李建等

前言：

信息技術(shù)學(xué)科難免要使用一些信息技術(shù)工具，現(xiàn)在市場(chǎng)上可以用的軟、硬件千差萬(wàn)別，學(xué)科體系中對(duì)這些又沒(méi)有明確的規(guī)定，教師如何選擇、如何應(yīng)用是非常大的問(wèn)題。李建老師和尚凱老師的這篇文章，從三維目標(biāo)出發(fā)，以瑪扎諾的教育目標(biāo)分類(lèi)學(xué)作為抓手來(lái)進(jìn)行，綱舉目張，形成非常清晰的脈絡(luò)，筆者認(rèn)為，對(duì)同行業(yè)者非常有啟發(fā)。

問(wèn)題的提出

信息技術(shù)教師在一線實(shí)際工作中，始終面臨很多的困擾。其中比較突出的一點(diǎn)就是，作為一門(mén)工具型、強(qiáng)調(diào)應(yīng)用性的學(xué)科，信息技術(shù)如何通過(guò)教學(xué)活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)際問(wèn)題的解決能力。在課堂教學(xué)過(guò)程中，教師常常會(huì)以合作、探究的項(xiàng)目式教學(xué)為主，但這種項(xiàng)目往往是教師為學(xué)生預(yù)設(shè)好的“假項(xiàng)目”，教師心中實(shí)際上已經(jīng)有了解決方案，他們僅僅是為了通過(guò)項(xiàng)目式教學(xué)的模式提高學(xué)生在課堂中的參與度，并串聯(lián)課堂中的所有教學(xué)內(nèi)容，達(dá)成本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)。而如果真正采用PBL（項(xiàng)目式學(xué)習(xí)）的教學(xué)模式，則又面臨課時(shí)緊張、階段性成果無(wú)法達(dá)成，甚至最終無(wú)法達(dá)成教學(xué)目標(biāo)的窘境。

這些問(wèn)題引起了筆者的思考：信息技術(shù)課堂可以真正培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題解決能力嗎？是否存在更好的培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題解決能力的主陣地？具有一定研究性、實(shí)踐性的，超越課堂上能夠完成的活動(dòng)、任務(wù)目標(biāo)能夠真正達(dá)成嗎？教師應(yīng)該如何引導(dǎo)和幫助學(xué)生完成自主學(xué)習(xí)？又該為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供哪些適合的目標(biāo)、資源和活動(dòng)呢？

筆者認(rèn)為，為了解決這些問(wèn)題，信息技術(shù)教師有必要對(duì)自己的課堂觀做出一些調(diào)整。課堂觀的改變，將直接影響課堂上教師和學(xué)生之間的教與學(xué)活動(dòng)，并促使課堂教學(xué)產(chǎn)生變革，推進(jìn)上述問(wèn)題的解決。而課堂教學(xué)產(chǎn)生變革，首先的一步就是變革教學(xué)設(shè)計(jì)。筆者所在學(xué)校自2012年加入八十教育集團(tuán)以來(lái)，一直在主推“三維度四水平”課堂教學(xué)目標(biāo)。因此，筆者從這一維度重新思考了“校本課程”與“問(wèn)題解決能力”的定位，以及它們之間的關(guān)系。

“三維度四水平”教學(xué)目標(biāo)的內(nèi)涵

在傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)中，我們通常以“三維度”，即知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀來(lái)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)?！八乃健笔敲绹?guó)羅伯特·J·瑪扎諾博士及其團(tuán)隊(duì)在《學(xué)習(xí)目標(biāo)、形成性評(píng)估與高效課堂》一書(shū)中提出的理論成果，稱(chēng)為教學(xué)目標(biāo)的新分類(lèi)學(xué)。它將教學(xué)目標(biāo)由低到高劃分為四個(gè)水平，即記憶提?。≧etrieval）、理解（Comprehension）、分析（Analysis）、知識(shí)運(yùn)用（Knowledge Utilization）。每個(gè)水平都包括一些典型的能力，如表1所示。

“三維度四水平”課堂教學(xué)目標(biāo)具體指在課堂教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，以“三維度”為基礎(chǔ)，將其中的“知識(shí)與技能”部分，通過(guò)“四水平”的理論進(jìn)一步細(xì)化，并從低到高進(jìn)行呈現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)兩者的有機(jī)融合。

“三維度四水平”教學(xué)目標(biāo)視域下的校本課程定位

校本課程是國(guó)家課程的延伸拓展，并配合學(xué)科國(guó)家課程進(jìn)行相關(guān)實(shí)踐應(yīng)用。校本課程應(yīng)呈現(xiàn)出豐富性和選擇性特點(diǎn)，并以學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己、形成個(gè)性特長(zhǎng)的自主發(fā)展課程為高點(diǎn)進(jìn)行目標(biāo)設(shè)計(jì)。

從“三維度四水平”教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，并結(jié)合校本課程的定位，來(lái)重新審視校本課程，筆者認(rèn)為水平一（記憶提?。┖退蕉ɡ斫猓┑慕虒W(xué)目標(biāo)不應(yīng)在校本課程中出現(xiàn)，校本課程應(yīng)從更高層次的分析、知識(shí)運(yùn)用的教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，幫助學(xué)生在自己喜愛(ài)的領(lǐng)域深度探索，實(shí)現(xiàn)特長(zhǎng)發(fā)展。

而信息技術(shù)國(guó)家課程由于面臨包括課時(shí)安排、學(xué)情差異在內(nèi)的各種實(shí)際問(wèn)題，往往并不能很好地幫助學(xué)生達(dá)成水平四（知識(shí)運(yùn)用）的教學(xué)目標(biāo)。因此，國(guó)家課程和校本課程兩者需要互補(bǔ)，才能最大限度地實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生綜合能力與學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

“三維度四水平”教學(xué)目標(biāo)視域下的問(wèn)題解決能力定位

從教學(xué)目標(biāo)新分類(lèi)學(xué)中對(duì)四水平的劃分中可以明確看到，問(wèn)題解決（Problem-Solving）能力被直接劃分到了最高的第四層目標(biāo)中。關(guān)于問(wèn)題解決能力，在新分類(lèi)學(xué)中對(duì)其還有一些更具體的行為描述，包括解決、你將如何克服……、適應(yīng)、為……開(kāi)發(fā)一種策略、為……找出一種方法、在……條件下你如何達(dá)成目標(biāo)。

結(jié)合從“三維度四水平”教學(xué)目標(biāo)視域下對(duì)“校本課程”與“問(wèn)題解決能力”兩者的定位來(lái)綜合分析，這兩者其實(shí)是不謀而合的。也就是說(shuō)，相對(duì)于完成國(guó)家基礎(chǔ)課程的信息技術(shù)課堂，校本課程是培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題解決能力的更好舞臺(tái)。通過(guò)學(xué)生與教師之間的雙向選擇，校本課程在一定程度上消除了學(xué)情上的差異，同時(shí)確保了學(xué)生的興趣與教學(xué)內(nèi)容的一致性。因而教師可以更自由地在校本課程中基于PBL的原則，為學(xué)生設(shè)計(jì)更具有挑戰(zhàn)性、建構(gòu)性，與學(xué)生個(gè)性高度一致的學(xué)習(xí)活動(dòng)，從而幫助學(xué)生提高問(wèn)題解決能力。

通過(guò)校本課程培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題解決能力的實(shí)踐探索

1.校本課程中教學(xué)媒介的選擇

目前的初中信息技術(shù)教材包括信息與信息技術(shù)基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、文字處理、表格數(shù)據(jù)處理與分析、圖像處理、音頻和視頻制作、制作動(dòng)畫(huà)、網(wǎng)站設(shè)計(jì)、智能處理與編程等九個(gè)模塊。

2017年7月20日，國(guó)務(wù)院出臺(tái)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)劃》），提出了面向2030年我國(guó)新一代人工智能發(fā)展的指導(dǎo)思想、戰(zhàn)略目標(biāo)、重點(diǎn)任務(wù)和保障措施?！兑?guī)劃》確定了中國(guó)人工智能產(chǎn)業(yè)三步走的戰(zhàn)略目標(biāo)，部署構(gòu)筑我國(guó)人工智能發(fā)展的先發(fā)優(yōu)勢(shì)，加快建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家和世界科技強(qiáng)國(guó)。隨著《規(guī)劃》的出臺(tái)，各省市也在逐步推廣人工智能進(jìn)校園活動(dòng)。初中信息技術(shù)課堂中，“智能處理與編程”單元在初中階段信息技術(shù)總課時(shí)中占有的比例在逐漸上升。在筆者所在的學(xué)校，該單元已經(jīng)占到了初中階段總課時(shí)的三分之一。同時(shí)，原有教材中用于該單元教學(xué)的Visual Basic軟件也已經(jīng)被替換成了更容易被學(xué)生接受的圖形化程序設(shè)計(jì)軟件Scratch。

在選擇校本課程教學(xué)媒介的過(guò)程中，我們認(rèn)為應(yīng)該保證國(guó)家課程與校本課程的一致性與延展性，也就是說(shuō)，將它們視為一個(gè)整體進(jìn)行考慮。學(xué)生在校本課程中所學(xué)的內(nèi)容應(yīng)該是信息技術(shù)課堂的有效延伸，同時(shí)也應(yīng)該成為高中信息技術(shù)課堂的有效鋪墊。因此，我們最終選定了Arduino平臺(tái)作為校本課程的媒介。

Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開(kāi)源電子原型平臺(tái)，包含硬件（各種型號(hào)的Arduino板）和軟件（Arduino IDE）。學(xué)生通過(guò)基于C語(yǔ)言的Arduino IDE開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，利用各種各樣的傳感器來(lái)感知環(huán)境，并控制燈光、馬達(dá)、聲音等各種裝置來(lái)反饋、影響環(huán)境，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)完全的智能化控制。

Arduino可以作為信息技術(shù)課中Scratch程序設(shè)計(jì)的良好延伸。由于Arduino的軟、硬件都是開(kāi)源的，因此在國(guó)內(nèi)外有大量的相關(guān)公司以Arduino產(chǎn)品原型為基礎(chǔ)，在開(kāi)源的基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)。在這種背景下，事實(shí)上除了官方的Arduino IDE這一編程工具，我們還可以在教育市場(chǎng)中看到很多不同的開(kāi)發(fā)工具，其中比較著名的包括慧編程公司的mBlock，以及北京師范大學(xué)米思齊團(tuán)隊(duì)打造的Mixly。

mBlock軟件是基于Scratch 2.0軟件二次開(kāi)發(fā)而成，因此它的軟件界面、操作邏輯和Scratch同出一轍，有Scratch學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生可以很快上手。借助該軟件，學(xué)生可以很容易地從信息技術(shù)課堂遷移到校本課程課堂中來(lái)，迅速進(jìn)入學(xué)習(xí)和探索的狀態(tài)。

Mixly軟件則是一款基于Java軟件開(kāi)發(fā)的圖形化C語(yǔ)言編程工具。它完全基于C語(yǔ)言的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)，僅僅只是把程序命令以圖形化的方式呈現(xiàn)給學(xué)生，同時(shí)提供圖形化程序翻譯為C語(yǔ)言的功能。

目前，高中階段的信息技術(shù)課程主要包括數(shù)據(jù)與計(jì)算、信息系統(tǒng)與社會(huì)兩個(gè)必修模塊。其中數(shù)據(jù)與計(jì)算的教學(xué)過(guò)程主要基于Python語(yǔ)言。從初中階段的Scratch圖形化編程工具，過(guò)渡到完全依靠命令行輸入代碼的Python語(yǔ)言，難免會(huì)為學(xué)生帶來(lái)一些認(rèn)知上的障礙。相比較而言，有C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的學(xué)生將更容易過(guò)渡到高中信息技術(shù)課堂中Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)過(guò)程中。通過(guò)Mixly軟件，學(xué)生可以逐步從圖形化的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，過(guò)渡到真正的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，為高中階段的信息技術(shù)學(xué)習(xí)做好銜接，打下基礎(chǔ)。

綜上所述，Arduino開(kāi)源電子平臺(tái)是非常適合用于校本課程的教學(xué)媒介。

2.課程大綱的設(shè)置

信息技術(shù)課堂中的Scratch程序設(shè)計(jì)課程，雖然是以圖形化編程為主，但整個(gè)教學(xué)活動(dòng)依然是圍繞傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)課程中經(jīng)常探討的輸入輸出、變量、運(yùn)算、程序結(jié)構(gòu)等知識(shí)點(diǎn)來(lái)展開(kāi)。與Scratch不同，Arduino開(kāi)源電子平臺(tái)的課程不會(huì)花費(fèi)大量時(shí)間幫助學(xué)生理解上述程序設(shè)計(jì)的基本知識(shí)，而是將重點(diǎn)放在如何利用各種各樣的傳感器來(lái)感知環(huán)境，并控制燈光、馬達(dá)、聲音等各種裝置來(lái)反饋、影響環(huán)境。從“三維度四水平”教學(xué)目標(biāo)來(lái)分析，這也意味著基于Arduino平臺(tái)的校本課程，在程序設(shè)計(jì)相關(guān)課程的體系中跳過(guò)了“記憶提取”和“理解”兩個(gè)水平，直接進(jìn)入了“分析”與“知識(shí)運(yùn)用”兩個(gè)水平，與之前章節(jié)對(duì)校本課程的定位一致。

上述分析并不意味著Arduino系列校本課程在教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定上不存在“記憶提取”和“理解”這兩個(gè)水平的目標(biāo)。作為一項(xiàng)對(duì)學(xué)生而言很陌生的新事物，在其自身的知識(shí)體系中，Arduino的一些基本的操作、概念諸如串口的連接、程序的下載，依然需要學(xué)生進(jìn)行記憶（記憶提取水平），有關(guān)數(shù)字輸入、模擬輸入、數(shù)字輸出、模擬（PWM）輸出等概念也依然需要學(xué)生進(jìn)行辨析（理解、分析水平）。但是，就Arduino開(kāi)源電子平臺(tái)自身的知識(shí)體系而言，整個(gè)校本課程的重點(diǎn)也還是放在“知識(shí)運(yùn)用”水平上，通過(guò)一些開(kāi)放式的問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)方法和策略，并最終達(dá)成目標(biāo)的能力，提高學(xué)生的問(wèn)題解決能力。

具體到筆者所在學(xué)校實(shí)際的Arduino系列校本課程課時(shí)安排，如表2所示。

3.通過(guò)校本課程培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題解決能力

在校本課程的建構(gòu)過(guò)程中，有60%的課程是基于某個(gè)主題的挑戰(zhàn)任務(wù)。例如智能風(fēng)扇挑戰(zhàn)，教師僅僅要求在這個(gè)任務(wù)中，至少用到數(shù)字輸入、模擬輸入、數(shù)字輸出、模擬（PWM）輸出這四類(lèi)元件中的兩類(lèi)，能實(shí)現(xiàn)的功能不做限制，而且越多越好。通過(guò)這種開(kāi)放式的任務(wù)，學(xué)生可以在基本的規(guī)則框架下任意發(fā)揮，思考自己需要用哪些零部件，思考每一種元件該用到哪個(gè)位置，思考每一個(gè)零部件的作用怎樣最大限度地發(fā)揮，這樣的思維過(guò)程，對(duì)提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力有很大的幫助。

在校本課程的實(shí)施過(guò)程中，自主學(xué)習(xí)、合作探究的學(xué)習(xí)模式，對(duì)提高學(xué)生解決問(wèn)題能力也有很大的幫助。在這方面，筆者在課堂上為學(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的合作學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生有充足的空間去發(fā)揮。同時(shí)也擺正自己與學(xué)生的關(guān)系，將自己設(shè)定為學(xué)生學(xué)習(xí)的支持者、學(xué)生問(wèn)題的輔導(dǎo)者、學(xué)生活動(dòng)的組織者，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)支撐材料自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)。

最后，對(duì)作品的反復(fù)改良優(yōu)化、逐步創(chuàng)新，也是提高學(xué)生問(wèn)題解決能力的重要手段。當(dāng)學(xué)生完成任務(wù)之后，教師應(yīng)能夠敏銳地找到作品中值得改良的關(guān)鍵點(diǎn)，為學(xué)生提出有價(jià)值的意見(jiàn)，引發(fā)學(xué)生的思考。例如在巡線小車(chē)挑戰(zhàn)中，教師會(huì)引導(dǎo)和幫助學(xué)生一步步將巡線所需的灰度傳感器從多個(gè)最終減少為一個(gè)，再一步步在一個(gè)灰度傳感器支撐下，將小車(chē)巡線能力逐步優(yōu)化，幫助學(xué)生感受思維進(jìn)步、迭代的過(guò)程。

結(jié)語(yǔ)

基于信息技術(shù)課程的校本課程的設(shè)計(jì)與實(shí)施，以Arduino開(kāi)源電子平臺(tái)為載體，在實(shí)現(xiàn)對(duì)基礎(chǔ)課程的有效延伸之余，通過(guò)一些開(kāi)放性的項(xiàng)目，有效地訓(xùn)練了學(xué)生的大腦思維，并進(jìn)一步鞏固、拓展了學(xué)生的基本知識(shí)，使學(xué)生在合作與探索中能夠主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并積極地去解決問(wèn)題，最終實(shí)現(xiàn)了學(xué)生思維創(chuàng)造性的提升，以及問(wèn)題解決能力的提高。