基于问题解决的信息科技大单元教学设计与实施

【摘 要】本文以小学五年级“用算法解决问题”单元为例，探究基于问题解决的信息科技大单元教学设计，通过设计真实情境的项目主题、确定素养发展的教学目标、构建聚焦问题解决的单元活动、实施多维的单元学习评价等过程，将学生学与教师教有机整合，让学生在亲历问题解决的过程中发展核心素养。

【关键词】问题解决；大单元教学；信息科技

【中图分类号】G434 【文献标志码】B

【论文编号】1671-7384（2024）08-066-03

《义务教育课程方案（2022年版）》中明确提出：“探索大单元教学，积极开展主题化、项目式学习等综合性教学活动。加强知识学习与学生经验、现实生活、社会实践之间的联系，注重真实情境的创设，增强学生认识真实世界、解决真实问题的能力。”[1]这要求教师教学设计从单一课时知识向大单元转变。大单元教学设计从单元整体的角度出发，以大项目、大任务、大问题统领主题设计、活动设计、评价设计等。问题解决的大单元教学设计是将问题解决的理念融入教学过程中，将教材中的知识点以解决问题的形式呈现在学生面前，形成循序渐进的问题链，贯穿于整个单元教学活动。学生通过解决不同的问题，经历系统、整体的学习过程，构建学科知识结构。

大单元教学存在的问题

开展大单元教学是落实学科核心素养的重要途径，但当前在具体教学实施过程中，普遍存在以下问题：一是教师对大单元的理解不到位，不能用大概念、大任务、大主题来对单元进行整体设计；二是教师对大单元的教学目标把握不精准，目标不明确，知识较为零散；三是大单元内部教学过程之间缺乏关联；四是学生活动表面化，无法做到以学为中心，不能让学生经历深度学习的过程；五是评价形式化，不能准确反映学生学习过程的表现和结果，无法实现教学评的有机统一。

大单元教学设计的路径

本文综合分析专家及一线教师关于大单元教学的研究成果，围绕一线教师在开展大单元教学实践中所面临的常见问题，构建了基于问题解决的信息科技学科大单元教学设计模型（图1）。

1.创设真情境，确定学习主题

在真实的情境中运用知识解决实际问题是学生核心素养的本质表现。大单元教学设计需要创设真实问题情境，引导学生沉浸体验，促使学生在真实情境中找到解决问题的方法和步骤[2]。一个好的大单元学习主题应具有以下几个特点：一是具有整体性，能引领和统筹整个单元的学习；二是具有适切性，既符合学生的实际生活，又符合学生认知发展的需要；三是具有应用性，既有真实的需求，又能承载单元核心知识和培养学生学科素养，有较高的实践价值。

2.依据新课标，明确教学目标

教学目标是教学设计的核心。要制定学科素养导向的单元教学目标，需要考虑学科的核心素养、课标对学段内容要求、学业要求、学业质量标准，再结合教材内容和学情，梳理出符合学生素养发展的单元教学目标。单元教学目标应从学生的视角进行描述，涵盖学生的学习行为、达标条件、表现水平等要素，避免知识和技能的陈述。目标之间要互相渗透，共同指向学生核心素养的发展。

3.聚焦问题解决，构建教学活动

在设计单元教学活动时，应将问题解决作为设计主线。在单元核心问题的引导下，设计指向主题概念的学习理解、应用实践和创新迁移等各类活动。这些活动应以单元主题作为引领，专注于单元学习的核心内容，虽然各自独立，但又紧密相连，形成一个螺旋上升、循序渐进的活动链。在经历整个问题解决的过程中，教师帮助学生结构化表达单元内的知识，进而培养学生解决真实问题的能力。

4.围绕素养发展，设计评价量表

义务教育新课标以培养学生核心素养为理念，单元教学评价需关注学生的学习过程。以学科素养为导向，基于单元教学目标，设计包括自主学习能力、问题解决能力、创新迁移能力在内的多维度评价机制，并包含过程性和终结性评价量规，以确保对学生核心素养的全方位评估[3]。在教学活动过程中，教师应结合评价反馈及时调整教学策略，同时综合学生自评、学生互评、教师评价三种方式，实现多元评价，以评促学，以评促教。

大单元教学设计与实践

按照以上大单元教学设计的路径，以小学五年级“用算法解决问题（研学路线设计）”为例，进行信息科技学科大单元整体设计的实践。

1.单元学习主题

（1）教材内容分析。本单元主要以“算法”为逻辑主线，主要聚焦“解决问题的一般步骤，包含抽象、分解、建模和制定解决方案”这一过程开展。帮助学生尝试对简单问题设计求解算法，提取问题的基本特征，设计与分析简单的算法，体验用算法解决问题的一般过程和方法。这为后续综合应用算法解决问题做好了铺垫。

（2）对应课标分析。用算法解决问题是培养学生计算思维的重要途径，本单元对应新课标中“身边的算法”模块。本模块以身边的算法为载体，结合生活中的实例，使学生了解利用算法求解简单问题的基本方式，培养学生初步养成运用计算思维的习惯，并通过实践形成设计与分析简单算法的能力[4]。

（3）学情分析。大单元教学要以学生的学情基础为依据。本单元针对的是小学五年级的学生，从学生的知识基础、生活经验、学习能力三个方面对学生情况进行分析。

知识基础：学生已学习过Scratch 编程，会用自然语言与流程图简单描述算法，了解顺序、分支、循环三种基本结构。

生活经验：学生在日常生活中有通过高德地图等工具寻找最优路线的经历，有解决问题的感性经验，但缺乏对解决问题策略的系统归纳与思考。学生有一定的项目化学习经验，对项目实施的基本过程有所了解。

学习能力：此阶段的学生认知处于从具象思维到抽象思维的过渡时期，思维活跃，乐于尝试，但缺少求解具体问题的实践经验，对于较为复杂的问题进行算法设计与描述时，仍然有一定的困难。

（4）单元主题设计。秉承项目源于生活、服务于生活的理念，本单元以“研学路线设计”为单元项目主题展开教学，根据减少车程的需求，进行项目分析，确定项目目标为制定最短路线。围绕“制定最短路线”这一驱动性问题，将整个单元项目细分为“项目分析（问题分解）”“确定目的地（抽象问题）”“计算路程（建立模型）”“比较路径（设计算法）”“确定路线（验证算法）”“设计回程（迁移应用）”六个子项目，通过六个子项目的实施，完成研学路线的制定，同时将新课标中对本模块的教学要求融入到单元教学之中。

2.单元教学目标

（1）通过对研学路线制定这一真实情境进行分析，设计解决问题的合理算法，理解计算系统的输入、计算、输出三个环节，体验用算法解决问题的一般过程。（2）通过项目实践，学生能确定解决问题的关键因素，并进行抽象，构建计算模型，设计出最短路线的算法，初步具备解决问题的能力。（3）通过最短距离算法的设计，能用流程图描述算法，用程序验证算法，比较不同算法的执行效率，体验同一问题可以使用不同算法来解决。（4）通过项目实践，能利用算法解决生活中的其他问题，实现迁移应用。

3.单元教学评价

大单元教学的评价应对标大单元教学目标，结合每个子项目的核心任务设计评价量规。例如，在“设计算法，比较路线”这一子项目中，设计了组内自评互评量规，从学生的学习态度、任务成果、素养达成三个方面进行评价，同时也从学生对单元项目规划、参与度、速度、完成度等维度关注对学生学习情况的总体评价。在大单元教学中让学生、教师共同参与到评价中来，通过评价促进教学，发展学生信息科技素养。

4.单元教学实施

本单元中六个子项目之间相互关联，层层递进，每个子项目教学用时为一个课时，包含若干教学活动，每个活动都聚焦问题的解决。其中，第1课时对研学问题进行分析，根据需求界定问题，确定制定最短路线的目标，分解最短路线制定的步骤，完成任务分解表。第2课时是了解算法抽象的方法及过程，将地点和道路进行抽象，把实景地图中关键位置及道路抽象成点和线结合的简化图，根据距离近这一需求，确定研学目的地。第3课时是了解生活中的常见模型，利用关键规则和数据等要素，构建“距离计算模型”和“较短距离比较模型”，根据目的地情况完成各路段路程的计算模型。第4课时围绕如何比较哪条路线才是最短的问题，讨论设计算法，用自然语言和流程图进行算法描述，通过分享交流，感受解决同一问题的不同算法。第5课时根据设计的算法编写程序，运行调试程序，验证算法的可行性，确定去程研学路线。第6课时回顾用算法解决问题的一般步骤。根据回程需求，抽象回程路线算法，建立计算模型，设计最短路线的算法，编写程序验证算法，达到迁移应用的目的。

总结与反思

1.围绕大概念，规划大单元框架

在规划大单元框架时应以大概念为核心，将相关知识和技能分解为多个具体活动，并以大情境、大问题、大任务等形式设计主题活动，以此来驱动大单元教学的实施。在单元设计中要关注大概念的核心内容，将其分解为各个课时中的具体概念，并结合内容要求、学生核心素养等多方面要素制定出明确的大单元学习目标。

2.聚焦问题解决，构建知识体系

素养导向下的信息科技教学是帮助学生在建构知识的过程中提升问题解决能力。因此，在进行大单元教学设计时应理清单元知识内容的内在联系，将零散的知识进行有序重组，并指向学科核心概念，构建完整而系统的知识体系。在教学活动中教师要将概念的理解和知识的应用有效整合，聚焦问题解决，让学生在真实情境中开展学习活动，在探究中习得技能，加强对概念的理解。

3.开展多维评价，提升创新思维

在信息科技的大单元教学过程中，需通过多维度的评价来提升学生的综合思维能力。多维评价应从不同的视角审视学习过程和结果，如自我评价、同伴评价、项目成果、学习态度和实际操作等。通过多元化的评估标准和反馈机制，全面了解学生的学习进展，并提供个性化的反馈和支持，激励学生主动参与学习和自我反思，促进他们批判性和创新思维的发展。同时，评价反馈也为教师提供了改进教学内容、教学方法和教学行为的机会，使之进而优化单元教学设计，实现教学目标。

4.搭建学习支架，实现深度学习

在大单元教学中，学习支架可为学生学习带来较好的学习效果，帮助学生克服学习过程中的难点，使学生能够自主地掌握和应用新知识，逐步发展独立解决问题的能力。在教学中，教师可以搭建策略型、资源型、情境型、交流型等有效的学习支架，引导学生紧跟教师设计的活动内容开展深度学习，同时学习支架能够及时调整，以匹配学生不断变化的学习需求。

在信息科技教学中，采用以问题解决为核心的大单元教学法是一种有效的策略。这种方法不仅有助于提升学生的认知能力、实践技能以及创新思维，还能通过模拟真实场景、布置实际任务以及建立多维度评估体系，让学生亲身经历解决问题的全过程，从而加深对信息科技知识的理解及应用。

参考文献

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.

[4] 中华人民共和国教育部. 义务教育信息科技课程标准（2022年版）[S]. 北京： 北京师范大学出版社，2022.

武金刚. 素养导向下小学信息科技大单元教学实施策略[J]. 中国信息技术教育，2024（5）： 63-65.

编 辑：冯安华