指向高階思維培養(yǎng)的高中信息技術(shù)學科實踐研究

李偉

摘要：本文在界定指向高階思維培養(yǎng)的信息技術(shù)學科實踐內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，提出了學科實踐的設(shè)計要點，并就如何實施提出了相關(guān)策略：以學科大概念為統(tǒng)領(lǐng)，明確學習目標；以開放性問題為驅(qū)動，設(shè)計學習評價；以問題解決為線索，組織學習進程；以思維進階為撬動，提供學習支持。以此實現(xiàn)問題的解決，促進學生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高階思維；學科實踐；高中信息技術(shù)

中圖分類號：G434 ?文獻標識碼：A ?論文編號：1674-2117（2023）16-0039-04

《普通高中信息技術(shù)課程標準（2017版）》指出，信息技術(shù)課程兼重理論學習和實踐應(yīng)用，倡導基于項目的學習方式，將知識建構(gòu)、技能培養(yǎng)與思維發(fā)展融入到運用數(shù)字化工具解決問題和完成任務(wù)的過程中。[1]可見，將高階思維培養(yǎng)融合在課堂教學中，成為高中信息技術(shù)課堂教學的重要方向。然而，在課堂教學中，依然存在教師對學生高階思維培養(yǎng)的意識不夠或培養(yǎng)策略不當，使得課堂更注重學科知識與技能的落實，缺乏讓學生經(jīng)歷實踐探究的全過程，導致學生解決實際問題的能力、批判性思維、創(chuàng)造性思維等偏弱的現(xiàn)象?！读x務(wù)教育課程方案（2022年版）》強調(diào)要堅持素養(yǎng)導向，強化學科實踐，突出學科思想方法和探究方式的學習，加強知行合一、學思結(jié)合，倡導“做中學”“用中學”“創(chuàng)中學”[2]，這為培養(yǎng)學生高階思維指引了方向。

指向高階思維培養(yǎng)的學科實踐內(nèi)涵

1.信息技術(shù)學科實踐的內(nèi)涵

高中信息技術(shù)學科具有理論性、工具性和實踐性并重的特征，其課程內(nèi)容在關(guān)注系統(tǒng)性、實踐性和遷移性的基礎(chǔ)上，注重課程內(nèi)容的廣度、深度和問題情境的復(fù)雜度，在問題解決過程中提升學生的信息素養(yǎng)。

2.信息技術(shù)高階思維的內(nèi)涵

高階思維是指問題求解、決策制訂、批判性思維和創(chuàng)造性思維能力，是綜合運用分析性、創(chuàng)造性和實踐性思維的能力。[3]而信息技術(shù)高階思維指向?qū)W生在真實復(fù)雜情境中界定與分析問題，通過判斷、分析和綜合各種信息資源，形成系統(tǒng)性解決問題的方案過程中所表現(xiàn)出來的高水平心智活動，主要表現(xiàn)為分析性思維、批判性思維和創(chuàng)造性思維。

3.指向高階思維培養(yǎng)的學科實踐內(nèi)涵

指向高階思維培養(yǎng)的信息技術(shù)學科實踐，遵循高階思維特征及其發(fā)展規(guī)律，將學科知識包裹在能夠喚起學生情感的真實問題情境中，運用學生已有生活經(jīng)驗和認知基礎(chǔ)界定和分析問題，沿著學科思想和方法開展實踐探究活動，在分析、判斷、綜合、反思等思維方法中建構(gòu)知識，用多種方法和策略設(shè)計問題解決方案，在驗證與迭代中決策與完善，并在豐富且復(fù)雜的新問題情境中遷移應(yīng)用，從而實現(xiàn)學生高階思維的培養(yǎng)。

指向高階思維培養(yǎng)的學科實踐設(shè)計要點

學科實踐設(shè)計要點在學習目標的引領(lǐng)下，包含學習情境、學習進程、學習評價等要素。如圖1所示，指向高階思維培養(yǎng)的信息技術(shù)學科實踐以學科知識為基礎(chǔ)，圍繞學習情境、學習進程、學習評價等維度設(shè)計學科實踐路徑，在實踐活動的過程中綜合運用分析性思維、批判性思維、創(chuàng)造性思維等思維方式，在自我反思與調(diào)節(jié)的共同作用下解決問題，發(fā)展學生的高階思維。

1.學科導向的問題情境

高階思維的發(fā)展依賴于貼近學生真實生活經(jīng)驗的學習情境，學科導向的真實問題情境能有效聯(lián)結(jié)學科知識與現(xiàn)實世界，實現(xiàn)從學科知識到思維過程的發(fā)展，在問題探究與解決中激活學生的認知思維和探索心理，深化知識的建構(gòu)、理解與遷移。

2.實踐特征的學習進程

信息技術(shù)學科實踐要堅持實踐立場，充分挖掘不同學科知識背后蘊藏的學科思想方法，形成實踐特征的學習進程，組織開展學科實踐活動，將學生的情感體驗、思維發(fā)展和實踐探究過程深度融合，實現(xiàn)學科知識的深度理解和靈活運用，提升學生的問題解決能力。

3.高階思維的學用相融

指向高階思維培養(yǎng)的學科實踐，是以高階思維的培養(yǎng)為目標的實踐探究學習；同時，學科實踐依賴于學生的原有認知思維基礎(chǔ)，學科實踐活動與高階思維活動過程有機結(jié)合、相互作用，實現(xiàn)動態(tài)發(fā)展。

指向高階思維培養(yǎng)的學科實踐實施策略

1.以學科大概念為統(tǒng)領(lǐng)，明確學習目標

學科大概念是指向?qū)W科核心內(nèi)容和教學核心任務(wù)、反映學科本質(zhì)、能將學科關(guān)鍵思想和相關(guān)內(nèi)容聯(lián)系起來的關(guān)鍵的、特殊的概念。[4]以學科大概念統(tǒng)領(lǐng)學習目標，要梳理出不同層級大概念之間的邏輯關(guān)聯(lián)，可以模塊內(nèi)容、學習單元、具體課時等維度縱向梳理，以具體事實與知識、一般概念、核心概念、學科大概念厘清知識之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系，以此明確學習目標。

例如，浙教版《信息系統(tǒng)與社會》（必修二）中的信息系統(tǒng)搭建是一個涉及多領(lǐng)域知識的綜合性內(nèi)容，需要學生具備系統(tǒng)性的知識體系和思維能力，因此課程嘗試借助學科大概念為統(tǒng)領(lǐng)重組教材內(nèi)容，通過理清單元學科大概念統(tǒng)領(lǐng)下的單元知識結(jié)構(gòu)（如圖2），幫助學生將學習到的知識進行提取和遷移，有利于學生知識的結(jié)構(gòu)化和系統(tǒng)化。根據(jù)單元知識結(jié)構(gòu)圖，結(jié)合課程標準要求，教師可確立單元學習目標，如下頁表1所示。

2.以開放性問題為驅(qū)動，設(shè)計學習評價

學習評價是對學習目標的具體化，以保證學習目標更好地落實。學習評價應(yīng)以素養(yǎng)立意，明確預(yù)期學習結(jié)果，重視過程性學習證據(jù)的收集。在設(shè)計時，教師要思考學生怎樣的學習表現(xiàn)可以證明理解學科知識與形成遷移、用怎樣的標準來評估、用什么樣的證據(jù)檢驗預(yù)期學習效果的實現(xiàn)等。

為了更好地收集能夠證明學生實現(xiàn)預(yù)期學習目標的表現(xiàn)性證據(jù)，教師要特別重視開放性問題的設(shè)計。問題情境的開放性及問題解決方案的多樣性，能調(diào)動學生的學習興趣，拓展學生的探究深度，促進學生的思維發(fā)展。

例如，在浙教版《信息系統(tǒng)與社會》（必修二）第二章第三節(jié)“移動終端”中，要求學生能夠區(qū)分計算機與移動終端并能夠解釋說明移動終端的硬件組成及其工作原理。教師在教學評價環(huán)節(jié)，跳出傳統(tǒng)的紙筆測試方式，設(shè)計了開放性小組探究活動—手機大推薦，讓學生通過對不同人群進行需求分析，包括硬件需求、軟件需求，給他們推薦合適的手機，并從手機具體參數(shù)角度闡述推薦原因。

這一評價過程，將學科知識與生活經(jīng)驗結(jié)合，不僅幫助學生更深入地理解課程內(nèi)容，更注重學生的主動性和創(chuàng)造性。教師也可以從深度及廣度兩個維度對學生是否掌握移動終端的工作原理進行更全面、真實的評價。此外，學生最終提交的記錄單會包含多種答案，這使得教學評價不會依賴于特定的問題或答案，從而避免因問題或答案的偏差而帶來的評價不一致問題，進而提高教學評一致性的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

3.以問題解決為線索，組織學習進程

指向高階思維的學科實踐應(yīng)以問題情境為引領(lǐng)，以問題解決為線索組織學習進程，讓學生經(jīng)歷“問題界定—問題分析—問題求解—遷移應(yīng)用”的全過程，針對不同學科知識蘊藏的學科思想方法設(shè)計多維的學科實踐活動。在問題界定與分析中聯(lián)結(jié)舊知，啟發(fā)思維；在問題求解中建構(gòu)新知，促進思維進階；在遷移應(yīng)用中綜合信息，助力思維遷移，實現(xiàn)學生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

例如，在浙教版《數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》（選擇性必修一）第二章第二節(jié)“鏈表”的復(fù)習課中，教師圍繞“導航軟件中的數(shù)據(jù)存儲”問題，依照“提出問題—問題分析—問題求解—遷移應(yīng)用”的學習邏輯開展實踐活動（如表2）。

學習進程以知識的邏輯關(guān)系為依據(jù)，遵循解決問題的一般過程與方法。課堂為學生構(gòu)建了“進階式”的問題解決與知識建構(gòu)的路徑，引導學生逐步深入探究問題的本質(zhì)，在解決方案的“迭代優(yōu)化”過程中實現(xiàn)思維發(fā)展和知識建構(gòu)。在這個過程中，學生需要充分進行問題分析和思維判斷，嘗試各種解決方案，在解決現(xiàn)實生活世界真實問題的過程中實現(xiàn)認知結(jié)構(gòu)的持續(xù)優(yōu)化，在不斷迭代和完善中逐漸拓展思維和提升解決問題能力。

4.以思維進階為撬動，提供學習支持

學科實踐突出了學生的主體性，教師是學生學習的合作者、組織者和引導者，在學生學習過程中，創(chuàng)設(shè)有利于學科實踐的學習環(huán)境，提供相應(yīng)的學習支架和學習資源，給予學生學習的支持和指導，促進學生思維的發(fā)展。其中，學習支架要體現(xiàn)引導性、動態(tài)性和梯度性，支持學生全身心投入到復(fù)雜的問題情境中，引導學生積極且有深度地思考，促進學生思維的層層遞進，在問題解決中發(fā)揮學生自我調(diào)節(jié)學習的能力。學習資源要體現(xiàn)豐富性、靈動性和情境性，支持學生在探究實踐過程中思維的寬度，給予學生開闊的視野，促進學生思維的遷移。

例如，在浙教版《數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》（選擇性必修一）第四章第五節(jié)“數(shù)據(jù)查找”的教學中，教師以二維數(shù)組中的查找問題為切入點，在二維數(shù)組遍歷的基本程序上，增加以二分查找為基本算法思路的程序優(yōu)化設(shè)計。通過問題解決和知識遷移的方式，遞進式地幫助學生逐步形成算法優(yōu)化方案，促進高階思維發(fā)展（如表3）。

從暴力枚舉算法提出到冒泡排序優(yōu)化算法的遷移應(yīng)用，給予學生充分的時間設(shè)計優(yōu)化算法，最后進行拓展思路的講解。知識難度呈現(xiàn)明顯的“階梯式”，幫助學生一步一個臺階地實現(xiàn)優(yōu)化算法設(shè)計：第一層為暴力枚舉。以現(xiàn)實生活中最簡單、直接的方式解決問題。第二層為簡單優(yōu)化。將所學的冒泡排序優(yōu)化的知識進行遷移應(yīng)用，初步優(yōu)化問題解決方案，并在此過程中找到問題優(yōu)化的關(guān)鍵點。第三層為深入探究。在找到問題優(yōu)化的關(guān)鍵點后，引導學生回顧所學的二分查找等算法，對解決方案進一步深入探究，尋求問題的更優(yōu)解。第四層為拓展進階。通過從線段二分到平面四分的拓展與提升，幫助學生逐步拓展自己的思維空間，提高問題解決能力和抽象思維能力。

通過建立遞進式的學習支架，引導學生經(jīng)歷基礎(chǔ)的暴力枚舉算法到運用學科知識逐步優(yōu)化的“階梯式”的學習過程，促進了學生的思維進階，實現(xiàn)了由散到整的完整成長，發(fā)展了學生的高階思維。

總之，指向高階思維培養(yǎng)的信息技術(shù)學科實踐，需要教師深入理解高中信息技術(shù)學科高階思維、學科實踐的內(nèi)涵特征。在實施過程中，以學科大概念為統(tǒng)領(lǐng)，明確學習目標；以開放性問題為驅(qū)動，設(shè)計學習評價；以問題解決為線索，組織學習進程；以思維進階為撬動，提供學習支持。以此實現(xiàn)問題解決，促進學生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中信息技術(shù)課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2017.

[2]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育課程方案（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022.

[3]鐘志賢.促進學習者高階思維發(fā)展的教學設(shè)計假設(shè)[J].電化教育研究，2004（12）：21-28.

[4]劉景超，劉麗群.以學科實踐落實學科育人：內(nèi)涵剖析與邏輯理路[J].廣西師范大學學報：哲學社會科學版，2023（01）.