基于高阶思维能力培养的高中信息技术大单元教学实践

【摘要】随着课程改革不断深入，高中信息技术面临新的挑战与新的机遇。为了有效提高学生的信息技术素养，教师应立足大单元教学视角，关注学生的高阶思维能力培养，提高信息技术教学的整体性和有效性，为学生的全面发展提供保障。文章探究基于高阶思维能力培养的高中信息技术大单元教学策略，以期为教师开展教学提供参考。【关键词】高阶思维；高中信息技术；大单元教学为深入贯彻落实“立德树人”根本任务，《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》对教学理念、教学方法以及教学组织形式等提出新要求。新时期下，传统的教学方式无法满足学生的学习需求，指向高阶思维能力培养的大单元教学应运而生。大单元教学以单元为单位，能够挖掘单元知识点之间的联系，针对学生“学一课忘一课”的现象，打破课时教学的壁垒，驱动学生开展主题化学习。教师应开展大单元教学，培养学生的高阶思维能力，促进学生的全面发展。一、基于高阶思维能力培养的高中信息技术大单元教学应遵循的原则（一）以学科核心素养为依据要想培养学生的高阶思维能力，教师需要以学科核心素养为导向，在大单元教学实践过程中，准确把握信息技术学科核心素养与大单元教学之间的关联，设计符合学生核心素养培养要求的大单元教学目标，确保大单元教学有据可依。以学科核心素养为依据是基于高阶思维能力培养的高中信息技术大单元教学应遵循的首要原则。（二）以全体学生为中心要想从低阶思维能力培养迈向高阶思维能力培养，教师无论如何设计大单元教学活动，都需要秉持“以学生为中心”的原则，肯定学生为信息技术教学的主体，使信息技术教学回归“人”之根本［1］。换言之，教师应了解学生的学习特征与认知规律，从学生的真实水平与需求出发设计单元任务，避免过多主导教学，促使学生自主学习。（三）以能力发展为目的学生的高阶思维能力培养有赖于其发现问题、分析问题以及解决问题的过程与体会。也就是说，高阶思维能力培养离不开学生的社会实践活动体验，需要学生将所学理论知识通过解决具体问题转化为技能，提炼为经验。为此，在基于高阶思维能力培养的高中信息技术大单元教学中，教师应遵循“以能力发展为目的”的原则，不断向学生提出问题，引导学生解决问题，并鼓励学生提出新的问题，将学生置于多类问题情境中，强化学生的问题解决能力。二、以高阶思维能力培养为导向的高中信息技术大单元教学优势（一）助力思维强化高阶思维能力既包含基本创新思维，又包含学生解决问题时需要的决策力、深度探究意识以及质疑批判思维等，是指向学生潜能挖掘，能真正同步提高其智力水平与实操技能的重要能力。在信息技术领域，“创新”是影响行业发展的关键因素。教师采取大单元教学策略，注重学生的高阶思维强化，可以培养学生的创新思维，让学生在面对复杂问题时不囿于单一思路，找到解决问题的突破口，切实发展创新创造能力。在此过程中，学生的问题意识、决策力以及批判性思维等能够同步得到强化，学生能够主动发现问题，提出问题，运用系统思维深入分析问题，理解问题的价值，通过独立思考、小组合作与实践探究解决问题。（二）发展核心素养以培养学生高阶思维能力为导向，实施信息技术大单元教学，需要教师既向学生有序传授理论知识与技能，又关注学生的科学探究精神培养与信息技术品德培养等，以学科核心素养培养为终极目标。在科技与网络高度发展的背景下，信息技术是社会发展与进步的重要支架。要想成为合格的复合型信息技术人才，学生必须既能熟练使用基本工具，又具备良好的理论基础与研究素养。大单元教学能够使学生的主体性被放大，让学生通过独立探究或小组合作学习的方式，真正理解信息技术的本质，并逐步将信息技术知识从文字理论转化为实操技能，树立正确的情感、态度与价值观。（三）优化学习策略传统的教学模式下，教师往往一味地给学生灌输信息技术知识，忽视了对学生思维与学习方法的点拨。以培养高阶思维能力为导向，开展信息技术大单元教学实践，能够将培养学生思维放在重要位置，指引学生完善学习方法。学生不再是被动接受知识的对象，而是投入真实情境，围绕核心任务开展项目化探究的“主人公”［2］。如此，学生能够得到鼓励，在大单元学习模式下主动思考，深入探究，养成良好的学习习惯，突破死记硬背的学习困境，借助所学知识解决现实问题，形成终身学习意识。三、指向高阶思维培养的高中信息技术大单元教学的路径（一）设置挑战性任务，调动学生探究兴趣挑战性任务指具有一定难度，能够考验学生真实学习水平的学习任务。设置挑战性任务是实施信息技术大单元教学，为学生高阶思维培养探明方向的主要策略。需要注意的是，教师需要匹配学情，结合教学内容设置挑战性任务，以调动学生的探究兴趣，使学生主动参与讨论、探究过程，指引学生通过主动探究找到问题的解决方案。为合理设计挑战性任务，教师应考虑以下方面。首先，任务设计要贴近学生的生活经验，具有现实意义。其次，任务的内容与形式要体现多样性，让学生有充足的自主探索空间，方便学生从不同角度提出不同的问题解决方案。最后，任务要整合单元教学内容，涉及多个知识点与技能［3］。以教科版高中信息技术必修1“编程计算”的单元教学为例。在正式开始教学前，教师统筹梳理计算机程序设计语言、常用函数、算法的三种基本结构等本单元的重难点知识，设计对应的挑战性任务。教师设计以下任务背景：假设你现在是一个电商平台的销售数据分析师，某品牌即将要销售一款新产品，需要你使用算法对销售数据进行预测。教师设计如下任务要求：导入过去×个月该品牌的热销产品销售数据，从销售额、利润最大值及利润最小值等方面入手，绘制新产品在不同时间段的销售额走势图。教师提出如下任务条件：可以使用Python3.4.4与常用函数完成必要数据的读取、计算与预测。为完成该任务，学生会综合单元的所有知识与所学的相关技能，利用收集的数据编写销售额预测程序，完成尽可能准确的预测。该挑战性任务难度适中，有助于学生在解决具体问题的过程中发现问题，改进解决问题的方法，有效培养高阶思维能力。（二）鼓励自主性探索，培养学生自学能力要想使学生进入深度学习领域，单纯依靠教师对学生的教学指导是不够的，需要学生主动、积极地对信息技术知识进行深层思考与讨论，开展深度学习。因此，要想提升高中信息技术大单元教学质量与效果，教师需要鼓励并引导学生开展自主性学习，尊重学生的想法与感受，让学生在体验学习的过程中发挥主观能动性，成为信息技术知识的探索者，而非接受者。具体而言，为了驱动学生自主学习，教师应深入研究教材，搜集相关的书籍、热门话题、新闻报道等教学资源，从学生感兴趣的角度导入单元知识，同时为学生提供必要的自主学习支持，在学生遇到学习困难时及时解决。另外，教师也可以根据学生的基本学习情况，通过小组合作学习的方式引导学生相互交流，培养学生的团队合作意识，让学生获得不同视角的学习反馈与评价补充［4］。以教科版高中信息技术必修1“初识数据与计算”的单元教学为例。该单元教学内容是学生认识数据、掌握计算方式与技能的基石。在精准分析教材后，教师结合“具体感知数据与信息”“信息与知识之间的关系”等知识，让学生从生活的角度讲述信息技术带来的变化、对数字化生活的理解，促使学生结合生活观察与体验，用自己的话概括单元的核心知识。接着，教师引导学生自学单元知识，探索日常生活中的数据，了解数据、信息和知识之间的关系。这样，学生通过自主学习基础理论知识，能够了解简单的数据计算方式，学会对数据进行有效分类、筛选，增强自主学习意识，提升高阶思维能力。（三）提出开放性问题，引导学生深度学习学生的思维能力存在差异。在高中信息技术教学中，教师应坚信每一名学生都拥有不可估量的思维潜力，在传授理论知识与方法的同时，挖掘学生的思维潜力，引导学生深度学习。教师可以提出开放性问题，创造开放性探索空间，让学生突破思维的局限，通过层层递进的探索、分析与反思，逐渐进入深度学习空间，锻炼学生的高阶思维能力。为了落实大单元教学，教师应根据学生的想法与现实需要提出开放性问题，活跃学生的思维，避免学生思维固化［5］。以教科版信息技术高中必修1“数据分析与人工智能”的单元教学为例。结合当前人工智能技术不断发展并逐步走到大众眼前的态势，教师提出开放性问题：“你认为在大数据时代，大数据分析会对你的衣、食、住、行产生哪些影响？请列举实例加以说明。你认为人工智能技术在现今时代还有哪些未被发现的潜力？要想挖掘该潜力，会面临哪些具体挑战？你认为人工智能技术会取代人类吗？会的话，人工智能技术发展到什么程度可以取代人类？不会的话，为什么？”教师以问题为指引，以人工智能技术为核心，引导学生对人工智能技术发展与人类智慧发展的关联性与相对性进行讨论。学生结合已学的信息技术知识与个人见解，给出各种充满想象力和可能性的答案。这既是学生从低阶思维向高阶思维转化的过程，也是学生从浅层学习进入深度学习领域的过程。教师提出开放性的问题，能够促使学生进行讨论，对单元知识进行深入探究，经历“观察—思考—分析—推理—创造”等过程；同时拓展思维，提出相关的延伸问题，进入“提问—解答—再提问—再解答”的学习循环。（四）丰富情境化体验，促进学生全面发展与传统教学模式相比，创设情境可以丰富学生的情境化体验，让学生以情境为指引，或通过角色扮演，或结合真实生活场景，学习高中信息技术单元知识，使信息技术理论变得“鲜活”、有画面感、有情境感，不再是冷冰冰的晦涩文字。教师可以采用模拟真实场景、提供真实案例、设计主题实践活动等方式创设情境，使学生了解知识的应用，尝试运用已学知识自主解决具体问题，感受信息技术的独特魅力。以教科版高中信息技术必修1“认识数据”的单元教学为例。为将学生此前学过的一、二单元知识进行整合，教师提出问题：“当我们需要注册一个平台账号，会在平台中认证姓名信息、手机号码等，系统是如何确定这些数据是真实的并对这些数据进行保护与管理？”“你有遇过接到陌生电话时，电话另一端的人可以直接讲出你的真实身份信息的情况吗？这有带给你什么思考吗？”教师紧扣现实生活创设情境，围绕学生感兴趣的讨论话题，让学生利用生活经验开展学科知识学习。如此，学生能自然而然地想到各类张贴在醒目位置的反诈横幅以及发生在自己身边的数据信息泄露例子。这样不仅能够降低学习难度，促使学生对单元知识进行探究，高效学习单元核心知识，并自发创设相关情境，与