朱余芹

摘? ?要：文章闡述了大概念在學(xué)科中的核心地位以及進(jìn)行基于大概念的單元教學(xué)的意義?；诖蟾拍畹膯卧虒W(xué)模式有助于學(xué)生更好地運(yùn)用學(xué)科基本的思想方法分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，適應(yīng)社會(huì)生存；通過(guò)具體案例的剖析，展示了單元教學(xué)中大概念的選取方法以及課堂教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)評(píng)價(jià)體系、學(xué)生活動(dòng)過(guò)程的構(gòu)建方法，通過(guò)實(shí)踐案例的探索回答了如何構(gòu)建基于大概念的高中信息技術(shù)單元教學(xué)模式的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：大概念；單元教學(xué)；核心素養(yǎng)

引言

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展及廣泛應(yīng)用，知識(shí)的更新速度不斷加快，許多由人完成的工種逐漸被機(jī)器所替代，學(xué)生的書(shū)包越來(lái)越重，但“畢業(yè)即失業(yè)”的現(xiàn)象卻愈演愈烈。于是人們開(kāi)始思考：什么樣的工作是機(jī)器不可替代的？培養(yǎng)什么樣的人才能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的需求？

是否具有創(chuàng)新能力是人與機(jī)器之間的本質(zhì)區(qū)別。知識(shí)可能會(huì)被時(shí)代所淘汰，但如果學(xué)生具備了創(chuàng)新能力，即專(zhuān)家解決問(wèn)題的基本能力，就可以適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展的需要。在此時(shí)代背景下，課堂教學(xué)的目標(biāo)，開(kāi)始從講授專(zhuān)家知識(shí)向培養(yǎng)專(zhuān)家能力轉(zhuǎn)變。那么，如何培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)家能力呢？專(zhuān)家能力有什么樣的特征呢？在此基礎(chǔ)上，“大概念集中體現(xiàn)了專(zhuān)家思維的基本特征”這一理念被世界各國(guó)的教育教學(xué)專(zhuān)家不約而同地提出，并廣泛認(rèn)同。

本文，筆者將從“大概念”的概念釋析談起，探討在高中信息技術(shù)課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生專(zhuān)家思維能力的基本路徑及相關(guān)探索。

1? 什么是“大概念”

“概念”辭海釋義為：思維的基本形式之一，反映客觀事物的一般的、本質(zhì)的特征。因此，大概念具有高度的概括性和抽象性。

大概念的“大”是個(gè)相對(duì)概念，因此，大概念有層級(jí)之分。如語(yǔ)言包括計(jì)算機(jī)語(yǔ)言、人類(lèi)語(yǔ)言等。計(jì)算機(jī)語(yǔ)言有高級(jí)語(yǔ)言、機(jī)器語(yǔ)言之分。那么，語(yǔ)言是計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的上位大概念，計(jì)算機(jī)語(yǔ)言又是高級(jí)語(yǔ)言的上位大概念。

大概念由于其高度的概括性、豐富的層次結(jié)構(gòu)，有助于學(xué)生構(gòu)建結(jié)構(gòu)化的知識(shí)體系，可以作為知識(shí)的“錨點(diǎn)”，方便學(xué)生將零散的知識(shí)點(diǎn)整合到一起，在需要使用時(shí)靈活選取。人腦內(nèi)部的生理結(jié)構(gòu)也決定了人們對(duì)相互之間有廣泛聯(lián)接以及認(rèn)知結(jié)構(gòu)層次豐富的知識(shí)，能夠更好地提取和應(yīng)用。因此，大概念有遷移性的特點(diǎn)，這不僅僅體現(xiàn)在學(xué)科內(nèi)，它還可以打通學(xué)校和現(xiàn)實(shí)生活中的壁壘。例如，學(xué)生掌握了計(jì)算機(jī)編碼的原理和特點(diǎn)，就能夠在生活中靈活應(yīng)用編碼來(lái)解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。如：應(yīng)用編碼實(shí)現(xiàn)信息的加密傳遞、班級(jí)內(nèi)部使用座位號(hào)進(jìn)行各項(xiàng)班級(jí)事務(wù)的管理等等。

此外，不同于學(xué)了之后很快會(huì)忘記的“惰性知識(shí)”，大概念由于其廣泛的遷移性和生活中廣泛的應(yīng)用價(jià)值，在現(xiàn)實(shí)生活中容易被各種情境激活并不斷提取、應(yīng)用，因此，大概念的記憶可以保持得較為長(zhǎng)久。

一言以蔽之，大概念就是能夠反映學(xué)科本質(zhì)的概念、觀點(diǎn)或原理，它能夠反映專(zhuān)家的思維方式，具有層次性、概括性、可遷移性、持久性等特點(diǎn)。因此，掌握了大概念，更有利于培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題解決能力、終身學(xué)習(xí)能力，有利于學(xué)生更好地適應(yīng)社會(huì)生存。

2? 為何要開(kāi)展大概念單元教學(xué)

2.1? 開(kāi)展大概念教學(xué)有助于發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)

學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)是教育界為廣大教育工作者樹(shù)立的教育目標(biāo)和工作要求。它回答了“培養(yǎng)什么樣的人才能更好地適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要”的問(wèn)題，為廣大的教育工作者指明了前進(jìn)的方向。而大概念由于其反映了專(zhuān)家的思維特征，學(xué)生掌握了學(xué)科的大概念，在紛繁復(fù)雜的世界中，能夠更好地穿透現(xiàn)象看到本質(zhì)，從而靈活運(yùn)用學(xué)科基本的思想方法分析問(wèn)題、解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，適應(yīng)社會(huì)生活。這與學(xué)生核心素養(yǎng)的要求不謀而合。因此，開(kāi)展大概念教學(xué)有助于發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)。

2.2? 大概念的性質(zhì)決定了教學(xué)需要采用單元的形式

由于大概念在學(xué)科中屬于較為上位的概念、觀點(diǎn)，具有概括性、抽象性，因此，它需要相當(dāng)數(shù)量的具體案例的支撐，才能夠幫助學(xué)生正確理解和歸納總結(jié)大概念。而單課時(shí)相對(duì)較短，不利于學(xué)生抽象觀念的形成。也不利于學(xué)生進(jìn)一步探究大概念在具體生活中的遷移應(yīng)用。因此，采用單元形式的教學(xué)更有利于學(xué)生大概念的形成及應(yīng)用。這里的單元，“是按大概念的邏輯而非按內(nèi)容的邏輯，考慮大概念之間以及小概念與大概念之間的關(guān)聯(lián)來(lái)劃分單元組塊，選取相應(yīng)的內(nèi)容和 資源并將它們序列化?！盵 1 ]

下面，筆者將以粵教版高中信息技術(shù)必修1《數(shù)據(jù)與計(jì)算》中的“數(shù)據(jù)與信息”單元的教學(xué)為例，具體闡述大概念單元教學(xué)在高中信息技術(shù)課堂是如何實(shí)施的。

3? 大概念單元教學(xué)在高中信息技術(shù)課堂的實(shí)踐探究

大概念由于其在學(xué)科中的核心地位，因此，明確大概念便成為教學(xué)的首要任務(wù)。

3.1? 以課標(biāo)和教材內(nèi)容的邏輯結(jié)構(gòu)為依據(jù)，明確單元大概念

單元的劃分依據(jù)如下：

（1）從信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中確定單元。課標(biāo)中明確規(guī)定了《數(shù)據(jù)與計(jì)算》模塊主要包括三部分內(nèi)容：“數(shù)據(jù)與信息”“數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用”“算法與程序?qū)崿F(xiàn)”。

（2）分析教材主要內(nèi)容及邏輯結(jié)構(gòu)，從而劃分單元。

數(shù)據(jù)與信息章節(jié)主要講述了信息是如何通過(guò)編碼轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)的；知識(shí)與數(shù)字化學(xué)習(xí)章節(jié)講述了如何運(yùn)用數(shù)字化工具進(jìn)行學(xué)習(xí)與創(chuàng)新，數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新是信息學(xué)科必備的核心素養(yǎng)之一，是貫穿學(xué)科內(nèi)容的基本思想方法及學(xué)習(xí)方式；算法與程序章節(jié)講述了程序是如何進(jìn)行編碼的，這兩章可以看做“數(shù)據(jù)與信息”單元中信息編碼的一個(gè)特例；在互聯(lián)網(wǎng)及人工智能的時(shí)代，數(shù)據(jù)具有了與以往不同的特征，即“大”數(shù)據(jù)的特征。數(shù)據(jù)處理與可視化表達(dá)章節(jié)重點(diǎn)闡述了計(jì)算機(jī)是如何對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理和加工，并從其中提取出有效價(jià)值的；人工智能就是研究如何讓機(jī)器具有人的思維能力和智能行為的學(xué)科。本質(zhì)上講，人工智能及其應(yīng)用章節(jié)還是在闡述計(jì)算機(jī)是如何高效處理信息和數(shù)據(jù)的，只是這里對(duì)信息處理的方式做了具體的限定，即模擬人的思維過(guò)程及智能行為。

因此，全教材可以劃分為兩個(gè)大的單元，即：信息是如何通過(guò)編碼轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)的；計(jì)算機(jī)又是如何處理數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)信息的增值的。具體邏輯關(guān)系如圖1所示。

這里信息與數(shù)據(jù)之間并非簡(jiǎn)單可逆的過(guò)程，由信息編碼形成的數(shù)據(jù)，在通過(guò)計(jì)算機(jī)的加工與處理之后，產(chǎn)生了新的信息——知識(shí)。知識(shí)的構(gòu)建實(shí)現(xiàn)了信息的價(jià)值增值，最終為人類(lèi)社會(huì)的生產(chǎn)生活提供高效服務(wù)。

此外，由于程序編碼的復(fù)雜性與特殊性，故而獨(dú)立成為一個(gè)單元。因此，從教材內(nèi)容間的邏輯關(guān)系看，可以將全書(shū)分為三個(gè)大的單元（與課標(biāo)劃分一致），即：數(shù)據(jù)與信息、數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用、算法與程序?qū)崿F(xiàn)。

大概念的確定方法如下：

畫(huà)出單元知識(shí)圖譜，理出主要枝干，從而確定單元大概念。

大概念在單元知識(shí)結(jié)構(gòu)中具有核心和統(tǒng)治地位，其他的次生概念皆可以從大概念派生或衍生出來(lái)，因此，大概念在單元知識(shí)圖譜中一定具有主要枝干的地位，只要找到了知識(shí)圖譜的主要枝干，也就確定了大概念?！皵?shù)據(jù)與信息”單元的知識(shí)圖譜如圖2所示。

由圖2可知：數(shù)據(jù)、信息、編碼是數(shù)據(jù)與信息單元的核心大概念。三者之間存在內(nèi)在的邏輯聯(lián)系，即：信息通過(guò)編碼，形成數(shù)據(jù)，再經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)的處理加工，形成知識(shí)，知識(shí)用于解決現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題。編碼是溝通數(shù)據(jù)與信息之間的橋梁，換言之，編碼就是為了更加高效地處理數(shù)據(jù)、利用信息。

3.2? 以大概念為統(tǒng)帥，確定“掌握知識(shí)技能—理解大概念—遷移應(yīng)用”三級(jí)教學(xué)目標(biāo)

前文曾經(jīng)提及，掌握了大概念有助于達(dá)成學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，因此，單元教學(xué)目標(biāo)必然是指向大概念的理解與應(yīng)用的。那么，是否讓學(xué)生記住大概念的基本內(nèi)涵，教學(xué)目標(biāo)就達(dá)成了呢？答案是否定的，其一，大概念的構(gòu)建過(guò)程經(jīng)歷了“具體—抽象—具體”的三個(gè)階段，沒(méi)有大量具體情境、基礎(chǔ)性知識(shí)的積累，學(xué)生很難透過(guò)現(xiàn)象抽象與概括事物的本質(zhì)，難以達(dá)成對(duì)大概念的深度理解。其二，失去了對(duì)大概念的深度理解，學(xué)生不能有效構(gòu)建基于大概念的知識(shí)體系。在真正需要運(yùn)用知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題時(shí)，學(xué)生很難靈活抽取相關(guān)知識(shí)解決問(wèn)題，從而也就無(wú)法達(dá)成知識(shí)的遷移。因此，單元教學(xué)目標(biāo)的搭建需要構(gòu)建如下三個(gè)層次：掌握基本知識(shí)技能—理解大概念—實(shí)現(xiàn)遷移。低階目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)是高階目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，而高階目標(biāo)又為低階目標(biāo)的實(shí)施指明了方向。

基于此，筆者確定了“數(shù)據(jù)與信息”單元如表1所示的教學(xué)目標(biāo)。

3.3? 構(gòu)建指向?qū)嵺`應(yīng)用的多元化單元教學(xué)評(píng)價(jià)體系

評(píng)價(jià)必然是指向教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成情況的，而單元教學(xué)目標(biāo)的最高階目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)大概念的遷移，因此評(píng)價(jià)的終極目標(biāo)必然是指向?qū)嵺`應(yīng)用的。這也是為什么教育界倡導(dǎo)設(shè)計(jì)情境化試題的主要原因。這一類(lèi)試題能夠直接考評(píng)學(xué)生應(yīng)用學(xué)科基本思想方法解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的能力。

在學(xué)過(guò)英文ASCII碼的編碼特點(diǎn)之后，教師讓學(xué)生“設(shè)計(jì)一套漢字編碼系統(tǒng)，并呈現(xiàn)設(shè)計(jì)方案”。學(xué)生理解了ASCII碼編碼表是按照英文字母排序進(jìn)行編碼的。于是，自然會(huì)將排序編碼的知識(shí)遷移至漢字編碼系統(tǒng)。但英文字母只有26個(gè)，常用漢字卻有3000個(gè)，如何排序？教師可引導(dǎo)學(xué)生分析漢字音、形特點(diǎn)，確定按拼音字母順序排序，同音字以筆形順序橫、豎、撇、捺、 折為序排序的方案。相對(duì)于英文編碼，漢字編碼系統(tǒng)的構(gòu)建就屬于復(fù)雜、劣構(gòu)的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。學(xué)生要解決這一類(lèi)問(wèn)題，首先要了解編碼的基本原理、方式，同時(shí)還要具體問(wèn)題具體分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜問(wèn)題的解構(gòu)，然后才能將所學(xué)應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，最終提出問(wèn)題的解決方案。這一類(lèi)的試題能夠綜合反映學(xué)生知識(shí)遷移、應(yīng)用的能力，因此，在進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該多予以關(guān)注。

教學(xué)評(píng)價(jià)的目的，一方面是為了衡量一段時(shí)期的教學(xué)效果，更重要的是為了幫助學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。因此，教學(xué)評(píng)價(jià)應(yīng)該是多元的，不僅要關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果，也應(yīng)該關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，還應(yīng)該有助于學(xué)生對(duì)自我學(xué)習(xí)狀況的反思。所以在教學(xué)過(guò)程中教師可以靈活運(yùn)用課堂提問(wèn)、觀察記錄、紙筆測(cè)試、繪制思維導(dǎo)圖、填寫(xiě)評(píng)價(jià)量表等多種評(píng)價(jià)手段。

3.4? 分解大概念，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題鏈，串連學(xué)生活動(dòng)

大概念的教學(xué)需要“接地氣”。這里的“接地氣”，是指教學(xué)材料要符合學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)和認(rèn)知規(guī)律，要和學(xué)生的具體生活經(jīng)驗(yàn)建立聯(lián)系。為此，教師需要在學(xué)生的具體經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)目標(biāo)之間搭建一座“橋梁”，最終幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。這座橋梁，教師通常借助問(wèn)題鏈（任務(wù)群）的方式幫助學(xué)生搭建。問(wèn)題鏈的設(shè)計(jì)過(guò)程如下：

（1）圍繞大概念展開(kāi)，并對(duì)其從“抽象—具體”逐級(jí)分解，直至問(wèn)題能夠與學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)直接建立聯(lián)系。

在數(shù)據(jù)與信息單元，針對(duì)“編碼”大概念的教學(xué)，筆者設(shè)計(jì)了如表2所示問(wèn)題鏈。

（2）將問(wèn)題鏈按照一定的邏輯順序呈現(xiàn)出來(lái)，組織成為學(xué)習(xí)材料。具體的邏輯順序可以劃分為如下幾類(lèi)：

①按照從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的順序?qū)?wèn)題進(jìn)行排序，便于促進(jìn)學(xué)生高階思維能力的形成。如：讓學(xué)生體驗(yàn)幾種不同類(lèi)型信息的編碼過(guò)程。其中文字編碼可以直接實(shí)現(xiàn)，其他幾種信息都屬于模擬信號(hào)，需要經(jīng)歷“采樣—量化—編碼”的基本過(guò)程。但幾種不同類(lèi)型的信息的編碼方式又各具特點(diǎn)。圖像信息的編碼最為直觀，是在空間維度上展開(kāi)的；聲音信號(hào)的編碼需要在時(shí)間軸上展開(kāi)，相對(duì)圖像編碼抽象一些；視頻信號(hào)的編碼最為復(fù)雜，需要在時(shí)間與空間兩個(gè)維度上展開(kāi)。按照體驗(yàn)文字編碼、圖像編碼、聲音編碼、視頻編碼的順序安排學(xué)生的探究活動(dòng)，是符合學(xué)生的基本認(rèn)知規(guī)律的，同時(shí)多種不同類(lèi)型信息編碼方式的呈現(xiàn)，便于學(xué)生頭腦中對(duì)“編碼”概念的總結(jié)與歸納。

②按照因果關(guān)系對(duì)問(wèn)題進(jìn)行排序，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力。針對(duì)視頻編碼的基本過(guò)程，筆者設(shè)計(jì)了這樣一組問(wèn)題鏈：視頻的基本工作原理是什么？如何對(duì)視頻進(jìn)行編碼？視頻文件的大小如何計(jì)算？為什么要對(duì)視頻進(jìn)行壓縮？視頻壓縮的基本方法有哪些？常見(jiàn)的視頻文件格式又有哪些？這樣一組活動(dòng)再現(xiàn)了利用計(jì)算機(jī)解決視頻編碼問(wèn)題的基本思路，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)過(guò)程中對(duì)計(jì)算思維能力這一信息學(xué)科核心素養(yǎng)的滲透。

③按照“原理呈現(xiàn)—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”的順序?qū)?wèn)題進(jìn)行排列，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)字化方式學(xué)習(xí)的習(xí)慣。如在體驗(yàn)幾種類(lèi)型信息的編碼過(guò)程之后，筆者分別安排了文字（圖像、聲音、視頻）編碼實(shí)驗(yàn)，并分別用記事本、畫(huà)圖程序、Cool Edit、會(huì)聲會(huì)影等軟件實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)參數(shù)的調(diào)整和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的觀察。通過(guò)幾組實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生加深對(duì)編碼方式、量化位數(shù)、分辨率、幀頻、文件存儲(chǔ)容量等基本概念及概念間關(guān)系的認(rèn)知，從而對(duì)編碼這一單元大概念產(chǎn)生更為深刻的理解。

4? 結(jié)語(yǔ)

在新時(shí)代的召喚下，社會(huì)對(duì)人才的標(biāo)準(zhǔn)提高了。在這樣的時(shí)代背景下，課堂教學(xué)開(kāi)始從知識(shí)導(dǎo)向向能力導(dǎo)向轉(zhuǎn)化，構(gòu)建基于大概念的單元課堂教學(xué)模式正是適應(yīng)能力導(dǎo)向課堂教學(xué)的一種嘗試與探索。而要構(gòu)建基于大概念的單元教學(xué)模式需要教師擁有更為廣泛的視野，不僅要適應(yīng)學(xué)科內(nèi)的教學(xué)，也要適應(yīng)跨學(xué)科的教學(xué)，還要善于將知識(shí)在課堂內(nèi)外建立連接。教師需要擁有更為堅(jiān)實(shí)的專(zhuān)業(yè)功底，能夠深刻理解大概念的思想內(nèi)涵，唯有如此，才能夠在課堂教學(xué)中將學(xué)科思維方法潛移默化地影響學(xué)生。此外，教學(xué)是一門(mén)實(shí)踐的藝術(shù)，廣大教師需要在教、學(xué)、評(píng)一體化的課堂教學(xué)實(shí)踐中不斷摸索、不斷總結(jié)，最終實(shí)現(xiàn)個(gè)人價(jià)值與社會(huì)價(jià)值的統(tǒng)一。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 劉徽.“大概念”視角下的單元整體教學(xué)構(gòu)型：兼論素養(yǎng)導(dǎo)向的課堂變革[J].教育研究，2020（6）：64-77.