指向学科核心素养的信息技术课堂教学设计
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作者:郝进峰
学科核心素养由三个层面构成：最底层的“学科知识层”，以本学科基础知识和基本技能为核心;中间层的“问题解决层”，以解决问题过程中所发生的认知冲突及认知冲突的解决为核心;最上层的“学科思维层”，指在系统的学科学习中通过体验、认识及内化等过程逐步形成的相对稳定的思考问题、解决问题的思维方法和价值观，实质上是初步得到学科特定的认识世界和改造世界的世界观和方法论。教学目标的制订不再流于形式，它真正成为把控教学走向的标杆，将教师从知识技能的教学中解放出来，更多地关注学科思维的实际应用。下面笔者以小学信息技术课程中的“搜索”为例，通过不同版本（1.0-4.0）的教学设计思路，说明如何实现面向学科核心素养的教学。
● 夯实“学科知识层”，强化“问题解决层”
1.思路：夯实基础，才能逐层归因
教学的主导者是教师，教师“站稳讲台”是基础，而教好知识技能是教师“站稳”的关键。认知冲突是随着知识技能的提升和知识节点结构的复杂性而不断发生的，因此知识技能的数量和质量将决定核心素养的整体走向。
2.案例：“搜索”1.0到2.0
该内容为小学三年级信息技术“遨游因特网”单元的知识点，以“掌握简单的百度搜索”为技能目标，目标相对单一，因此，笔者拓展了百度搜索相关的知识进行补充教学。
“搜索”1.0中听课教师是这样评价的：
“他有时候会十分地认真且又有着一定的想当然，他可以在一堂课上（如本课）准备与教学内容相关的几乎所有的可能性（拓展内容）……于是课就少了必要的整体感，思考上的深度意识也会弱许多……”
“课堂上只重视了‘双基’层目标的实现和强化，知识炒知识，只有量的增加，没有质的提升，兜兜转转，却始终无法深入。”
2013年秋的异地公开课中笔者尝试从“实际问题的解决”的角度进行新的尝试，于是有了“搜索”2.0。
由于是异地上课，笔者从授课教师的自我介绍中无痕地引出“搜索”的知识目标，当学生搜索到的关于教师的信息太杂太乱、分不清真假时，就形成了认知冲突，就自然过渡到第二环节的“多关键词搜索”进行数据筛选，信息逐渐丰富后，一个虚拟的“我”的形象渐渐清晰，接着进入第三阶段，完成一份“简历”制作（信息的加工、表达），最后引出“人肉搜索”的思维争辩。
3.反思：从边缘处徘徊到由浅尝处深入
在从“搜索1.0”到“2.0”的转变过程中，笔者重新审视了自己的教学，从强化知识技能的基础教学，渐渐提升到“指向方法”层面，即“问题解决层”。
①从平铺到渐进。“1.0”时面面俱到是缺乏教学能力的一种表现，教学目标不明确，没有重点，缺乏层次。“2.0”则是对教学状态的一种修正，从一个有意义的点切入，营造出一个适切的场域，随着“情节”的深入，教学不断递进和伸展，最终引申到道德教育层面的“人肉搜索大讨论”。这个强调过程的设计突出“问题解决层”，利用已知信息分析推理的过程比快速解决问题更重要。虽然还停留在“实际问题的解决”层面，但已经开始尝试将学生引向“认知冲突的发生和解决”层面，通过设计和引导，让学生以第一人称视角去解决这个“认知冲突”。
②从单一到单元。单一的教材知识点往往只指向一个或几个具体的“学科知识”目标，课与课之间有知识上的关联，却没有过程上的连贯，弱化了“问题解决层”目标培养的达成度。一个个小场景的虚构不如一个大场域的设计，整个单元就是一个完整的大场域，每一课都是一个放大的教学知识点，完成一个个课堂小目标，积小为大，最终完成整体教学。例如，网络搜索单元有6课，这些内容的核心包括信息获取（网络搜索）、信息加工处理（网络下载和整理加工）、信息表达（主题活动），用一个项目式主题就可以串起整个单元教学。
搜索1.0到2.0迭代的过程中，除了面向解决实际问题之外，其实更重要的是把教学目标调整成面向学生思维认知冲突的“问题解决层”。每一次的学习都是建立在前概念的基础之上的，而每一次认知冲突，就是新概念生成的开始。2.0版本中“当搜索的信息太杂太乱时”，这就是一个认知冲突生成点。搜索已经学会了，但是搜索到的不是全部有用，那么如何才能使信息真正有价值呢？于是知识技能的强化过程中引出了思维的参与，通过思维去影响和优化知识结构。只是在这两个版本中“问题解决层”的处理还相对稚嫩，认知冲突的发生和解决还缺乏关注。
● 优化“问题解决层”，面向“学科思维层”
1.思路：从教师设计“解决实际问题”，到引导学生解决自身“认知冲突”
项目式教学是从教师的视角进行教学设计，它倾向于“解决实际问题”，但在这个过程中更多的应该关注學生在“解决实际问题过程”中“认知冲突”的发生和解决，依托于“实”（实际问题）让教学有形可依，而解决“虚”（认知冲突），则能更好地体现学生的自主学习，真正突破“问题解决层”，以实带虚，以虚证实，承上启下，上达“学科思维层”，下馈“学科知识层”。
2.案例：“搜索”3.0
2017省杏坛杯决赛，课型是信息技术课前指导课。笔者将课设计成“现场搜寻K教师”。K教师到底是男是女、有什么具体特征、坐在教室的什么位置等信息都是未知的。于是探案式的抽丝剥茧，从教师提示的有限信息入手，一步步深入课堂，其间教师引导，一组一组不断地递进重复这个过程，最后找到张老师。接着提炼总结现场搜索的关键，将它引申到信息技术网络搜索单元，完成了这堂信息技术课前指导课。
在课中首次强调了课堂中的“大合作”，后来的改编版中加入了“知识锦囊”和“求助卡片”，最终定稿。
3.反思：从大处布局，于小处落实
课前指导课是赛事主办方专家给出的课型，笔者遵从并完成赛课，实现了自己对教材理解的突破，也引发了对信息技术教学方向的再思考……“搜寻K教师”比“搜寻我”来得更为巧妙，它直接将教学目标指向了“问题解决层”，通过显性的“问题解决”来实现隐性“认知冲突”的解决，达到思维能力提升的最终目标。 ①从封闭走向开放。2.0版本中将教师作为资源去搜索有一定的新奇性，但缺乏问题解决层面的设计，无法深入教学，因此从封闭教学情境中走出来是关键，于是3.0版本直切主题——搜寻K教师。这个场域的设计让教学脱离网络的束缚，回归真实课堂，开放的设计更容易将教学指向“问题解决层”。其实现场搜寻K教师和网络搜索一样，也需要分析提炼关键词，也需要通过关键词组合来缩小信息范围，更需要通过数据的整理筛选来达到目的，而且探案式的抽丝剥茧，比网络虚拟搜索更真实、更投入，更容易直观理解搜索的本质内涵。
看似仍是在说“解决实际问题”，但是本质却是指向“认知冲突”。丰富“K教师”特征的过程就是一个不断完善概念的过程，在这过程中，学生的思维水平也从杂乱生长渐渐地转向良性发展。
②从独立走向合作。在3.0版本中，细节处设计了“知识锦囊”“求助卡片”，同时也营造出组与组间竞争的氛围，但是随着教学的深入，组间有意无意的模仿和调整、教师采访时学生交流互通、知识锦囊的使用分享、求助卡片的尝试使用，都渐渐将竞争转变为合作，尤其是单组无法完成任务时，真正的“大合作”就成了自然生发的行为。
合作是基础，学习合作和学习中的合作就是它的过程体现。拓展初期，分组随机，团队即时形成，当合作变得不顺畅，无法维系的时候，必然会带来对合作方式的“质疑”，这就是一个“认知冲突点”的设计，解决这个冲突点的过程，就是完成拓展的过程，也是一个问题解决的过程。学生合作、质疑、纠错、重组、突破，最终完成教学任务，实现教育目标。
在这一版本中，“问题解决层”真正从学生的认知冲突出发进行了规划和设计，让学生在“搜寻K教师”这个探案式的场域中，激发认知矛盾冲突，并逐一突破，最终从思维上形成“搜索”的深度认知，在这个过程中“双基层目标”得到巩固，“问题解决层目标”得到优化。思维促进了知识的吸收，知识技能的迭代强化，又推动了思维的提升。在3.0版本中，拓展的介入是笔者真正面向“解决问题层”的开始，因为平时的课上，合作的广度会被思维习惯所束缚，会忽略真正“解决问题”意义上的合作。而创设一个看似不可能完成的任务，其实突破它的关键就在于合作本身。在3.0版本中，强调了“合作”，其实已经明确了“拓展”的方向，这或许就是3.0版本区别于其他两个版本的最大意义所在。而“拓展”中体现出的合作的意识、思维的争辩、创造性思维，都将目标直接提升到最高的“学科思维层”。
● 通达“学科思维层”，实现“学科核心素养”培养
1.思路：在解决“认知冲突”的过程中，整束和提炼“学科思维”品质
信息技术学科的核心素养包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任。虽然这是高中的信息技术核心素养，但是儿童是成长的，小学信息技术也有必要为了完整的儿童教育，进行正确的引导教育。对于课程而言，应以学科思维作为课程内容组织的主逻辑，而具体知识则应以学科思维为中心进行聚类。只有这样，具体知识才能形成合力以有效促成抽象学科思维的生成。“搜索”的本源是“搜索算法”，算法是计算思维的集中体现，以“搜索算法”为中心进行类聚，通过教师设计有效的教学场域，通过学生解决“认知冲突”的过程来实现知识和技能的学习与强化，同时又在“双基层”和“问题解决层”的基础上实现“学科思维”的凝练，将学科核心素养三维度上通下达。
2.案例：“搜索”4.0
笔者在2018年末的大市公开课中，不用课件，在完全脱离电脑的环境下上了一堂信息技术课——“搜索算法”。
本节课的内容很简单，就是猜学号，猜中有奖。随机抽一个号让学生猜。
七嘴八舌胡乱猜——随机搜索。
当有学生顺着上一个学号往下的时候，直接奖励糖果，继续猜，很快就有学生发现按着学号顺序猜不仅快，还能有奖励，于是自然过渡到线性搜索。
刚才的搜索都是用“=”来判断的，那么我们能不能尝试用“<”或“>”来判断呢？让小组自己去设计，尝试用最少的次数完成最快的搜索，引出二分法。学号>30，还是小于<30……再减半。
最后的“散列法”就是将数据按照一定的方法换算成便于查找的关键词，学号就是一种最典型的关键词，学号十位是1还是2，是3还是4，然后在相应关键词列表中再进行后续搜索，学生很快就掌握其精髓。
于是，在多种算法的组合使用下，学生很快指向了筆者初定学号的那个人。
3.反思：真教、真为，回归信息技术的本原
以学科思维为课程内容设计的主逻辑，具体知识则应以学科思维为中心进行聚类，于是课程框架下的合理规划和调整就有了依据。
①从“连横”到“合纵”。在本文中，“连横”特指按年级、按教材顺序教学的方式，而“合纵”则指打乱教材结构的教学再设计。“搜索”2.0到4.0的螺旋递进上升，则打通了信息素养的达成过程。运用“双基”基础，以符合儿童年龄特点的“问题解决”方式，通达“学科思维层”，通俗易懂地将“计算思维”这一核心素养内涵的壁垒提前攻破。回溯“搜索”的几个版式，将4.0版本中的“搜索算法”作为“搜索”的主逻辑去设计，更为直接地达成了最高级的“学科思维层”目标。
②从基础到拓展。4.0版本是一堂纯粹的信息技术基础课，同时它也是一堂颠覆传统的信息技术拓展课。说它是基础，是因为先有搜索算法后有搜索，而说它是拓展，是因为它将算法还原到搜索过程中去让学生体验、感悟、理解、升华，最终实现搜索算法的理解，这样的信息技术教学有很大的挑战性，设计上也有很大的难度和不确定性。笔者觉得只有有了思考和专注的过程，才能生发出“感悟”“理解”“升华”等一系列的“学科思维”特性，这才是我们追求的方向。我们要训练大脑会思考而不是存知识，我们要多培养合作，而不仅仅是竞争。从猜学号开始的随机搜索到线性搜索，就是一个“分析”的过程，通过“问题解决层”引发认知冲突：怎样搜索可以更精确地找到学号？这堂课的设计精准定位了教师在教学中的位置，在传授“搜索算法”这一知识时，主动引导学生进行高阶思维，要运用关联、拓展、迁移等手段帮助学生形成结构化的知识（随机搜索、线性搜索、二分搜索、散列搜索）。
● 小结
回顾“搜索”，六年磨一课，依托学科核心素养，从量变迭代到质变颠覆，尝试变革传统的信息技术教学范式，进而重新理解和设计信息技术课程架构。第一，寻根觅林，只为向思维最深处漫溯。信息技术的根就是算法，掌握了算法，才能将信息技术发展推向更深处。随着人工智能应用的深入，新的算法正在不断地创造出来，改变着这个世界。信息技术世界的“算法树”已经枝繁叶茂，我们在欣赏繁花似锦的同时，需要回溯根本，去看看它是如何摄取养分，衍生出如此多又如此美丽的枝和叶的。第二，只为“深入，并随着孩子的兴趣深入”。1.0版本的导师评语中有这样一句话：指导一个项目，深入并随着孩子的兴趣深入，是至关重要的。这句话点醒了笔者，让笔者不断深入研究学科核心素养。笔者不仅关注学生深度学习的结果，更关注在“社会性情境”下学生“如何进行深度学习”的过程，并把“学科核心素养”作为理论依托，细致入微地探寻促进信息技术课程教学的具体策略，尝试在过程和方法上拓展、深化。
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