基于核心素养的信息技术大单元教学探究

摘 要：新课标提出重视以学科大概念为核心，使课程内容结构化，以主题为引领，使课程内容情境化，促进学科核心素养的落实。文章尝试探究大单元教学理念，以真实情境化案例——停车场管理系统为例，从提取大概念、明确目标、创设情境、设计问题链、设计任务群几个方面探索大单元教学具体实施途径。

关键词：大单元教学；核心素养；高中信息技术

中图分类号：G202 文献标识码：A 文章编号：1673-8918（2024）44-0114-04

《中国教育现代化2035》提出围绕学生发展加强核心素养培养，科学规划、合理设置基本课程，依据各科课程标准，设计各学段、各学科的教学基本内容，促进教学内容的纵向衔接和横向配合，创新教学形式，探索开发以核心素养、综合能力发展为要的主题学习课程。而《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》中也提出重视以学科大概念为核心，使课程内容结构化，以主题为引领，使课程内容情境化，促进学科核心素养的落实。基于此，面向核心素养导向的信息技术教学设计可尝试打破传统单元单位，以大概念凝聚相应知识点，通过大单元设计对原单元内容进行重组，生成网状结构化的知识点分布，再将学习内容重新组合为一个整体。这样的单元教学使得学生的学习更加深入、更具迁移性，帮助学生像学科专家一样思考和表达，形成学科观念。探索大概念统领的大单元教学，促进核心素养有效落实，助推课堂教学变革。

一、 大单元教学设计的理念

传统单元教学按照单元章节按部就班，知识点覆盖全面，但是知识点之间的关联相对较弱。学生在面对真实情境问题时，缺乏从宏观层面对问题进行全面、整体的认识、分析、把控，缺少对相关知识点进行有意义联结，难以提升思维能力。新课程理念倡导以解决真实情境问题为导向的学习活动，而大单元教学的项目主题学习能够帮助其在现实学习活动中提高信息敏感度，主动将问题求解与信息技术进行关联。

（一）以大概念推进结构化学习

以大概念推进结构化学习，最早可追溯至布鲁纳主张的“利用一般观念学习事物之间的关联”的结构主义思潮。大单元教学以大概念为支点。通过构建学科大概念体系，建立跨单元的连接；在微观层面，推进到具体单元再逐层将大概念分解，形成概念群，建立结构化的知识体系。大概念模型期望将学科基本内容与结构化学习建立牢固关系，鼓励每一位学习者形成自己的理解模式。

在数字时代，知识点相对庞杂，而大概念模型的可视化表达，可将零散的单一知识点重新组织，绘制成网状的结构化分布。进而延展到学科方法和活动经验的结构化。在具体的信息技术教学过程中，通过分级的多层多类大概念模型，串联各个单元的逻辑关系，促进核心素养的养成。

（二）以大概念打通迁移路径

迁移分为低通路迁移和高通路迁移。低通路迁移是指技能、方法的简单迁移，新旧任务相似度较高，而高通路迁移则是指需要将习得的知识进行抽象概括，形成自己的知识结构，在新情境中进行重组和整合，并能用之解决问题。大概念有助于促进学生超越事实性的思考，并进行跨时间、跨情境的迁移，发现新旧知识之间的联系，并为终身学习提供大脑图式。大单元教学中的情境加强了知识与具体的情境的连接，促进了复杂情境中的高通路迁移。

（三）以大单元促进深度学习的发展

大单元教学的项目式情境化教学方式促使学生由被动学习转变为主动学习。通过主动参与到真实、有效、多样化的学习活动中，将浅表化的认知活动上升为具有发展意义的学习，在实践过程中不断深化认知。同时，依据真实情境的大单元教学，探索的大都是不良结构的问题。探索过程中，必然会遇到超出预设的问题，这也为学生深度学习的发生留下了空间。

二、 大单元教学设计的实践

（一）提取大概念，明确学习目标

基于核心素养的信息技术大单元教学设计要树立以学科核心素养为纲的课程观，建构学科大概念体系，助力课程目标的达成。基于四项核心素养：信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任的指引，将零散的知识点整合到包含数据、算法、信息系统、信息社会的信息技术学科大概念体系中，形成知识图谱，明晰学习目标。再将大概念逐层分级、分解成概念群，以概念群确定具体单元分级目标。

以停车场管理系统计费模块为例，如图1所示，培养学生根据解决问题的需要获取、加工信息，预判可能存在的信息泄露等安全风险（信息意识）、培养学生运用计算机科学领域的方法对现实世界问题的解决能力（计算思维），将数据大概念分级为数据采集、数据分析、数据处理，将算法大概念分级为问题界定、抽象建模、算法设计、程序编写，由此进一步明确单元目标：①掌握数据库的管理与处理数据的一般过程，了解数据安全防护。②掌握Access数据库的数据查询，认识到数据处理对日常生活的影响。③将现实问题通过计算机能解决的方式简化、界定，并通过抽象数据特征建立计算模型。④通过解决实际问题，选择合适算法，体验程序设计的基本流程。

（二）围绕目标，创设情境

信息技术学科教学是培养学生具备数字社会生活需求的必备技能的重要载体。云计算、物联网、大数据等接踵而至，很多问题如果只停留在概念解读，学习只能停留在知识表层，只能获得外在的浅表化意义，不利于学生进行迁移、深层次的理解。例如，如果只是讲解云计算，没有身边实例，学生无从感受，只会觉得是离自己很遥远的话题，自然不会产生知识的联结，更无法对一些延伸的新概念如算力等形成深层次的感知。创设真实情境的学习环境引领学生用已有社会生活经验去发现问题、主动思考、深化认知、解决问题。

以停车场管理系统为例，这是学生现实生活中几乎每天都会遇到的情境，在商场、小区随处可见。基于学生生活经验设计如下情境：停车场管理系统的功能——进入停车场过程模拟（控制系统感应——车牌识别——采集进场记录——控制系统——车辆进场）——离开停车场过程模拟（控制系统感应——车牌识别——收费管理——控制系统——车辆出场），各情境对应知识点的逻辑如图2所示，旨在通过项目在实践过程中引导学生构建数据、算法、信息系统、信息社会学科大概念。

然而面对真实情境下的结构不良问题，学生往往无从下手，可以结合核心素养要求和单元目标设计相关情境的问题链，形成较完整、有逻辑的思维支架，引导学生进行知识的迁移、运用，进一步地深度学习。如图3所示的案例中，“车辆感应”情境可设计两个问题：①感应的方式有哪些？②感应的作用有哪些？在探讨感应方式的过程中学生可结合网络、真实体验等探索到红外、蓝牙、地感线圈等多种方式，真切体会信息系统与外部世界连接的方式，引导其进一步探索其他生活情境中遇到的信息系统感应方式，比如图书借阅、商场防盗等。探讨感应的作用过程引导学生从信息系统的功能和安全出发，思考手持纸质打印车牌能否感应？控制系统的道闸升降的条件是什么？总结出触发摄像头、防砸功能等作用，探索信息系统的安全设计。

问题链是学生达成大概念理解的重要通道。通过问题链的持续引导和刺激，让学生不断解锁新技能、新知识、新理论，有意识地进行归纳和反思，形成自己的观点，促进大概念的感悟和理解。

（三）基于情境，设计任务群

问题作为引发学生认知冲突、联结既有认知结构与新知识技能的“节点”为学生提供了探究、协作与创新活动的机会。学生在解决真实问题过程中才能主动学习，体验学习的乐趣，让学习持续发生。上述问题链，在大单元教学设计中最终要通过任务形式来回答。基于真实情境，聚焦需要解决的关键问题，设计相应的任务群，在解决问题的过程中培养核心素养。任务群为学生自主探究提供支持，促进低阶思维到高阶思维的螺旋上升。完成任务的过程，其实就是大概念进行迁移运用的过程。但任务群具有贯穿多学科、多单元、相对复杂的特点，如果直接抛给学生，他们很可能会停滞、卡顿而失去动力。所以在具体实施时，需搭建学习支架，并提供相应的知识链接、工具及平台支持，例如相应的人工智能工具、数据分析工具、流程图等。

以计费管理为例，设计两个主任务：任务1——查询进出场时间；任务2——根据收费规则及停车时长计算停车费。

任务1拆分为三个子任务：①分析需求、设计算法。分析查询关键字段，分析查询功能的实现流程，思考并用自然语言或流程图表述算法。②SQL 查询语句分析。根据任务1的算法，在前面情境任务中创建的数据库SQL视图中编写查询语句，运行程序并验证查询结果。提供SQL查询条件的使用规则知识链接，引导其使用合适关键词进行查询。进一步拓展至自动寻车子系统寻车功能中的模糊查询，实现知识的迁移。③编程实现查询算法。在理解算法的基础上用程序语言来实现任务。提供相应的Python与Access数据库连接的知识库。将程序实现过程分为四部分：获取所要查询车牌——从数据库中取数据——判断并输出结果——释放服务器资源。任务1由简入繁，层层递进，体验编程获取到数据的一般过程，让学生加深对数据处理过程的理解，培养学生能够根据解决问题的需要，自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息的信息意识。

任务2拆分为四个子任务：①界定问题。确定关键因素和具体收费规则，确定为可用计算机编程解决的问题。以附近停车场收费规则为例：不超过半小时不收费；超过半小时，超出部分按每30分钟5元收费（不足30分钟按30分钟计算）。②抽象数据、建立计算模型。对问题形式化表达，明确问题的构成要素，对要素进行符号化约定。例如进场时间表述为变量entry_time，出场时间表述为变量exit_time，停车时长（分钟）表述为h，停车费表述为变量charge。通过任务1获得的进出场时间转化为停车时长，在此过程中涉及日期时间类型的计算时间差。向学生提供关于时间的库及函数的使用知识链接，引导其自主学习。在获得停车时长的基础上归纳出本问题的计算模型，如图4所示。③根据模型设计算法。根据计算模型，结合程序结构，用流程图描述具体算法。提供分支结构的知识链接，引导分支嵌套。④编写计算机程序。将算法细化，根据流程图，将每一步转化为程序。任务2通过将学生熟悉的收费规则用计算机科学领域的思想方法一步步转换为计算机能解决的方案，引导学生有意识地用这些思维方式高效地解决问题，同时内化这些思维方式，实现计算思维的发展。

三、 大单元教学的评价

基于核心素养的大单元教学的评估一定是以素养为导向的。在评价过程中，关注结果的同时也要关注过程，可以通过过程性评价和结果评价结合的方式进行教学评价。过程性评价贯穿学习过程始终。大单元教学中所涉及知识点庞杂，自主探究式学习中生成性问题较多，如何在有限的时间内完成课程既定目标，这就需要通过评价及时对学习内容进行适度调整，教师需要做好引导。同时过程性评价任务也可帮助教师及时掌握学生的学习动态，判断学生对大概念理解的达成程度。结果评价通过评价任务完成对学生的学习态度、知识目标、学习能力的评价，是对核心素养达成情况的反映。

四、 结论

大单元教学打破原有固化的单元结构，重新将各单元学习内容串联起来，层层深入，充分凸显各单元的结构性和整体性。在实际社会情境中通过跨单元甚至是跨学科的学习过程，促使学生发生多元、多样、深层次的学习活动，对知识结构进行重组，建构自己的大脑图式，实现知识、技能、过程、方法、态度、品格、境界的综合提升。在实际应用中，教师需要以核心素养为导向，聚焦学科大观念，设计真实情境化的任务群，营造一个具体、丰富且能不断生长的课程生态环境，实现学科育人价值的深度变革。同时这也对教师提出了更高的要求，教师要不断拓宽、拓深自己的知识储备，融合多学科领域知识，以全局观的眼光对课程内容进行整合，不断尝试、不断探索。

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2020年修订）［S］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］梁秀华，王向东.以大概念推进结构化学习：构念溯源、素养功能与协同路径［J］.中国教育学刊，2023（2）：36-41.

［3］伍雪辉.大单元教学的内生逻辑与实践立场［J］.教育研究与实验，2022（4）：91-96.

［4］李锋，程亮，王吉庆.面向学科核心素养的信息技术单元设计与实现［J］.课程·教材·教法，2021（10）：114-119.

作者简介：李卉（1989～），女，汉族，江苏泰州人，江苏省泰州中学，研究方向：信息技术教学。