基于大概念的高中技術(shù)課程整合性教學(xué)實踐

【摘要】隨著有關(guān)新課標的頒布，基于大概念對信息技術(shù)與通用技術(shù)學(xué)科進行整合成為可能。在進行跨學(xué)科知識整合時，教師可以以跨學(xué)科大概念為整合點，并以核心素養(yǎng)設(shè)計目標，指向大概念;以核心概念設(shè)計內(nèi)容，分解大概念;以深度學(xué)習(xí)設(shè)計項目，建構(gòu)大概念;以多元方式設(shè)計評價，夯實大概念。【關(guān)鍵詞】大概念;信息技術(shù);通用技術(shù);整合性教學(xué);照明系統(tǒng);教學(xué)案例2018年，教育部發(fā)布了新版普通高中課程標準，其中技術(shù)課程（含信息技術(shù)和通用技術(shù)）標準發(fā)生了兩大變化：一是必修學(xué)分由原來的8學(xué)分降為6學(xué)分，二是倡導(dǎo)項目式學(xué)習(xí)。為適應(yīng)這些變化，在實際教學(xué)中將兩門學(xué)科進行整合變得尤為重要。另外，新課標中要求使用大概念統(tǒng)攝各學(xué)科課程內(nèi)容，引領(lǐng)課程與教學(xué)改革，強調(diào)以學(xué)科大概念為核心使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，以促進學(xué)科核心素養(yǎng)的落實[1]。鑒于此，基于大概念對信息技術(shù)與通用技術(shù)進行整合，使技術(shù)課程擺脫當前的教改困境成為一種可能。下面，筆者以“樓道照明系統(tǒng)”單元設(shè)計為例，談?wù)勅绾位诖蟾拍铋_展高中技術(shù)課程的整合性教學(xué)實踐?？鐚W(xué)科大概念：課程整合的關(guān)鍵點大概念是基于事實基礎(chǔ)上抽象出來的深層次的、可遷移的概念，它是一種相對上位的概念，表現(xiàn)出一定的層次性，包括跨學(xué)科大概念和學(xué)科大概念[2]。就高中技術(shù)課程而言，跨學(xué)科大概念主要是信息技術(shù)和通用技術(shù)兩門學(xué)科共性的或交叉的概念，具有一定的綜合性與普適性。顯然，跨學(xué)科大概念是實現(xiàn)信息技術(shù)與通用技術(shù)課程整合的關(guān)鍵。那么，如何找到跨學(xué)科大概念呢？筆者認為，學(xué)科大概念源于課標和教材，可以對課標和教材中涉及的相關(guān)概念和知識內(nèi)容進行解構(gòu)與重構(gòu)，找出學(xué)科大概念中可以整合的點，從而確定跨學(xué)科大概念。例如，信息技術(shù)課標中直接給出了四個學(xué)科大概念，即數(shù)據(jù)、算法、信息系統(tǒng)和信息社會;通用技術(shù)課標在“技術(shù)與設(shè)計2”的內(nèi)容結(jié)構(gòu)中也有涉及類似的學(xué)科大概念，即結(jié)構(gòu)、流程、系統(tǒng)、控制。通過進一步比較研究發(fā)現(xiàn)，可以用“控制系統(tǒng)”作為跨學(xué)科大概念來統(tǒng)攝“信息系統(tǒng)”與“控制”，如圖1所示。在實施技術(shù)課程整合性教學(xué)實踐中，將跨學(xué)科大概念作為基礎(chǔ)，可以從目標、內(nèi)容、項目、評價四個方面展開大單元的設(shè)計與教學(xué)。以核心素養(yǎng)設(shè)計目標，指向大概念單元目標是大概念的具體表述。在整合性教學(xué)設(shè)計中，教師需要先明確跨學(xué)科大概念對應(yīng)的各學(xué)科核心素養(yǎng)，再將其轉(zhuǎn)化為可操作、可評價的學(xué)習(xí)目標。在以“控制系統(tǒng)”為跨學(xué)科大概念的“樓道照明系統(tǒng)”單元中，對應(yīng)的信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)及其描述為：能夠根據(jù)問題解決的需要，有意識地尋求恰當?shù)姆绞将@取與處理信息（信息意識），了解常見的傳感與控制機制，理解軟件在信息系統(tǒng)中的作用（計算思維），認識信息系統(tǒng)的優(yōu)勢和局限性，能構(gòu)建簡單的信息系統(tǒng)，積極利用各種信息系統(tǒng)促進學(xué)習(xí)與發(fā)展（數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新）。通用技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)及其描述為：形成人工世界和人技關(guān)系的基本觀念，形成技術(shù)的安全和責任意識、生態(tài)文明和環(huán)保意識（技術(shù)意識），能運用系統(tǒng)分析的方法進行要素分析、整體規(guī)劃，并運用模擬和簡易建模等方法進行設(shè)計，能領(lǐng)悟控制的基本思想和方法并加以運用（工程思維），通過收集相關(guān)信息并進行綜合分析，提出符合設(shè)計原則并具有一定創(chuàng)造性的構(gòu)思方案（創(chuàng)新設(shè)計），能獨立完成產(chǎn)品的成型制作、裝配及測試，具有較強的動手實踐與創(chuàng)造能力（物化能力）。根據(jù)以上核心素養(yǎng)要求，“樓道照明系統(tǒng)”的單元目標具體設(shè)計如下。通過模擬樓道照明系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)過程，理解信息系統(tǒng)中信息輸入、處理、控制、存儲和輸出的作用，理解信息系統(tǒng)的構(gòu)成與基本工作過程。通過對樓道照明系統(tǒng)的分析，能認識到信息系統(tǒng)在社會應(yīng)用中的優(yōu)勢及局限性。通過小組合作，能夠從功能（物）、安全（人）、環(huán)保（環(huán)境）等方面對樓道照明系統(tǒng)的設(shè)計進行綜合分析，提出具有一定創(chuàng)造性的構(gòu)思方案，并進行技術(shù)探究的實踐操作。通過實現(xiàn)控制系統(tǒng)的構(gòu)思方案，鍛煉動手實踐與創(chuàng)造能力。以核心概念設(shè)計內(nèi)容，分解大概念跨學(xué)科大概念不僅具有高度的抽象性和概括性，還具有跨越學(xué)科的綜合性，為此，需要將大概念分解成下位概念，以幫助學(xué)生理解、掌握和綜合運用?！皹堑勒彰飨到y(tǒng)”中，將“控制系統(tǒng)”分解為信息系統(tǒng)的功能、信息系統(tǒng)的工作過程、控制的方式、控制系統(tǒng)的分類四個核心概念，在此基礎(chǔ)上，進一步梳理，具體涉及如下主要內(nèi)容。信息系統(tǒng)具有輸入、處理、控制、存儲和輸出五個基本功能，其基本工作過程為采集數(shù)據(jù)（輸入）、操作和存儲數(shù)據(jù)（處理）、做出反應(yīng)（輸出）?？刂葡到y(tǒng)的運行分為人工控制方式和自動控制方式，從工作過程上分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。教師在提煉出主要內(nèi)容之后，需要對其進行重新組織，建立內(nèi)部關(guān)聯(lián)，形成跨學(xué)科大概念下的內(nèi)容體系，以實現(xiàn)學(xué)科之間的深度融合。對于控制系統(tǒng)進行分析，其涵蓋范圍是大于信息系統(tǒng)的，即信息系統(tǒng)是控制系統(tǒng)的一部分，信息系統(tǒng)具有控制系統(tǒng)的典型特征，包括人工控制和自動控制方式，也可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。基于核心概念設(shè)計的內(nèi)容體系如圖2所示。以深度學(xué)習(xí)設(shè)計項目，建構(gòu)大概念隨著新課標的頒布，項目式學(xué)習(xí)在高中技術(shù)課程的實踐中也越來越受到重視，但仍然存在淺層化問題，只注重做，而忽略了學(xué)與思，很難促進學(xué)生知識的建構(gòu)。因此，從“做中學(xué)”的角度來看，以深度學(xué)習(xí)設(shè)計跨學(xué)科整合的項目，對于學(xué)生建構(gòu)大概念是十分有必要的。筆者認為，以“情境—任務(wù)—活動—問題”為主線設(shè)計項目，能夠達到深度學(xué)習(xí)的效果，有助于促進學(xué)生對知識的掌握和大概念的建構(gòu)。以深度學(xué)習(xí)設(shè)計項目時，項目中各要素的設(shè)計要求如下。情境作為教學(xué)設(shè)計的基礎(chǔ)，應(yīng)該是生活中真實存在的，尤其要貼近學(xué)生實際，導(dǎo)向生活中真實問題的解決，以引起學(xué)生的共鳴，激發(fā)內(nèi)部學(xué)習(xí)動機。在“樓道照明系統(tǒng)”單元中，課前請幾位學(xué)生到走廊里實地探索樓道燈的使用，并拍成短視頻，作為項目導(dǎo)入的情境，能夠有效促進學(xué)生快捷地發(fā)現(xiàn)并分析問題。任務(wù)作為項目學(xué)習(xí)的中心，發(fā)揮著任務(wù)驅(qū)動的作用，“任務(wù)群+任務(wù)單”的組合形式更有利于學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。任務(wù)群是對學(xué)習(xí)項目的分解，是對學(xué)習(xí)活動的整合，是有著嚴密的邏輯結(jié)構(gòu)和知識層級的任務(wù)集合;任務(wù)單是學(xué)生學(xué)習(xí)的腳手架，輔助學(xué)生總結(jié)知識中的規(guī)律并完成學(xué)習(xí)任務(wù)?！皹堑勒彰飨到y(tǒng)”單元設(shè)計的任務(wù)群包括組建人工控制的樓道照明系統(tǒng)、組建自動控制的樓道照明系統(tǒng)、組建開環(huán)控制的樓道照明系統(tǒng)、組建閉環(huán)控制的樓道照明系統(tǒng)4個任務(wù)，每個任務(wù)中配有相應(yīng)的任務(wù)單。例如，為引導(dǎo)學(xué)生歸納信息系統(tǒng)的工作過程并分析信息系統(tǒng)在社會應(yīng)用中的優(yōu)勢及局限性，組建人工控制的樓道照明系統(tǒng)的任務(wù)單設(shè)計，如圖3所示。在這個過程中，活動作為任務(wù)完成的形式，提供了線性的任務(wù)完成流程，指明了任務(wù)中每個環(huán)節(jié)需要開展的具體工作。問題作為課堂教學(xué)的線索，需要教師精心設(shè)計層層遞進的問題串，啟發(fā)學(xué)生積極思考。例如，在總結(jié)信息系統(tǒng)的工作過程時，教師提出了這樣的一系列問題，“你們組設(shè)計的樓道照明系統(tǒng)是如何將外界信息轉(zhuǎn)化為計算機可處理的數(shù)據(jù)的？”“數(shù)據(jù)是如何輸出的？”“數(shù)據(jù)經(jīng)過了哪些處理？”由此引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想到信息系統(tǒng)中對數(shù)據(jù)的輸入、處理與輸出，甚至是反饋等內(nèi)容。值得注意的是，在“樓道照明系統(tǒng)”項目中借鑒了逆向工程教學(xué)模式的實施過程：試用與感知、分解與觀察、還原與測試（要素增減與測試）、評價與總結(jié)[3]。引導(dǎo)學(xué)生在解構(gòu)復(fù)原中理解信息系統(tǒng)（樓道照明系統(tǒng)）的工作過程，在增減要素的微創(chuàng)新中實現(xiàn)信息系統(tǒng)（樓道照明系統(tǒng)）的創(chuàng)新設(shè)計。以多元方式設(shè)計評價，夯實大概念在跨學(xué)科的項目式學(xué)習(xí)中，多元評價方式對夯實大概念的意義非凡，評價時可以考慮以下幾點建議。第一，以核心概念作為評價要點。核心概念是大概念的基礎(chǔ)，是評價的重要依據(jù)。例如，設(shè)計的樓道照明系統(tǒng)是否遵循了信息系統(tǒng)的基本工作過程，是否實現(xiàn)了信息系統(tǒng)的基本功能，是否符合閉環(huán)控制系統(tǒng)的要求。第二，過程性評價和總結(jié)性評價并重。項目式學(xué)習(xí)既要關(guān)注學(xué)生最終作品的完成情況，也要評價設(shè)計和制作過程。例如，樓道照明系統(tǒng)是否實現(xiàn)了設(shè)計要求，是否遵循了設(shè)計的一般過程和一般原則。另外，也