基于大概念的高中技术课程整合性教学实践

【摘要】随着有关新课标的颁布，基于大概念对信息技术与通用技术学科进行整合成为可能。在进行跨学科知识整合时，教师可以以跨学科大概念为整合点，并以核心素养设计目标，指向大概念;以核心概念设计内容，分解大概念;以深度学习设计项目，建构大概念;以多元方式设计评价，夯实大概念。【关键词】大概念;信息技术;通用技术;整合性教学;照明系统;教学案例2018年，教育部发布了新版普通高中课程标准，其中技术课程（含信息技术和通用技术）标准发生了两大变化：一是必修学分由原来的8学分降为6学分，二是倡导项目式学习。为适应这些变化，在实际教学中将两门学科进行整合变得尤为重要。另外，新课标中要求使用大概念统摄各学科课程内容，引领课程与教学改革，强调以学科大概念为核心使课程内容结构化，以促进学科核心素养的落实[1]。鉴于此，基于大概念对信息技术与通用技术进行整合，使技术课程摆脱当前的教改困境成为一种可能。下面，笔者以“楼道照明系统”单元设计为例，谈谈如何基于大概念开展高中技术课程的整合性教学实践。跨学科大概念：课程整合的关键点大概念是基于事实基础上抽象出来的深层次的、可迁移的概念，它是一种相对上位的概念，表现出一定的层次性，包括跨学科大概念和学科大概念[2]。就高中技术课程而言，跨学科大概念主要是信息技术和通用技术两门学科共性的或交叉的概念，具有一定的综合性与普适性。显然，跨学科大概念是实现信息技术与通用技术课程整合的关键。那么，如何找到跨学科大概念呢？笔者认为，学科大概念源于课标和教材，可以对课标和教材中涉及的相关概念和知识内容进行解构与重构，找出学科大概念中可以整合的点，从而确定跨学科大概念。例如，信息技术课标中直接给出了四个学科大概念，即数据、算法、信息系统和信息社会;通用技术课标在“技术与设计2”的内容结构中也有涉及类似的学科大概念，即结构、流程、系统、控制。通过进一步比较研究发现，可以用“控制系统”作为跨学科大概念来统摄“信息系统”与“控制”，如图1所示。在实施技术课程整合性教学实践中，将跨学科大概念作为基础，可以从目标、内容、项目、评价四个方面展开大单元的设计与教学。以核心素养设计目标，指向大概念单元目标是大概念的具体表述。在整合性教学设计中，教师需要先明确跨学科大概念对应的各学科核心素养，再将其转化为可操作、可评价的学习目标。在以“控制系统”为跨学科大概念的“楼道照明系统”单元中，对应的信息技术学科核心素养及其描述为：能够根据问题解决的需要，有意识地寻求恰当的方式获取与处理信息（信息意识），了解常见的传感与控制机制，理解软件在信息系统中的作用（计算思维），认识信息系统的优势和局限性，能构建简单的信息系统，积极利用各种信息系统促进学习与发展（数字化学习与创新）。通用技术学科核心素养及其描述为：形成人工世界和人技关系的基本观念，形成技术的安全和责任意识、生态文明和环保意识（技术意识），能运用系统分析的方法进行要素分析、整体规划，并运用模拟和简易建模等方法进行设计，能领悟控制的基本思想和方法并加以运用（工程思维），通过收集相关信息并进行综合分析，提出符合设计原则并具有一定创造性的构思方案（创新设计），能独立完成产品的成型制作、装配及测试，具有较强的动手实践与创造能力（物化能力）。根据以上核心素养要求，“楼道照明系统”的单元目标具体设计如下。通过模拟楼道照明系统的设计与开发过程，理解信息系统中信息输入、处理、控制、存储和输出的作用，理解信息系统的构成与基本工作过程。通过对楼道照明系统的分析，能认识到信息系统在社会应用中的优势及局限性。通过小组合作，能够从功能（物）、安全（人）、环保（环境）等方面对楼道照明系统的设计进行综合分析，提出具有一定创造性的构思方案，并进行技术探究的实践操作。通过实现控制系统的构思方案，锻炼动手实践与创造能力。以核心概念设计内容，分解大概念跨学科大概念不仅具有高度的抽象性和概括性，还具有跨越学科的综合性，为此，需要将大概念分解成下位概念，以帮助学生理解、掌握和综合运用。“楼道照明系统”中，将“控制系统”分解为信息系统的功能、信息系统的工作过程、控制的方式、控制系統的分类四个核心概念，在此基础上，进一步梳理，具体涉及如下主要内容。信息系统具有输入、处理、控制、存储和输出五个基本功能，其基本工作过程为采集数据（输入）、操作和存储数据（处理）、做出反应（输出）。控制系统的运行分为人工控制方式和自动控制方式，从工作过程上分为开环控制系统和闭环控制系统。教师在提炼出主要内容之后，需要对其进行重新组织，建立内部关联，形成跨学科大概念下的内容体系，以实现学科之间的深度融合。对于控制系统进行分析，其涵盖范围是大于信息系统的，即信息系统是控制系统的一部分，信息系统具有控制系统的典型特征，包括人工控制和自动控制方式，也可分为开环控制系统和闭环控制系统。基于核心概念设计的内容体系如图2所示。以深度学习设计项目，建构大概念随着新课标的颁布，项目式学习在高中技术课程的实践中也越来越受到重视，但仍然存在浅层化问题，只注重做，而忽略了学与思，很难促进学生知识的建构。因此，从“做中学”的角度来看，以深度学习设计跨学科整合的项目，对于学生建构大概念是十分有必要的。笔者认为，以“情境—任务—活动—问题”为主线设计项目，能够达到深度学习的效果，有助于促进学生对知识的掌握和大概念的建构。以深度学习设计项目时，项目中各要素的设计要求如下。情境作为教学设计的基础，应该是生活中真实存在的，尤其要贴近学生实际，导向生活中真实问题的解决，以引起学生的共鸣，激发内部学习动机。在“楼道照明系统”单元中，课前请几位学生到走廊里实地探索楼道灯的使用，并拍成短视频，作为项目导入的情境，能够有效促进学生快捷地发现并分析问题。任务作为项目学习的中心，发挥着任务驱动的作用，“任务群+任务单”的组合形式更有利于学生的深度学习。任务群是对学习项目的分解，是对学习活动的整合，是有着严密的逻辑结构和知识层级的任务集合;任务单是学生学习的脚手架，辅助学生总结知识中的规律并完成学习任务。“楼道照明系统”单元设计的任务群包括组建人工控制的楼道照明系统、组建自动控制的楼道照明系统、组建开环控制的楼道照明系统、组建闭环控制的楼道照明系统4个任务，每个任务中配有相应的任务单。例如，为引导学生归纳信息系统的工作过程并分析信息系统在社会应用中的优势及局限性，组建人工控制的楼道照明系统的任务单设计，如图3所示。在这个过程中，活动作为任务完成的形式，提供了线性的任务完成流程，指明了任务中每个环节需要开展的具体工作。问题作为课堂教学的线索，需要教师精心设计层层递进的问题串，启发学生积极思考。例如，在总结信息系统的工作过程时，教师提出了这样的一系列问题，“你们组设计的楼道照明系统是如何将外界信息轉化为计算机可处理的数据的？”“数据是如何输出的？”“数据经过了哪些处理？”由此引导学生联想到信息系统中对数据的输入、处理与输出，甚至是反馈等内容。值得注意的是，在“楼道照明系统”项目中借鉴了逆向工程教学模式的实施过程：试用与感知、分解与观察、还原与测试（要素增减与测试）、评价与总结[3]。引导学生在解构复原中理解信息系统（楼道照明系统）的工作过程，在增减要素的微创新中实现信息系统（楼道照明系统）的创新设计。以多元方式设计评价，夯实大概念在跨学科的项目式学习中，多元评价方式对夯实大概念的意义非凡，评价时可以考虑以下几点建议。第一，以核心概念作为评价要点。核心概念是大概念的基础，是评价的重要依据。例如，设计的楼道照明系统是否遵循了信息系统的基本工作过程，是否实现了信息系统的基本功能，是否符合闭环控制系统的要求。第二，过程性评价和总结性评价并重。项目式学习既要关注学生最终作品的完成情况，也要评价设计和制作过程。例如，楼道照明系统是否实现了设计要求，是否遵循了设计的一般过程和一般原则。另外，也