張汶

2018年1月教育部公布了《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱“新課程標(biāo)準(zhǔn)”），新課程標(biāo)準(zhǔn)圍繞學(xué)科核心素養(yǎng)，吸納學(xué)科領(lǐng)域的前沿成果，構(gòu)建具有時(shí)代特征的學(xué)習(xí)內(nèi)容，在問題解決過程中提升信息素養(yǎng)。在《上海市深化高等學(xué)校考試招生綜合改革實(shí)施方案》實(shí)施的背景下，立足與上?！翱苿?chuàng)中心”城市對人才培養(yǎng)的需求，如何推進(jìn)和實(shí)施新課程標(biāo)準(zhǔn)既是一個嚴(yán)峻的考驗(yàn)，也充滿機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

困難與挑戰(zhàn)

筆者通過日常教研、問卷調(diào)查、教學(xué)調(diào)研、網(wǎng)絡(luò)教研等方式，匯總上海市高中信息科技（信息技術(shù)）實(shí)施的現(xiàn)狀，聚焦新課程標(biāo)準(zhǔn)的推進(jìn)過程中的主要問題。

1.教師對核心素養(yǎng)理解有一定困惑

新課程標(biāo)準(zhǔn)的修訂回應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字化工具不斷普及的現(xiàn)實(shí)需求，培養(yǎng)學(xué)生對信息技術(shù)發(fā)展的敏感度和適應(yīng)性，結(jié)合信息技術(shù)變革的前沿知識與國際信息技術(shù)的發(fā)展趨勢，調(diào)整和優(yōu)化信息技術(shù)課程內(nèi)容模塊，提高了課程標(biāo)準(zhǔn)的前瞻性。新課程標(biāo)準(zhǔn)讓學(xué)生不僅僅是“使用者”，更強(qiáng)調(diào)作為技術(shù)的“理解者”和“設(shè)計(jì)者”的定位，這必然要求學(xué)生對學(xué)科知識體系和技術(shù)本質(zhì)有更深入的理解，因此，“計(jì)算思維”成為極有學(xué)科特色的要求。但是，教師對如何理解“計(jì)算思維”的內(nèi)涵與外延有一定困惑。

2.教師對專業(yè)知識提升有一定焦慮

新課程標(biāo)準(zhǔn)的培養(yǎng)目標(biāo)顯然對教師在計(jì)算機(jī)科學(xué)方面的專業(yè)功底有更高的要求。新課程標(biāo)準(zhǔn)在課程結(jié)構(gòu)上，安排了必修、選擇性必修和選修課程，必修課程中的“數(shù)據(jù)與計(jì)算”和“信息系統(tǒng)與社會”兩個模塊，與上海2014版信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)中的基礎(chǔ)型課程內(nèi)容有比較大的差異。在內(nèi)容架構(gòu)方面，上海高中信息科技課程以“信息處理”為主線，以信息編碼、信息傳輸和信息處理為主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)體現(xiàn)信息科技中“科學(xué)”的內(nèi)涵；在教學(xué)思路方面，上海信息科技課程以“至理”為教學(xué)追求。而新課程標(biāo)準(zhǔn)更注重更廣泛的學(xué)習(xí)視野和更多的實(shí)踐，將必修課程的兩個模塊聚焦在數(shù)據(jù)、計(jì)算和信息系統(tǒng)等方面，增加了大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、傳感器等與時(shí)代緊密相關(guān)的知識；選擇性必修課程增加了開源硬件、人工智能等新模塊。這些知識很難從大學(xué)的專業(yè)學(xué)習(xí)中得到，當(dāng)前也缺少系統(tǒng)的培訓(xùn)機(jī)會讓教師提升。新課程標(biāo)準(zhǔn)對高中信息技術(shù)教師提出了較高的要求，增加了課改實(shí)施的難度。

3.教學(xué)環(huán)境還需提升

相比上一個版本，新課程標(biāo)準(zhǔn)更加突出了實(shí)踐探究和課堂實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)施，使用了“信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)室”指稱信息技術(shù)課程的教學(xué)場所?！靶畔⒓夹g(shù)實(shí)驗(yàn)室”與傳統(tǒng)的“計(jì)算機(jī)教室”相比，顯然暗含了學(xué)習(xí)方式的變化，意味著學(xué)生必須經(jīng)歷使用軟件和硬件開展驗(yàn)證、測試、調(diào)試、探究和設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)過程，要將知識的學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)探究相結(jié)合。目前，上海信息科技課程雖然均配有信息技術(shù)專用教室，但配置還比較陳舊，尤其是一些學(xué)校將機(jī)房改造為標(biāo)準(zhǔn)化聽力考場，機(jī)器之間擋板的設(shè)計(jì)極大地妨礙了學(xué)生之間的討論和合作交流。而機(jī)房除了臺式機(jī)，缺少其他信息技術(shù)設(shè)備和教學(xué)資源，設(shè)備配置與新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求不匹配。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境和空間缺少規(guī)劃，信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)本身也缺少研究。

4.教學(xué)資源面臨困難

教學(xué)資源的獲得面臨制約，以“大數(shù)據(jù)”的體驗(yàn)為例，一是獲得可靠、真實(shí)的大數(shù)據(jù)比較難；二是很多網(wǎng)站開始使用反網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)，設(shè)法保護(hù)自己的內(nèi)容。

思考與對策

新課程標(biāo)準(zhǔn)的落實(shí)需要教學(xué)研究、教師培訓(xùn)、考試評價(jià)、資源保障等共同推進(jìn)。上海市區(qū)校三級教研通過進(jìn)一步學(xué)習(xí)新課程標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)文件內(nèi)涵，把握學(xué)科本質(zhì)，共同開展了一系列研究和探索。

1.從課程發(fā)展視角，解讀課程“變化”

研讀新課程標(biāo)準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)，相比上一版課程標(biāo)準(zhǔn)，新課程標(biāo)準(zhǔn)稱得上是“翻天覆地”的變化，我們應(yīng)該怎樣應(yīng)對這樣的變化呢？

如果將技術(shù)發(fā)展的步伐與課程發(fā)展的腳步放在一個時(shí)間軸上對比，可以看到一個清晰的同步或交錯發(fā)展的變化過程：20世紀(jì)80年代，信息技術(shù)飛速發(fā)展，催生了計(jì)算機(jī)課程，1989年有了WWW協(xié)議，分散在世界各個角落的計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行通信，同年，“信息素養(yǎng)”這一概念得到更多重視。1994年中國全方位接入因特網(wǎng)，網(wǎng)景瀏覽器1.0誕生，Windows 3.2中文版以及Word文字處理軟件開始普及，1999年課程的一系列文件出臺，提出以信息素養(yǎng)為主線，增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用信息科技的實(shí)踐能力。而后Web2.0興起，信息爆炸成為熱詞，信息鑒別和處理能力更加重要，課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)化了對學(xué)生思維能力和學(xué)會學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。隨后的10年，移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展，尤其是2016年，人工智能有一個爆發(fā)式增長，標(biāo)志著人工智能的應(yīng)用時(shí)代到來，計(jì)算思維成為新課程標(biāo)準(zhǔn)的重要思維方式。理解技術(shù)與課程的變化，便可理解新課程標(biāo)準(zhǔn)為何會提出“依據(jù)信息技術(shù)學(xué)科的自身發(fā)展特征，……，依托快速發(fā)展與日益更新的信息技術(shù)工具，保持對新技術(shù)成果的開放性”作為課程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)依據(jù)之一?！凹夹g(shù)”與“課程”的發(fā)展從計(jì)算機(jī)開始，最終回歸了計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心知識。認(rèn)識到“變”的必然性和改革動因，理解課程繼承與發(fā)展的過程，就能更好地接受新課程標(biāo)準(zhǔn)的變化。

2.剖析技術(shù)本質(zhì)，理解課程內(nèi)容的“不變”

雖然新課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容有很多改變，但“計(jì)算思維”的提出，就是對“不變”的深刻洞察。盡管計(jì)算機(jī)外在的形式從圖靈無限長紙帶的構(gòu)想發(fā)展到各種智能設(shè)備的真實(shí)存在，但信息技術(shù)的本質(zhì)沒有改變，輸入、處理、存儲和輸出的信息處理過程沒有變過，計(jì)算機(jī)內(nèi)部使用二進(jìn)制沒有改變，馮·諾依曼計(jì)算機(jī)基本架構(gòu)沒有變。對數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化，存儲、計(jì)算并輸出計(jì)算結(jié)果，這個過程始終沒有變。技術(shù)不是技術(shù)產(chǎn)品，不是技術(shù)成果，不是會說話互動的機(jī)器人，它的本質(zhì)仍然是一種問題解決方案。理解了這一點(diǎn)，便可以理解新課程標(biāo)準(zhǔn)為何提出“在問題解決過程中提升信息素養(yǎng)”這個重要論點(diǎn)，為何要將“運(yùn)用計(jì)算思維形成解決問題的方案”成為學(xué)生必須的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，因?yàn)橹挥凶寣W(xué)生經(jīng)歷問題解決的過程，掌握問題解決的方法才能使其理解技術(shù)作為問題解決方案的本質(zhì)。認(rèn)識到這個本質(zhì)，通過對計(jì)算思維的培養(yǎng)與課程標(biāo)準(zhǔn)中新的要求內(nèi)容兩者間相互支持、相互呼應(yīng)的關(guān)系進(jìn)行闡釋，提升對新內(nèi)容的把握，教師就能提升面對外部世界變化的“定力”，認(rèn)識到自己的學(xué)科知識儲備對于理解新課程標(biāo)準(zhǔn)的價(jià)值，減少對專業(yè)知識提升的焦慮，堅(jiān)定潛心學(xué)習(xí)和專業(yè)發(fā)展的信心。

3.增強(qiáng)對技術(shù)的理性態(tài)度，研究學(xué)科德育的具體要求

新課程標(biāo)準(zhǔn)堅(jiān)持立德樹人的課程價(jià)值觀，引導(dǎo)學(xué)生理解信息技術(shù)應(yīng)用過程中的個人與社會關(guān)系，履行個人在信息社會中的責(zé)任和義務(wù)，幫助學(xué)生成長為有效的技術(shù)使用者、創(chuàng)新的技術(shù)設(shè)計(jì)者和理性的技術(shù)反思者。因此，教師要將課程獨(dú)特的育人價(jià)值與學(xué)科知識、思維方式等結(jié)合在一起，認(rèn)識信息技術(shù)的邊界，更理性地認(rèn)識信息技術(shù)的優(yōu)勢與局限，同時(shí)對技術(shù)帶來的倫理挑戰(zhàn)更為審慎，對科技中蘊(yùn)含的智慧和艱辛有更多深刻的理解。

上海積極推進(jìn)學(xué)科德育的研究，結(jié)合學(xué)科育人價(jià)值分析，研究如何達(dá)成可觀察、可測量、可評價(jià)特征的德育目標(biāo)，提高德育要求落實(shí)的可能性。征集教學(xué)實(shí)踐中的真實(shí)教學(xué)案例，闡明案例的德育價(jià)值，說明德育教學(xué)策略在案例中的具體體現(xiàn)，以增進(jìn)教師理解、掌握，促進(jìn)德育要求落實(shí)。

4.持續(xù)推進(jìn)概念教學(xué)研究，促進(jìn)對課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)的認(rèn)識

新課程標(biāo)準(zhǔn)精煉了數(shù)據(jù)、算法、信息系統(tǒng)、信息社會等學(xué)科大概念，這些大概念指向信息技術(shù)學(xué)科核心內(nèi)容，反映學(xué)科本質(zhì)，是將學(xué)科關(guān)鍵思想和相關(guān)內(nèi)容聯(lián)系起來的特殊的概念。要推動教師理解新課程標(biāo)準(zhǔn)，從“少而精”的大概念入手是一個很好的途徑。理解這些大概念提出的基本原則，便可理解新課程標(biāo)準(zhǔn)是怎樣“緊扣學(xué)科大概念體系，精心架構(gòu)課程結(jié)構(gòu)；選擇課程內(nèi)容，確保知識體系清晰”這一設(shè)計(jì)理念。但大概念通常是復(fù)雜的，也有一些概念是上位的，包含了很高層次的抽象，如何用學(xué)科大概念解讀課程內(nèi)容，需要給出邏輯框架和實(shí)例。上海自2014年起連續(xù)三年開展了概念教學(xué)的研究和實(shí)踐，通過研究概念教學(xué)的方法，制作實(shí)體教具，設(shè)計(jì)教學(xué)資源，提供教學(xué)案例，為理解新課程標(biāo)準(zhǔn)提供了學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，開設(shè)全市概念教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)研修一體課程，提供具體的教學(xué)實(shí)例供教師借鑒和參考。

大概念的理解首先需要結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容，通過市區(qū)校三級教研，推進(jìn)基于概念的活動設(shè)計(jì)；其次還要圍繞產(chǎn)生的問題背景，重視概念、知識體系、概念形成過程中蘊(yùn)含的解決問題的方法，回溯概念的產(chǎn)生中科學(xué)家解決問題的方法，讓學(xué)生不僅“知道事實(shí)”，而且“知道為什么”，講好科技故事。

5.從課程實(shí)施視角，深化對學(xué)科項(xiàng)目的認(rèn)識

上海信息科技課程自2004年開始推進(jìn)“以項(xiàng)目（或活動）帶動學(xué)習(xí)”的教學(xué)方式改革，十多年的教學(xué)實(shí)踐積累了諸多項(xiàng)目設(shè)計(jì)和實(shí)施以及與之匹配的過程性評價(jià)經(jīng)驗(yàn)。但項(xiàng)目學(xué)習(xí)具有一定的復(fù)雜性，突出表現(xiàn)為兩個問題：一是項(xiàng)目的實(shí)施流程與知識系統(tǒng)學(xué)習(xí)之間的矛盾，缺失對知識的深度理解；二是學(xué)生偏向于解決問題和呈現(xiàn)成果，缺失對意義的追問。

新課程標(biāo)準(zhǔn)回應(yīng)了這些困惑，明確提出了“把握項(xiàng)目學(xué)習(xí)本質(zhì)，以項(xiàng)目整合課堂教學(xué)”的要求，強(qiáng)調(diào)它是“學(xué)生在教師引導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)問題，以解決問題為導(dǎo)向開展方案設(shè)計(jì)、新知學(xué)習(xí)、實(shí)踐探索，具有創(chuàng)新特質(zhì)的學(xué)習(xí)活動”。新課程標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的闡述，強(qiáng)調(diào)了項(xiàng)目本身應(yīng)包含知識的建構(gòu)和轉(zhuǎn)化，明確學(xué)科知識的深度理解是項(xiàng)目學(xué)習(xí)不可或缺的。托馬斯提出判斷高質(zhì)量項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的標(biāo)準(zhǔn)，其中特別分析了和學(xué)科知識的關(guān)聯(lián)性：項(xiàng)目化學(xué)習(xí)聚焦在能夠驅(qū)動學(xué)生去面對學(xué)科中的核心概念或原則的關(guān)鍵問題，學(xué)生通過項(xiàng)目學(xué)習(xí)主要的學(xué)科概念和能力，需要“建立起項(xiàng)目活動和隱藏其后的希望掌握的概念性知識之間的關(guān)聯(lián)”，真正重要的是學(xué)生所追求的問題、活動、成果和表現(xiàn)，都要協(xié)調(diào)起來服務(wù)于真正重要的理智和目的，而不是作為傳統(tǒng)課程后的一個展示、表演、附加實(shí)踐或作為例證的部分。

6.加強(qiáng)單元教學(xué)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)教學(xué)整體性

新課程標(biāo)準(zhǔn)的推進(jìn)面臨教學(xué)內(nèi)容調(diào)整和課時(shí)減少的現(xiàn)實(shí)矛盾，采用單元教學(xué)的方式可以發(fā)揮其“整體大于局部累加”的效益。單元教學(xué)設(shè)計(jì)是分解、傳遞和落實(shí)課程目標(biāo)的關(guān)鍵一環(huán)，是統(tǒng)整單元內(nèi)所有課時(shí)目標(biāo)的主要手段，是對教學(xué)內(nèi)容的“結(jié)構(gòu)化”組織的抓手。2017年上海信息科技學(xué)科編制了《單元教學(xué)設(shè)計(jì)指南》，提供單元教學(xué)設(shè)計(jì)的原則、方法和典型案例，教師可將單元教學(xué)設(shè)計(jì)的路徑和支架，通過流程、屬性表和問題導(dǎo)向，提高單元教學(xué)設(shè)計(jì)的規(guī)范和質(zhì)量，其中，流程呈現(xiàn)單元教學(xué)設(shè)計(jì)的步驟，屬性表呈現(xiàn)單元教學(xué)設(shè)計(jì)的內(nèi)涵品質(zhì)，問題導(dǎo)向呈現(xiàn)單元教學(xué)設(shè)計(jì)的思考路徑。單元設(shè)計(jì)體現(xiàn)了立足信息科技課程整體，準(zhǔn)確把握不同學(xué)段的信息科技學(xué)習(xí)的定位，清晰地設(shè)計(jì)了單元在整個年段課程中的位置，體現(xiàn)了單元與單元之間在學(xué)生素養(yǎng)培養(yǎng)方面的有序的設(shè)計(jì)。

7.從計(jì)算的角度，解讀計(jì)算思維的內(nèi)涵

要將核心素養(yǎng)落地，需要結(jié)合教師的困惑，將核心素養(yǎng)進(jìn)行教學(xué)操作性轉(zhuǎn)化，教師需要的不僅是對“計(jì)算思維”各個角度的分析，更需要的是面對具體教學(xué)內(nèi)容時(shí)的操作能力。我們將教師有關(guān)計(jì)算思維的困惑提煉為兩個主要問題：一個是計(jì)算思維具體可表現(xiàn)為哪些方面的能力？回答是主要可落實(shí)在抽象、符號化，形式化、自動化，建模、邏輯思想在問題解決中的應(yīng)用等方面。另一個是在當(dāng)前的教學(xué)內(nèi)容中，如將計(jì)算思維作為培養(yǎng)目標(biāo)，有哪些知識是比較薄弱并希望有所提高之處？回答是怎樣將現(xiàn)實(shí)中的信息抽象為符號，怎樣用物理的方法將符號轉(zhuǎn)換成物理狀態(tài)（如傳感器），怎樣用計(jì)算模型（如圖靈機(jī)）按形式化的方法對信號進(jìn)行處理（如數(shù)字化），怎樣將數(shù)學(xué)和邏輯思想（如遞歸和迭代）在實(shí)際項(xiàng)目工程中實(shí)現(xiàn)信息自動化處理的過程彰顯出來等。

8.組建研究團(tuán)隊(duì)，研究教師專業(yè)提升的路徑

新課程標(biāo)準(zhǔn)的推進(jìn)需要一支“先鋒隊(duì)”，率先研究實(shí)踐，起到示范和帶頭作用，同時(shí)也為各區(qū)提供更加廣泛的教師培訓(xùn)支持。2017年上海組建了上海市Python研究小組，招募教師志愿者參與共同研究和實(shí)踐，目的在于培養(yǎng)一支隊(duì)伍，設(shè)計(jì)一系列項(xiàng)目，提供典型教學(xué)案例，積累學(xué)習(xí)資源，為新教材的全面實(shí)施提供先導(dǎo)和支持，開展從VB到Python的遷移研究，目前已經(jīng)完成了計(jì)算機(jī)圖像識別、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)手寫數(shù)字圖片識別、數(shù)據(jù)分析與可視化（透視某共享單車數(shù)據(jù)表）、機(jī)器學(xué)習(xí)典型算法（某共享單車使用量預(yù)測）的課例開發(fā)與培訓(xùn)。

教師的專業(yè)素養(yǎng)提升是一個循序漸進(jìn)的過程，要從易到難，提供專業(yè)學(xué)習(xí)的路徑。同時(shí)，要拓展教師學(xué)科專業(yè)知識的“寬度”與“深度”，一方面通過學(xué)科知識培訓(xùn)讓教師深入學(xué)習(xí)新課程標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)要求，另一方面通過實(shí)例拓寬教師的專業(yè)視角。

9.開展初高中銜接的教學(xué)探索

新課程標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施對學(xué)生的學(xué)習(xí)起點(diǎn)有一定的要求，因此，要夯實(shí)初中階段的教學(xué)，建立初中和高中課程的銜接，開展初中人工智能啟蒙的研究與探索。通過研究初中階段數(shù)據(jù)與計(jì)算思維的要求，開展人工智能啟蒙教育，重視計(jì)算機(jī)文化。例如，我們近年來通過開展初中階段“小數(shù)據(jù)”分析的探索，提供真實(shí)的數(shù)據(jù)，通過更多維度、更多相關(guān)性的數(shù)據(jù)，讓學(xué)生根據(jù)評定結(jié)果提出推測，選擇性地使用具有相關(guān)性的數(shù)據(jù)表，通過公式、函數(shù)、排序等操作進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后用數(shù)據(jù)證明自己的推測。

結(jié)語

課程建設(shè)既需要頂層設(shè)計(jì)，也需要基層探索，只有自上而下的理論借鑒和自下而上的典型經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，才能走出扎實(shí)的課程建設(shè)和教學(xué)研究之路。盡管當(dāng)前信息技術(shù)課程的實(shí)施教師面臨一些困難，但是我們不應(yīng)將教師看成被動的執(zhí)行者，他們有活躍的思維，有積極探索的精神，有創(chuàng)新實(shí)踐的熱情，有得到學(xué)術(shù)尊嚴(yán)和職業(yè)自信的需求，當(dāng)下的困難和挑戰(zhàn)也是未來發(fā)展的動力，上海市信息技術(shù)教師的發(fā)展會一直秉承“日拱一卒無有盡，功不唐捐終入?！钡睦砟?，行走在“積累、沉淀、發(fā)展”的路上。