信息科技課程標準的結構設計與教學實踐

義務教育信息科技課程標準的結構設計與教學實踐華東師范大學李鋒2023-07-01工作內(nèi)容概述信息科技課程標準理解與實施中的關鍵要義理解一：為什么提六條邏輯主線，如何理解學科邏輯素養(yǎng)抓手螺旋上升數(shù)據(jù)算法網(wǎng)絡信息系統(tǒng)信息安全人工智能信息意識計算思維數(shù)字化學習與創(chuàng)新信息社會責任“在線學習與生活”模塊內(nèi)容要求通過生活中的在線經(jīng)濟、新興媒體、人工智能等實例，感受在線社會對學習與生活的影響。針對生活中的具體需求，采用合適方式開展在線搜索，獲取有用信息和資源，知道信息的常見來源及其存在的重要性。對比實際案例，將生活中掌握的在線溝通與交流能力遷移到學習中，通過線上平臺與他人開展協(xié)作學習活動，討論學習規(guī)劃，分享學習資源，感悟在線學習的便利與創(chuàng)新。根據(jù)學習、生活中的任務情境，使用恰當?shù)脑诰€平臺獲取文字、圖片、音頻與視頻等資源，設計、創(chuàng)作簡單作品。結合學習需要，能將問題進行分解，并用文字或圖示描述解決問題的順序，利用在線方式分派任務、交流討論、表達觀點、發(fā)布成果，在體驗協(xié)作方式解決問題的過程中感受提高效率的方法。能根據(jù)不同的活動要求，合理選用數(shù)字設備，學會在不同設備間復制文件的方法，并遵守數(shù)字設備的使用規(guī)范，進一步加深對資源共享的理解。認識數(shù)字身份的唯一性與信用價值，加強保護個人隱私的意識，提升在線社會中對自己健康行為自我管理的能力。“物聯(lián)網(wǎng)實踐與探索模塊”模塊內(nèi)容要求通過實例感受萬物互聯(lián)的場景，知道物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的異同，認識到物聯(lián)網(wǎng)的普及對學習和生活的影響。通過對身邊真實應用場景中物聯(lián)網(wǎng)的分析，認識物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)萬物互聯(lián)的基本原理。自覺遵守物聯(lián)網(wǎng)實驗的操作規(guī)程，會使用實驗設備搭建物聯(lián)系統(tǒng)原型，并能通過實驗平臺讀取、發(fā)送、接收、匯集和使用數(shù)據(jù)。通過簡易物聯(lián)系統(tǒng)的設計與搭建，探索物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)采集、處理、反饋控制等基本功能，體驗物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及人工智能的關系。了解身邊的物聯(lián)設備及其對塑造網(wǎng)絡虛擬身份的作用，有意識地保護個人隱私，進行安全防護。了解物聯(lián)網(wǎng)中發(fā)展自主可控技術的意義，了解自主可控生態(tài)體系對我國國家安全的重要作用。核心素養(yǎng)落實的抓手：建立學科邏輯，形成穩(wěn)定結構六條邏輯主線縱向橫向?qū)W科邏輯核心素養(yǎng)理解二：為什么提跨學科主題，如何實施人工智能+藝術：跨學科整合與實踐分析原圖片風格圖片生成人工智能應用環(huán)境課程標準的要求(1)在日常學習與生活場景中，通過教師指導，嘗試使用數(shù)字設備與數(shù)字資源開展識字、朗讀和閱讀等活動，擴充語言學習的手段與方法。學科需求問題數(shù)字設備優(yōu)勢技能效果新手段新方法核心素養(yǎng)落實的策略：帶著問題學—活學活用帶著問題活學活用學科實踐核心素養(yǎng)理解三：為什么強調(diào)主題（項目）學習，如何體現(xiàn)時代性主題問題綜合活動探究實踐創(chuàng)新作品設計學科實踐教學正確理解時代背景物理空間數(shù)字空間真實用戶虛擬用戶真實服務者智能服務者網(wǎng)絡數(shù)據(jù)人工智能時代性主題設計時代性主題時代背景學習需要學科實踐核心素養(yǎng)核心素養(yǎng)落實的路徑：以時代性主題引領學生學習理解四：為什么提建設實驗室，如何開展實驗教學課程標準中有74處強調(diào)了相關實驗的開展核心素養(yǎng)落實：過程設計實驗環(huán)境認識一次（數(shù)字化工具、新材料、模具）設計創(chuàng)作設計一次（設計能力）實踐活動物化一次（綜合實踐能力）探究交流交流一次（反思能力）探究性實驗方案設計成果驗證學科方法核心素養(yǎng)核心素養(yǎng)落實的方法：探究性實驗的開展工作內(nèi)容概述面向核心素養(yǎng)信息科技教學落實中的問題分析問題一：計算思維教育與“編程學習”關系教學案例提出任務：校園一角

這節(jié)課我們一起來通過圖形化編程完成校園中秋千場景的部分。學習新知，完成任務第一步.打開scratch軟件，運行示例1，觀看運行結果；第二步：使用“重復執(zhí)行”模塊可以讓秋千持續(xù)的運行形態(tài)第三步：使用模塊中的“下一個造型”讓秋千改變運行的形態(tài)交流展示學生制作程序和成果思考1：計算思維教育不應簡化為編程學習標準要求素養(yǎng)導向方法建議信息科技教育就是要讓學生用符合信息時代的思維方式去思考信息社會中的事情。學生要經(jīng)歷應用計算思維解決問題的全過程。針對簡單問題，嘗試設計求解算法，并通過程序進行驗證。

思考：通過活動能讓學生體驗到：計算思維的過程和“計算思維+”的效果。

建議：從不同維度設計任務：場景建設者。從引領性學習主題的維度整體設計“任務需求分析”、“問題解決算法設計”、“編程實現(xiàn)問題解決的算法”、“運行和調(diào)試程序”，學生在經(jīng)歷挑戰(zhàn)性任務活動的全過程中，就可以將計算思維的培養(yǎng)與編程學習結合起來，將零碎的知識形成知識結構框架，以此發(fā)展計算思維。56%請在此輸入詳細數(shù)據(jù)科與技并重：經(jīng)歷解決問題的全過程“完成某任務”的任務需求問題解決的算法設計編程實現(xiàn)問題解決的算法運行調(diào)試程序，反思問題解決過程主題活動計算思維問題二：如何數(shù)字化學習與創(chuàng)新與“操作”的關系教學案例提出任務：春天的景色春天的景色很美麗，各種各樣的花盛開了，有些花我們不能識判斷出來，那如何利用移動設備識別這些花呢，這些花有什么特征呢，今天我們智能工具來識別。操作演示，講解軟件的使用方法1.進入本節(jié)課第一個任務：打開“形色”軟件；2.進入本節(jié)課第二個任務：對準“花”拍攝；3.進入本節(jié)課第三個任務：確認是否準確；4.進入最后一個任務：獲取“花”的信息。完成任務，進行鞏固練習學生觀看教師演示后，模仿完成。然后根據(jù)教師布置的其他任務進行操作鞏固。交流總結，展示學生的學習結果標準要求目

標方法建議在日常學習與生活場景中，通過教師指導，嘗試使用數(shù)字設備與數(shù)字資源開展識字、朗讀和閱讀等活動，擴充語言學習的手段與方法。發(fā)展學生“信息科技+”的能力問題鏈和任務群的設計思考3：信息科技教育不能等同于新技術工具操作練習思考：通過活動設計能讓學生體驗到：“應用現(xiàn)在的方式比以前學習”識花“的方式的數(shù)字化優(yōu)勢”，體現(xiàn)出素養(yǎng)導向的學習目標。建議：從問題與問題鏈的角度，設計解決學習中“數(shù)字設備解決問題”的問題鏈。用數(shù)字設備來解決這些問題，優(yōu)化學習其他學科的學習方法，提高學生利用信息技術學習的能力，提高學生的數(shù)字化學習與創(chuàng)新能力。56%請在此輸入詳細數(shù)據(jù)科與技并重：以問題引導學生思考問題1：如果我們在校外或者在公園看一些不認識的花，如何能更好地識別？問題2：如何應用智能化工具快速識別這些花，都獲得了哪些關于開花的信息？問題3：分析應用智能化工具學習植物和傳統(tǒng)學習植物內(nèi)容的不同問題4：分析應用智能化工具學習植物的優(yōu)勢問題鏈數(shù)字化學習與創(chuàng)新問題三：如何理解信息社會責任中能力的培養(yǎng)教學案例活動一：閱讀個人信息安全行為規(guī)范

組織學生閱讀教材中的“情景3：網(wǎng)絡信息有真假”、“情景4：網(wǎng)上交流要文明”和“情景5：轉(zhuǎn)發(fā)信息勿隨意”的案例，交流一下自己所知道其它信息安全行為的案例?；顒佣豪斡浶畔⑸鐣赖聹蕜t

組織學生閱讀教材中的“情景6：使用網(wǎng)絡時也要遵守道德準則”并分析其對錯，牢記信息社會道德準則。思考4:信息社會責任教育不能簡化為“課堂故事”

典型問題

本課教師組織學生圍繞教材中給出的案例進行分析，雖然案例豐富，也能讓學生了解信息社會中存在的安全威脅以及國家行動、公民責任等，但這種單純在閱讀案例層面的分析感覺有些流于表面，難以真正觸動學生，信息社會責任的培養(yǎng)不應僅是故事觸動，更應通過討論分析等方式引導學生掌握合理使用信息系統(tǒng)的規(guī)范，自覺感受負責人發(fā)布、使用和傳播信息的責任。信息社會責任素養(yǎng)內(nèi)涵

……具備信息社會責任的學生，能理解信息科技給人們學習、生活和工作帶來的各種影響，具有自我保護意識和能力；樂于幫助他開展信息活動負責任地共享信息和資源尊重他人的知識權。……科與技并重：用科技視角思考信息社會責任思考：如果教學能在案例研讀和討論的基礎上，引導學生從這些現(xiàn)象到引發(fā)這些現(xiàn)象的原因進行思考。建議：（1）從技術因素、個人素養(yǎng)、社會環(huán)境等方面研討引發(fā)這些問題的原因，知道為什么；（2）從技術方法和工具層面提高解決問題的方法與策略，知道怎么做；（3）和具體案例相結合，在具體情境中實現(xiàn)信息技術知識技能的遷移和素養(yǎng)的提升。56%案例呈現(xiàn)：分析信息現(xiàn)象，探討其中的原由道德與法律：依據(jù)公認的社會規(guī)范與法律對案例進行判斷與交流技術防范：從技術層面探究和研學防范措施和保護手段拓展延伸：針對案例進行反思，小組合作完成一份具有指導性的學習報告大單元方式信息社會責任問題四：義教與高中人工智能學段銜接關系義務教育階段關于人工智能的“內(nèi)容要求”：普通高中必修階段關于人工智能的“內(nèi)容要求”：人工智能教學實現(xiàn)（一）：體驗過程與實踐應用依托任務基于平臺的人工智能體驗與應用數(shù)據(jù)分類與采集模型預測訓練模型編程調(diào)用人工智能教學實現(xiàn)（一）：體驗過程與實踐應用體驗經(jīng)歷過程基于平臺感悟思考方法聯(lián)想問題實踐動手實踐優(yōu)化完善小學人工智能教學實現(xiàn)：體驗、感悟、實踐人工智能教學實現(xiàn)（二）：簡單原理探究與實踐應用問題分析迭代優(yōu)化建立模型編程應用數(shù)據(jù)關系人工智能教學實現(xiàn)（二）：簡單原理探究與實踐應用簡單模型建立模型分析問題編程實現(xiàn)編程驗證調(diào)試運行迭代優(yōu)化問題思考優(yōu)化完善初中人工智能教育方法：數(shù)據(jù)、模型、優(yōu)化人工智能教學實現(xiàn)（三）：算法設計與編程驗證問題分析模型訓練算法設計預測與分析迭代與優(yōu)化人工智能教學實現(xiàn)（三）：算法設計與編程驗證設計算法設計算法分析問題編程實現(xiàn)編程驗證調(diào)試運行迭代優(yōu)化問題思考優(yōu)化完善高中人工智能教育方法：算法設計與實踐創(chuàng)新工作內(nèi)容概述指向核心素養(yǎng)的信息科技單元教學深度學習教學實踐模型(羅濱，劉月霞2020）單元設計項目主題目標引領問題意識結構化知識評價貫穿持續(xù)評價以評促學活動實施任務群成果集工作內(nèi)容概述指向核心素養(yǎng)信息技術單元教學設計——確定單元主題什么是單元學習主題單元學習主題技術工具核心知識深度參與持續(xù)探究學科思想方法核心素養(yǎng)發(fā)展單元學習主題是依據(jù)課程標準，圍繞信息技術某一核心內(nèi)容組織起來的，體現(xiàn)學科知識發(fā)展，學科思想方法，深化或認識世界的方式，能夠激發(fā)學生深度參與學習活動，促進學生學科核心素養(yǎng)發(fā)展的主題。確定單元學習主題：建立單元知識結構步驟一：分析課程標準及教材內(nèi)容，梳理單元中的知識要點，確定知識之間的聯(lián)系，明確知識指向的學科核心素養(yǎng)，建立知識結構框架。案例：標準要求：(1)通過體驗和認識典型的信息科技應用場景,感受身邊無所不在的數(shù)據(jù),可以使用數(shù)字、字母或文字編碼表示信息。(2)結合真實情境,了解編碼在生活中的應用,認識數(shù)據(jù)編碼的目的,理解數(shù)據(jù)編碼是保持信息社會組織與秩序的科學基礎。(3)通過觀察身邊的真實案例,知道如何使用編碼建立數(shù)據(jù)間的內(nèi)在聯(lián)系,以便計算機識別和管理,了解編碼長度與所包含信息量之間的關系。(4)通過分析生活中的具體應用,了解數(shù)字化表示信息的優(yōu)勢,體驗信息存儲和傳輸過程中所必需的編碼和解碼步驟,初步理解數(shù)據(jù)校驗的目的和意義。單元學習主題：描述主題情境步驟二：依據(jù)學生學習經(jīng)驗，按照知識內(nèi)容結構描述學生學習主題情境。（關注學生經(jīng)驗，注重學科特征，體現(xiàn)社會意義、跨學科整合）案例：為了貫徹落實健康發(fā)展的指導思想，促進學生積極參加體育鍛煉，養(yǎng)成良好的鍛煉習慣，由教育部、國家體育總局聯(lián)合下發(fā)了《學生體質(zhì)健康標準(試行方案)》，該標準對學生體質(zhì)健康數(shù)據(jù)有了明確的規(guī)定，那么，如何借助信息技術工具采集個人的體質(zhì)數(shù)據(jù)呢？又該如何利用這些數(shù)據(jù)指導個人鍛煉呢？（從基于經(jīng)驗的鍛煉到基于數(shù)據(jù)的鍛煉）確定單元學習主題：設計挑戰(zhàn)性任務步驟三：結合單元學習任務，既體現(xiàn)在任務的作品完成，也表現(xiàn)在單元主題活動過程中知識技能目標的達成。案例：體質(zhì)數(shù)據(jù)促健康結合大數(shù)據(jù)特征，提出增強體質(zhì)、促進健康的新方法，完善多媒體作品并交流

收集體質(zhì)數(shù)據(jù)，分析其中的信息，討論增強體質(zhì)、促進健康的方法和途徑，以思維導圖的形式呈現(xiàn)討論結果根據(jù)體質(zhì)健康需要，設計思維導圖，獲取相應多媒體素材和數(shù)據(jù)，完成多媒體作品的初稿結構化知識主題情境分析形成問題鏈確定挑戰(zhàn)性任務群工作內(nèi)容概述指向核心素養(yǎng)的信息技術單元教學設計

——確定單元學習目標單元學習活動設計中的常見問題分析輸入標題案例：設計完成一個小區(qū)的智能停車系統(tǒng)；設計完成一個學校人臉識別的門禁系統(tǒng)。問題三：目標定的過大，超出學生能力范圍之內(nèi)案例：理解數(shù)據(jù)與信息的概念和特征；領會數(shù)據(jù)、信息與知識之間的關系；知道數(shù)據(jù)編碼的基本方式。問題二：將單元教學目標簡化為知識技能目標案例：在具體感知數(shù)據(jù)與信息的基礎上，描述數(shù)據(jù)與信息的特征，知道數(shù)據(jù)編碼的基本方式。問題一：照抄課程標準的學習要求如何確立單元學習目標——四個把握單元學習目標是指完成單元學習后，學生應該獲得的學科核心素養(yǎng)的學習結果，包括能靈活應用相應的知識技能、策略，掌握能反映學科本質(zhì)及思想的方法、具備解決問題的綜合能力以及經(jīng)歷一定的困難之后學生獲得的愉悅的心理感受，還有學生對學科的好奇和期待確定單元學習目標與其它單元學習目標相互關聯(lián)與課程標準的學習要求保持一致有重點、不求大、可完成符合學生實際，與下一步學習銜接一致性關聯(lián)性發(fā)展性可實現(xiàn)性分解課程標準，梳理關鍵要點第一步：分解課程標準，界定課程標準中對學生學習要求的“核心概念、學科方法和技術工具”。以“數(shù)據(jù)與編碼”為例：課程標準的學習要求核心概念學科方法技術工具1.1通過體驗和認識典型的信息科技應用場景,感受身邊無所不在的數(shù)據(jù),可以使用數(shù)字、字母或文字編碼表示信息。數(shù)據(jù)信息編碼應用查閱快遞號車牌識別1.2通過觀察身邊的真實案例,知道如何使用編碼建立數(shù)據(jù)間的內(nèi)在聯(lián)系,以便計算機識別和管理,了解編碼長度與所包含信息量之間的關系。信息量編碼規(guī)則二維碼，條形碼分解課程標準，梳理關鍵要點第二步：結合單元主題任務，明確知識結構。如何通過編碼更好地管理校園植物如何根據(jù)植物特征設計編碼規(guī)則如何通過數(shù)字化設備識別和管理編碼中的信息數(shù)字設備的識別與管理編碼中的信息編碼起到唯一標識的作用，編碼長度與信息量關系數(shù)據(jù)與信息單元主題任務核心知識與關鍵技能聚焦單元主題，界定指向素養(yǎng)的目標通過“校園植物編碼”主題活動的開展，理解數(shù)據(jù)與信息的關系；認識到身邊無處不在的數(shù)據(jù)。在制作“設計校園植物編碼的規(guī)則”，知道編碼長度和信息量的關系；能通過編碼有序地管理校園植物。在主題任務活動過程中，合理選用信息科技手段創(chuàng)作二維碼，感受數(shù)字化設備在編碼識別與管理中的優(yōu)勢。

整合的三維目標具體化的關鍵能力必備品格價值觀念與活動相結合工作內(nèi)容概述指向核心素養(yǎng)信息技術單元教學設計——確定單元學習活動單元學習活動設計中的常見問題分析輸入標題案例：“程序設計基礎”內(nèi)容中，要求學生記住不同庫中的函數(shù)及其參數(shù)，如果只是記憶這些函數(shù)，而不是和這些函數(shù)和應用結合起來去學習，學生即使記住了，也無法去應用。問題3：為記憶而記憶的問題案例：“大數(shù)據(jù)學習”內(nèi)容中，學生在沒有“數(shù)據(jù)庫”的概念之前，要求學生學習“分布式數(shù)據(jù)庫”、“基于列的存儲”，就容易出現(xiàn)學生認知能力的脫節(jié)。問題2：用概念解釋概念的問題案例：“數(shù)字化與編碼”活動過程中，學生利用多媒體軟件制作學校運動會的宣傳作品，對作品進行介紹。但是，在活動過程中，并沒有將聲音編碼、視頻編碼、文件壓縮等核心概念滲透其中，弱化了學生知識技能的遷移能力。問題1：為活動而活動的問題單元學習活動的設計輸入標題活動目的與內(nèi)容素材選取與使用活動形式與組織驅(qū)動問題問題解決過程驅(qū)動問題解決需要的活動挑戰(zhàn)性任務讓學生真正解決問題、活動的開放度核心素養(yǎng)發(fā)展的關鍵活動：調(diào)用學科視角和思想方法進行分析、設計、評價等學科核心素養(yǎng)發(fā)展的需要學習理解、實踐應用、遷移創(chuàng)新實踐-總結提升-實踐（反思與建構）素養(yǎng)進階明確主題任務，建立知識內(nèi)容銜接收集校園植物特征，確定編碼規(guī)則依據(jù)編碼規(guī)則，對校園植物進行編碼利用數(shù)字化設備，制作二維碼計算機識別與管理編碼應用編碼規(guī)則校園植物編碼編碼

主題任務關系

知識內(nèi)容銜接案例工作內(nèi)容概述指向核心素養(yǎng)信息技術單元教學注意事項指向?qū)W生學科核心素養(yǎng)信息技術單元教學的問題再思考信息技術主題校內(nèi)校外，課內(nèi)課外結合的問題單元主題活