升问题解决能力。”在学习活动中，教师应注重创设真实情境，引入多元化数字资源，以学科知识为主要学习内容，将主题活动与学生身边的真实性问题结合起来，借助主题探究活动引导学生思考关键问题并深入理解相关知识、掌握技能，让学生在实践活动中形成解决问题的思维和方法，提升知识迁移能力，有效培养学生的核心素养。在该模块的设计中，为了能让学生理解编码相关知识，笔者打破以往“数据编码”部分的知识内容，将学习内容进行二次重组，以“物品管理靠编码”为主题开展活动，从“物品也有身份证”“物品编码我设计”“编码让生活更便捷”等活动入手，体验物品通过编码管理给人们带来的便捷。

（四）单元活动规划

为了确保知识的结构化和主题探究的连贯性，确定主题后，我们将主题融入学生身边的真实情境，根据知识结构层次按课时进行划分，并为大单元的每一课时设置活动情境，将课堂学习和实践问题相结合，激发学生探究欲望，培养学生解决问题的能力，设计内容如下。

第1课时，在“物品也有身份证”主题活动中，笔者以学生耳熟能详的车牌为例，了解车牌编码的规则，并引导学生交流身边其他物品的编码规则及作用，从而深入了解编码的作用。

第2课时，在学生理解编码规则的重要性后，笔者引导学生为班内的桌椅设计一套编码，以此来保护自己的课桌椅。学生通过小组内的交流研讨，确定桌椅编码方案，并列出长度不同的多个编码方案进行比较，由此得出编码长度与信息量间的关系。然后，笔者引导学生梳理编码的设计思路，并迁移到生活中，为家里的玩具和图书等物品设计编码。

第3 课时，笔者以超市琳琅满目的商品上的条形码为主线，引导学生认识条形码和二维码及其作用，并通过为桌椅创建条形码和二维码的活动，引导学生了解条形码和二维码的制作过程。随后，以超市收银工作为例，让学生了解条形码的数据采集与识别的整个过程，体现计算机管理物品的便捷性。

“物品管理靠编码”主题下的3个课时情境，始终围绕“编码管理物品”的活动开展，呈现了活动主题的统一性和连贯性。从身边的真实问题入手，以PBL模式开展整体单元教学，教师应多关注学生对问题的发现和探究过程、解决问题思路的高阶迁移过程。

三、关注学习过程，细化评价方案

在大单元教学活动中，教师要关注学生的学习过程，关注探究活动中的过程性评价，秉承“以评促学”的学习理念，以学科核心素养为导向，依据主题活动的学习目标，设计以培养学生自主学习和探究能力、问题解决能力、创新和思维迁移能力为目标的多维度评价机制。通过实施多元评价方式，教师及时了解学生知识和技能的掌握情况，并对学生的学习过程持续进行反馈。为了确保教学效果评价的有效性和深度，笔者采用UMU在线平台评价工具与评价策略的有机结合，将评价观察融入整个主题活动。

在主题活动中，笔者以小组的方式对学生的学习活动情况、问题解决情况、作品创作情况实施自评、互评、教师评价等评价方式，鼓励学生创新思维模式和个性化创作思路，挖掘学生潜在的特长和优势，提升学生的数字素养和技能。

基于PBL 模式下信息科技大单元教学活动，从学生的实际情况出发，将学生已有的知识经验、有序的探究活动隐藏在主题活动中，将“知识仓库”转为“学习资源”，通过情境中的问题入手，激发学生的探究欲望，培养学生的问题解决能力和高阶思维迁移能力，进而提升学生的核心素养。