信息科技学科单元教学设计探究

王智慧

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称新课标）倡导真实性学习，提出要“创新教学方式，以真实问题或项目驱动，引导学生经历原理运用过程、计算思维过程和数字化工具应用过程，建构知识，提升问题解决能力”。以问题解决为导向的信息科技学科单元教学让学生沉浸在问题情境中，在问题的驱动下，经历解决问题的全过程，探究解决问题的方法，将知识与技能的学习融于问题解决的过程之中，实现知识的整合、技能的提升、信息科技学科素养的落实。本文以“物联网之智能教室”的单元教学设计为例，提出教师在以问题解决为导向进行单元教学设计时应注意的几个问题。

一、注重问题情境的真实性

1.问题的来源

新课标指出，信息科技课程要“突出用信息科技解决学习、生活中的问题，为学生创设自主、合作、探究的学习情境和知、情、意、行融合发展的成长环境”。可见，以问题解决为导向的信息科技学科单元教学要解决的是真问题，是符合学生认知特征、贴近学生生活经验的问题，比如生活问题、学习问题、社会热点问题等。只有引导学生去解决真问题，学生才能更好地学以致用，进而进行知识迁移和创新。

2.情境的选择

在情境的选择上，要注意问题情境的开放性和复杂性。开放性有利于学生生成多种解决问题的方案，复杂性可以保证问题的挑战性。具备开放性和复杂性的问题情境有助于促进学生高阶思维的发展。问题的情境可分为问题的障碍情境、发现情境、解决情境，为增强其复杂性，可将这三种情境融合在一起，让学生用已学的学科知识解决新的学科问题，激发其探索新知的热情。

在“物联网之智能教室”的单元教学设计中，在问题情境的选择上，教师从学生最为熟悉的学习环境入手，确定了“智能教室设计”的主题情境，让学生对所在教室进行智能化设计，探究功能实现问题并自主搭建模型，从而激发了学生的探索积极性。

二、注重问题解决的完整过程

以问题解决为导向的信息科技学科单元教学强调让学生经历问题解决的全过程。在整个单元教学的设计上，要将单元情境问题逐级分解为若干子问题，并将这些子问题进行分散教学，从而帮助学生建立解决问题的问题串或问题链。可采取项目学习的方式，让学生在项目驱动性问题的推动下，去逐个解决子问题。学生针对一个课时内应解决的子问题展开分析，选择合适的方法去求证，在求证的过程中不断调整实验探究的方式，经历解决问题的全过程。

在“物联网之智能教室”的单元教学设计中，教师以“如何設计智能教室，实现智能功能”为驱动性问题，以设计、功能实现和搭建模型为线索，分解出了以下子问题：1.什么是物联网，如何理解智能设备？2.如何规划设计智能教室？3.如何实现设计的各项功能？4.如何搭建智能教室？同时将这些子问题分散在5个课时中展开教学。

三、基于问题解决的知识建构

单元教学设计需要将碎片化的知识点建立起关联，形成知识框架。以问题解决为导向的单元教学设计强调将真实情境中的问题解决和知识与技能相融合，知识与技能的学习是为解决问题而服务的，因此需形成以问题解决为导向的知识框架。

在“物联网之智能教室”的单元教学设计中，教师建构知识选用的路径为：在充分分析情境问题的基础上，首先找到需要解决的关键问题，然后将关键问题逐层分解为不同的子问题，最后生成具体的解决方法与过程。即围绕已确定的问题，分解出它们的具体解决方法，然后结合新课标要求，梳理出对应的知识与技能，最后合理分配到具体课时中去。

本单元的关键问题是“智能教室里各个功能的设计与实现”，围绕此问题，第2课时的子问题为“智能灯的设计”。智能灯的设计基础源于学生对传统按键灯功能的了解，因此教师设计了“基础任务探究：传统按键灯”活动，从传统按键灯的功能实现入手，引导学生了解电路、硬件连接等知识。基于此，教师又设计了“进阶任务探究：智能声/光控灯”活动，从常见的声控灯功能入手，引导学生了解声音传感器的作用、硬件模拟功能实现等，并鼓励学生进行知识迁移。最后设计了“挑战任务探究：远程智能物联灯控”活动。远程智能物联灯基于人们对生活便利性的追求，在智能声/光控灯基础上融入了互联网技术的应用。本课时的三个活动任务实现了跨学段、跨章节的知识建构。

四、在问题解决中迁移创造

新课标强调“提升学生的知识迁移能力和学科思维水平”。以问题解决为导向的信息科技学科单元教学设计强调在问题的解决过程中，提炼解决问题的方法，从而实现迁移创造。

“物联网之智能教室”的单元教学设计本着将迁移创造贯穿课程始终的原则，从学生的生活经验、学习经验中筛选迁移的突破口，在不同课时之间形成迁移的链条。比如，本单元第2～4课时的功能实现均是引导学生将前一课时的知识、技能、操作方法迁移到下一课时的学习中去。第5课时更是引导学生综合第2～4课时所学，进行新功能的研发创新。具体到教学中，教师坚持鼓励学生迁移创造，如第2课时中三个活动任务的设计，“基础任务探究：传统按键灯”从学生的生活经验出发，鼓励学生将生活经验迁移到课堂学习中来；“进阶任务探究：智能声/光控灯”是对传统按键灯功能的进一步探究，从声控功能的实现到光控功能的实现，教师再次引导学生在同类传感器功能的使用上实现了知识的迁移与创新；“挑战任务探究：远程智能物联灯控”在智能声/光控灯的基础上，从开启方式的便捷性提升到功能的完善，同样是一次成功的知识迁移与创新。