摘要：信息科技課程作為義務(wù)教育階段獨(dú)立開設(shè)的新科目，開發(fā)符合課程標(biāo)準(zhǔn)要求的教材是信息科技教育落地實(shí)施的重要保障?！读x務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》確立了學(xué)科核心素養(yǎng)導(dǎo)向的四大課程目標(biāo)和串聯(lián)課程內(nèi)容的六條邏輯主線，在教材設(shè)計(jì)與開發(fā)中融入大概念和單元整體設(shè)計(jì)理念，可以為素養(yǎng)導(dǎo)向的學(xué)科教學(xué)以及螺旋式上升的課程實(shí)踐提供教學(xué)依據(jù)和資源支持。浙教版《信息科技》教材的開發(fā)采用基于設(shè)計(jì)的研究方法：首先，運(yùn)用自上而下與自下而上相結(jié)合的方法，基于義教信息科技課標(biāo)的六條邏輯主線梳理得到24個(gè)學(xué)科大概念；而后，通過確定“核心大概念”和“相關(guān)大概念”的方式實(shí)現(xiàn)學(xué)科大概念落地，并采用單元整體設(shè)計(jì)、明確學(xué)習(xí)目標(biāo)、確定評價(jià)辦法、規(guī)劃教學(xué)過程等步驟完成教材開發(fā)。在今后信息科技課程的教學(xué)實(shí)踐中，應(yīng)當(dāng)注重圍繞新課標(biāo)和新教材開展針對性培訓(xùn)和教研活動(dòng)，積極研發(fā)輔助信息科技課程教學(xué)的資源和工具，促進(jìn)一線教師更多參與教學(xué)內(nèi)容的迭代和優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：信息科技；課程標(biāo)準(zhǔn)；大概念；單元整體設(shè)計(jì)；教材設(shè)計(jì)

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-5195（2024）05-0083-10 doi10.3969/j.issn.1009-5195.2024.05.009

基金項(xiàng)目：國家科技創(chuàng)新“新一代人工智能”2030重大項(xiàng)目“人機(jī)協(xié)同的學(xué)習(xí)社群建構(gòu)與支持技術(shù)”（2022ZD0115904）；2023年度國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目“基于多模態(tài)知識圖譜的青少年編程學(xué)習(xí)自適應(yīng)推薦及關(guān)鍵技術(shù)研究”（62307011）。

作者簡介：李艷，博士，教授，博士生導(dǎo)師，浙江大學(xué)教育學(xué)院（浙江杭州 310058）；孫丹，博士，講師，杭州師范大學(xué)經(jīng)亨頤教育學(xué)院（浙江杭州 311121）；魏雄鷹，教研員，浙江省教育廳教研室（浙江杭州 310005）；陸海豐，教研員，浙江省海寧市教師進(jìn)修學(xué)校（浙江杭州 314499）；翁愷，博士，副教授，浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院（浙江杭州 310027）。

教育部發(fā)布的《義務(wù)教育課程方案（2022年版）》首次將信息科技課程作為獨(dú)立科目列入其中，明確規(guī)定該課程應(yīng)在三至八年級單獨(dú)開設(shè)，占九年義務(wù)教育總課時(shí)的1%～3%（中華人民共和國教育部，2022a）。隨之印發(fā)的《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“義教信息科技課標(biāo)”或“新課標(biāo)”）明確了信息科技課程的性質(zhì)、理念、目標(biāo)、內(nèi)容、學(xué)業(yè)質(zhì)量以及課程實(shí)施建議（中華人民共和國教育部，2022b，pp.1-55）。在義務(wù)教育階段開設(shè)信息科技課程對于教育強(qiáng)國、科技強(qiáng)國、人才強(qiáng)國的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)具有重要意義，不僅符合當(dāng)前信息時(shí)代發(fā)展的要求，而且有助于提升學(xué)生的數(shù)字素養(yǎng)和技能，在日益激烈的國際競爭中為我國科技人才的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)（義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)研制組，2022；邢星，2022）。開發(fā)建設(shè)符合課程標(biāo)準(zhǔn)要求的教材是信息科技教育落地的重要支撐（熊璋等，2023）。如何在信息科技教材中體現(xiàn)新課標(biāo)的要求，尤其是如何在義務(wù)教育階段的不同學(xué)段圍繞邏輯主線層層遞進(jìn)地實(shí)現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)的培育，是教材設(shè)計(jì)與開發(fā)的重難點(diǎn)。我國《普通高中課程方案（2017年版）》中明確強(qiáng)調(diào)要“以學(xué)科大概念為核心，使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)”（中華人民共和國教育部，2018，p.4）。本研究擬在提煉義教信息科技課標(biāo)要點(diǎn)，厘清大概念和單元整體設(shè)計(jì)內(nèi)涵與價(jià)值的基礎(chǔ)上，通過基于設(shè)計(jì)的研究方法嘗試設(shè)計(jì)并開發(fā)義務(wù)教育教材《信息科技》（浙教版），旨在為廣大中小學(xué)信息科技教師更好地開展信息科技課程教學(xué)提供參考。

一、義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)的要點(diǎn)

1.明確信息科技課程的目標(biāo)和定位

新課標(biāo)明確指出義務(wù)教育階段的信息科技課程具有基礎(chǔ)性、實(shí)踐性和綜合性特點(diǎn)，要為高中階段信息技術(shù)課程學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和科技倫理，提升自主可控意識，培育社會(huì)主義核心價(jià)值觀，樹立總體國家安全觀，提升數(shù)字素養(yǎng)與技能（中華人民共和國教育部，2022b，pp.1-55）。義教信息科技課標(biāo)首次確立了學(xué)科核心素養(yǎng)導(dǎo)向的四大課程目標(biāo)，包括信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新以及信息社會(huì)責(zé)任。吳砥等人認(rèn)為，義教信息科技課標(biāo)是開展信息科技教育的邏輯起點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)數(shù)字素養(yǎng)規(guī)模培育的重要基礎(chǔ)、培養(yǎng)發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)和建設(shè)數(shù)字中國所需人才的前提條件以及培育維護(hù)國家安全的創(chuàng)新型人才的基本保障（吳砥等，2023）。

2.建構(gòu)邏輯關(guān)聯(lián)的課程結(jié)構(gòu)和內(nèi)容

與之前的信息技術(shù)課程不同的是，信息科技課程強(qiáng)調(diào)科學(xué)性與技術(shù)性并重，其科學(xué)性體現(xiàn)在信息科技課程設(shè)計(jì)和課程呈現(xiàn)兩個(gè)方面（熊璋等，2022）。在明確學(xué)科核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)上，義教信息科技課標(biāo)提出通過數(shù)據(jù)、算法、網(wǎng)絡(luò)、信息處理、信息安全、人工智能這六條課程邏輯主線，結(jié)合義務(wù)教育各學(xué)段學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和規(guī)律，設(shè)計(jì)循序漸進(jìn)、螺旋式發(fā)展的課程內(nèi)容，多樣化協(xié)調(diào)各學(xué)段的授課形式。其課程內(nèi)容建議設(shè)置九大內(nèi)容模塊和四大跨學(xué)科主題（包含17個(gè)項(xiàng)目），強(qiáng)調(diào)科技并重和真實(shí)性學(xué)習(xí)，注重不同學(xué)段課程的不同要求：小學(xué)低年級學(xué)段強(qiáng)調(diào)生活體驗(yàn)，讓學(xué)生能夠親身感受到信息科技的具體應(yīng)用；小學(xué)中高年級學(xué)段初步學(xué)習(xí)信息科技的基本概念和原理，同樣注重體驗(yàn)；初中學(xué)段深化對信息科技原理的認(rèn)識，引導(dǎo)學(xué)生探索并運(yùn)用信息科技解決問題。

3.強(qiáng)化素養(yǎng)導(dǎo)向的多元評價(jià)和反饋

義教信息科技課標(biāo)通過“三個(gè)結(jié)合”來強(qiáng)化素養(yǎng)導(dǎo)向的多元評價(jià)，即過程性評價(jià)與終結(jié)性評價(jià)相結(jié)合、基本知識考核與實(shí)踐應(yīng)用考核相結(jié)合以及自評和他評相結(jié)合。同時(shí)，義教信息科技課標(biāo)描述了每個(gè)學(xué)段的學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對各學(xué)段學(xué)生在四大核心素養(yǎng)方面應(yīng)達(dá)到的學(xué)業(yè)成就及表現(xiàn)特征進(jìn)行了總體描述。學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)以及課程資源建設(shè)有積極指導(dǎo)價(jià)值（中華人民共和國教育部，2022b，pp.1-55），也是變革課堂教學(xué)的參考、開展過程性評價(jià)的依據(jù)以及實(shí)施終結(jié)性學(xué)業(yè)考核的框架（魏雄鷹等，2023）。其還能為教研活動(dòng)提供參照標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)由知識、能力取向轉(zhuǎn)變?yōu)樗仞B(yǎng)取向（黃榮懷等，2022）；并且學(xué)業(yè)質(zhì)量評價(jià)的結(jié)論也可以及時(shí)反饋到課堂實(shí)踐、教學(xué)資源完善、教材更新、教師培訓(xùn)等環(huán)節(jié)（熊璋等，2023；劉寶存等，2023）。此外，義教信息科技課標(biāo)還就課程實(shí)施給出了評價(jià)建議，針對過程性評價(jià)和學(xué)業(yè)水平考試提出了具體的要求和樣題示例（中華人民共和國教育部，2022b，pp.1-55）。在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮信息科技課程的特點(diǎn)和優(yōu)勢，全方位收集學(xué)生過程性學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的學(xué)習(xí)項(xiàng)目，記錄學(xué)生表現(xiàn)，并且將過程性評價(jià)貫穿整個(gè)教學(xué)過程（李鋒等，2022）。

二、大概念及單元整體設(shè)計(jì)

美國課程與教學(xué)領(lǐng)域?qū)＜腋裉m特·威金斯（Grant Wiggins）于2004年提出“大概念”（Big Idea，也有國內(nèi)學(xué)者翻譯為“大觀念”）這一術(shù)語，他指出大概念是反映專家思維方式的概念、觀念或論題，具有生活價(jià)值（格蘭特·威金斯等，2017，pp.67-71）。由于大概念具有相對穩(wěn)定性、共識性和統(tǒng)領(lǐng)性，可以較好地反映學(xué)科的本質(zhì)（李鋒等，2020），故通過大概念能夠?qū)W(xué)科知識體系進(jìn)行精煉與整合，構(gòu)建起學(xué)科概念的層次框架，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生的知識建構(gòu)和核心素養(yǎng)培育（許秋璇等，2020）。

1.代表性學(xué)科中的大概念提煉

鑒于大概念的教學(xué)價(jià)值，過去十多年里，基礎(chǔ)教育領(lǐng)域許多學(xué)科都在積極嘗試提煉大概念。大概念既可以通過課程標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)科核心素養(yǎng)、專家思維以及概念派生等途徑進(jìn)行提煉，還可以從生活價(jià)值、知能目標(biāo)、學(xué)習(xí)難點(diǎn)以及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行抽象（格蘭特·威金斯等，2017，pp.67-71）。例如，2009年，來自國際科學(xué)院聯(lián)合組織（The InterAcademy Partnership，IAP）探究式科學(xué)教育專家委員會(huì)的10名專家在蘇格蘭召開了一次有關(guān)探究式科學(xué)教育的國際研討會(huì)，基于此次會(huì)議的討論結(jié)果，形成了《科學(xué)教育的原則和大概念》一書。書中提出了基礎(chǔ)教育階段應(yīng)該學(xué)習(xí)的14個(gè)科學(xué)大概念，包括“宇宙中所有的物質(zhì)都是由很小的微粒構(gòu)成的”等內(nèi)容（溫·哈倫等，2011）。此外，美國特拉華州提出了“語言”領(lǐng)域的8個(gè)大概念，包括“聽眾和目的（如告知、說服、娛樂）會(huì)影響文學(xué)技巧的使用（如風(fēng)格、語氣、單詞選擇）”等內(nèi)容（劉徽等，2020a）。2019年，國際人工智能促進(jìn)協(xié)會(huì)（Association for the Advancement of Artificial Intelligence，AAAI）發(fā)布了《K-12人工智能教學(xué)指南》，其中明確提出了人工智能領(lǐng)域的5個(gè)大概念（感知、表示和推理、機(jī)器學(xué)習(xí)、人機(jī)交互以及社會(huì)影響）及其分學(xué)段教學(xué)目標(biāo)（Touretzky et al.，2019）。我國《普通高中課程方案（2017年版）》中也明確指出課程內(nèi)容要緊扣數(shù)據(jù)、算法、信息系統(tǒng)、信息社會(huì)等學(xué)科大概念（中華人民共和國教育部，2018，p.4）。由此可見，越來越多學(xué)科嘗試提煉大概念，并倡導(dǎo)將大概念融入教學(xué)設(shè)計(jì)。

2.大概念視角下的單元整體設(shè)計(jì)

格蘭特·威金斯和杰伊·麥克泰（Jay McTighe）倡導(dǎo)大概念視角下的單元整體設(shè)計(jì)，其也被稱作“逆向教學(xué)設(shè)計(jì)”（Backward Design），強(qiáng)調(diào)“從終點(diǎn)想要的結(jié)果（目標(biāo)）開始，然后確定標(biāo)準(zhǔn)所要求的學(xué)習(xí)證據(jù)（或表現(xiàn)），最后來設(shè)計(jì)協(xié)助學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)活動(dòng)”（格蘭特·威金斯等，2017，pp.67-71）。大概念視角下的單元整體設(shè)計(jì)主要包含三個(gè)階段，即明確預(yù)期的學(xué)習(xí)結(jié)果/目標(biāo)、確定恰當(dāng)?shù)脑u價(jià)辦法以及規(guī)劃相關(guān)教學(xué)過程（Tasmanian Department of Education，2023）。首先，在明確預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果/目標(biāo)階段，教師通常需要明確學(xué)生應(yīng)當(dāng)掌握的學(xué)科大概念，并在此基礎(chǔ)上圍繞“掌握知能、理解意義和學(xué)習(xí)遷移”三個(gè)維度確定學(xué)習(xí)目標(biāo)內(nèi)容。其次，在確定恰當(dāng)評價(jià)辦法階段，教師需要確定評價(jià)的類型、設(shè)計(jì)表現(xiàn)性任務(wù)和提供有效反饋。最后，在規(guī)劃相關(guān)教學(xué)過程階段，教師需要針對準(zhǔn)備、建構(gòu)和應(yīng)用三個(gè)子階段制定合適的教學(xué)策略和教學(xué)活動(dòng)（劉徽等，2020b）?？茖W(xué)合理的單元整體設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)者具有“望遠(yuǎn)鏡”和“放大鏡”兩種思維方式?！巴h(yuǎn)鏡思維”旨在向?qū)W生介紹本單元與其他單元、與其他學(xué)科以及與真實(shí)世界之間的關(guān)聯(lián)，明確不同單元間的邏輯聯(lián)系和關(guān)聯(lián)；而“放大鏡思維”旨在向?qū)W生介紹單元內(nèi)幾個(gè)課時(shí)之間的內(nèi)容關(guān)系，通過各課時(shí)的教學(xué)逐步加深學(xué)生對單元學(xué)習(xí)目標(biāo)的掌握（劉徽，2020）。

麥克泰等人專門研究了大概念教學(xué)和逆向教學(xué)設(shè)計(jì)的教育神經(jīng)科學(xué)依據(jù)，進(jìn)而指出大概念教學(xué)很好地體現(xiàn)了大腦遵循的兩個(gè)重要生存指令，即尋求快樂和尋求模式（McTighe et al.，2019）。整體而言，大概念教學(xué)強(qiáng)調(diào)明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，為學(xué)習(xí)提供清晰的方向。當(dāng)大腦有明確的目標(biāo)時(shí)，它會(huì)幫助我們集中注意力，關(guān)注與目標(biāo)相關(guān)的感官輸入，并提取與之相關(guān)的已有記憶，從而更好地獲得新的信息。此外，大概念教學(xué)還強(qiáng)調(diào)挑戰(zhàn)性，教學(xué)過程中展現(xiàn)的復(fù)雜問題會(huì)優(yōu)先被大腦中的網(wǎng)狀激活系統(tǒng)接收，而對于復(fù)雜真實(shí)問題的好奇心又會(huì)激活大腦的多巴胺獎(jiǎng)勵(lì)系統(tǒng)。同時(shí)，大概念教學(xué)還強(qiáng)調(diào)從具體到抽象的歸納，并鼓勵(lì)從抽象到具體的演繹。這讓學(xué)生能夠在具體案例中運(yùn)用大概念進(jìn)行判斷和預(yù)測。當(dāng)他們成功地進(jìn)行預(yù)測時(shí)，大腦會(huì)釋放多巴胺，加強(qiáng)相關(guān)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式，這能讓學(xué)生產(chǎn)生成就感（劉徽等，2020b）。

三、研究方法

本研究采用基于設(shè)計(jì)的研究方法，該方法以研究者和實(shí)踐者在真實(shí)情境中的協(xié)作作為基礎(chǔ)，旨在通過分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)和實(shí)施的迭代改進(jìn)教育實(shí)踐，修正和發(fā)展教育理論。基于設(shè)計(jì)的研究一般包含問題界定、初步調(diào)查、細(xì)化方案以及產(chǎn)出方案四個(gè)階段。本研究的研究者是兩名高校教育技術(shù)學(xué)專業(yè)教師，實(shí)踐者為教材編寫團(tuán)隊(duì)，由37名教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的中小學(xué)信息科技教師或教研員組成。研究包括以下四個(gè)階段：

1.問題界定階段

教材編寫之初，研究者和教材編寫團(tuán)隊(duì)一起確定研究的兩個(gè)核心問題，即如何梳理信息科技課程的學(xué)科大概念？如何將大概念及單元整體設(shè)計(jì)理念融入義務(wù)教育信息科技教材的設(shè)計(jì)與開發(fā)？

2.初步調(diào)查階段

考慮到課程標(biāo)準(zhǔn)是國家層面指導(dǎo)課程實(shí)施的基本綱領(lǐng)性文件，學(xué)科大概念的提煉原則上應(yīng)反映課程標(biāo)準(zhǔn)的核心內(nèi)容（劉徽，2022），研究者和教材編寫團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)考察了相關(guān)課標(biāo)的內(nèi)容。初步調(diào)查發(fā)現(xiàn)，高中信息技術(shù)課標(biāo)以四個(gè)學(xué)科大概念（數(shù)據(jù)、算法、信息系統(tǒng)、信息社會(huì)）串聯(lián)課程內(nèi)容，而義教信息科技課標(biāo)則以6條邏輯主線（數(shù)據(jù)、算法、網(wǎng)絡(luò)、信息處理、信息安全、人工智能）貫穿九年義務(wù)教育階段的課程內(nèi)容。因此，研究者和教材編寫團(tuán)隊(duì)決定根據(jù)新課標(biāo)并圍繞6條邏輯主線嘗試開展學(xué)科大概念的梳理工作。

3.細(xì)化方案階段

研究者和教材編寫團(tuán)隊(duì)于2022年6月至2023年12月期間經(jīng)過多輪次的研討和溝通，采用自上而下與自下而上相結(jié)合的方式開展了信息科技課程的學(xué)科大概念梳理（見圖1），并融入大概念及單元整體設(shè)計(jì)理念進(jìn)行信息科技教材的設(shè)計(jì)與開發(fā)。一方面，研究者和教材編寫團(tuán)隊(duì)從新課標(biāo)的核心素養(yǎng)、課程總目標(biāo)以及6條邏輯主線的要點(diǎn)出發(fā)，自上而下地提煉出20余個(gè)學(xué)科大概念的初步版本，內(nèi)容上涵蓋了6條邏輯主線的18個(gè)要點(diǎn)；另一方面，研究者和教材編寫團(tuán)隊(duì)結(jié)合四個(gè)學(xué)段的教學(xué)內(nèi)容以及各個(gè)年級的具體目標(biāo)和學(xué)業(yè)要求，自下而上地校驗(yàn)每個(gè)學(xué)科大概念的合理性和準(zhǔn)確性，并對沒有涵蓋到的內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充，以及對表達(dá)不夠準(zhǔn)確的大概念進(jìn)行修正。同時(shí)，研究者和教材編寫團(tuán)隊(duì)嘗試細(xì)化每個(gè)大概念的分學(xué)段目標(biāo)，為各個(gè)年級的教學(xué)目標(biāo)確定提供依據(jù)。經(jīng)過多輪次的迭代，最終形成24個(gè)大概念及其對應(yīng)的學(xué)段教學(xué)目標(biāo)描述。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)新課標(biāo)建議，研究者和教材編寫團(tuán)隊(duì)一起確定了每冊教材的單元主題及課時(shí)內(nèi)容。結(jié)合大概念的分學(xué)段目標(biāo)描述，并基于單元整體設(shè)計(jì)理念的分階段內(nèi)容要求，研究者和教材編寫團(tuán)隊(duì)嘗試進(jìn)行教材每個(gè)單元的內(nèi)容設(shè)計(jì)與開發(fā)。

4.產(chǎn)出方案階段

基于梳理出的24個(gè)學(xué)科大概念以及單元整體設(shè)計(jì)理念，在一年半的時(shí)間內(nèi)經(jīng)過多輪次迭代，研究者和教材編寫團(tuán)隊(duì)最終設(shè)計(jì)并開發(fā)了義務(wù)教育教科書《信息科技》（浙教版）。

四、研究發(fā)現(xiàn)與結(jié)果

1.基于課程邏輯主線的學(xué)科大概念梳理

表1呈現(xiàn)了團(tuán)隊(duì)基于義教信息科技課標(biāo)中6條邏輯主線梳理得到的24個(gè)學(xué)科大概念。為了更清晰地呈現(xiàn)信息科技大概念的梳理過程，下文以“算法”為例進(jìn)行介紹。首先，團(tuán)隊(duì)圍繞“算法”這一邏輯主線中包含的三方面要點(diǎn)（問題的步驟分解，算法的描述、執(zhí)行與效率以及解決問題的策略或方法）以及課標(biāo)中相關(guān)內(nèi)容描述進(jìn)行研討和頭腦風(fēng)暴，通過“自上而下”的方式嘗試提出“算法”相關(guān)的若干條大概念內(nèi)容建議；其次，負(fù)責(zé)各分冊教材編寫的團(tuán)隊(duì)成員分析每個(gè)學(xué)段的課程模塊內(nèi)容和學(xué)段目標(biāo)，通過“自下而上”的方式去檢驗(yàn)之前提出的“算法”相關(guān)大概念能否滿足“生活價(jià)值、知能目標(biāo)、學(xué)習(xí)難點(diǎn)以及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)”這四方面的要求；而后，團(tuán)隊(duì)對相似的大概念表述進(jìn)行合并，并對每條表述進(jìn)行斟酌，以形成高度凝練、相互獨(dú)立且完整、符合邏輯主線層次的大概念。最終，團(tuán)隊(duì)基于“算法”邏輯主線共提出5個(gè)大概念。遵循相似的步驟，團(tuán)隊(duì)針對其他5條邏輯主線的相關(guān)大概念進(jìn)行了抽象和提煉，最終形成了24個(gè)信息科技學(xué)科大概念（見表 1）。為了更好地表現(xiàn)概念、觀點(diǎn)和原則（格蘭特·威金斯等，2017，pp.67-71），同時(shí)考慮到中小學(xué)生的理解能力，這些大概念均以陳述句的形式進(jìn)行描述。

2.中小學(xué)信息科技教材設(shè)計(jì)與開發(fā)

義教信息科技課標(biāo)的落地需要建立在高質(zhì)量的信息科技教材之上。教材作為學(xué)校開展學(xué)科教育的重要內(nèi)容載體，需要隨著學(xué)科知識和教育理念的發(fā)展而不斷更新（李鋒等，2020）?！读x務(wù)教育課程方案（2022年版）》對“教材編寫”提出了建議，指出教材編寫需落實(shí)課程標(biāo)準(zhǔn)的基本要求，基于核心素養(yǎng)精選素材，確保內(nèi)容的思想性、科學(xué)性、適宜性與時(shí)代性。同時(shí)要充分利用新技術(shù)優(yōu)勢，探索數(shù)字教材建設(shè)，關(guān)注學(xué)生認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)，強(qiáng)化教材學(xué)段銜接。熊璋等（2023）指出，信息科技教材的編制需要注意以下幾點(diǎn)：一是符合課程標(biāo)準(zhǔn)的思想，不能偏離新課標(biāo)；二是按主題組織教材內(nèi)容；三是充分考慮中國特色和地方特色，用學(xué)生身邊的情景和案例；四是仔細(xì)琢磨學(xué)生的認(rèn)知水平，教材各模塊應(yīng)當(dāng)符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

根據(jù)以上原則和新課標(biāo)的要求，教材編寫團(tuán)隊(duì)結(jié)合梳理得到的信息科技學(xué)科大概念，采用單元整體設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)了一至九年級信息科技教材的整體框架（見表2）。其中，一、二年級和九年級采用一冊三單元的設(shè)計(jì)，三至八年級采用上下冊和每冊3—4個(gè)單元的設(shè)計(jì)，以匹配義務(wù)教育課程方案中對信息科技課程的設(shè)置和要求，并適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和認(rèn)知水平。在明確中小學(xué)信息科技教材整體框架的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)將大概念和單元整體設(shè)計(jì)理念融入到教材的內(nèi)容設(shè)計(jì)之中。值得注意的是，對每個(gè)大概念的學(xué)習(xí)和鞏固無法一蹴而就。已有研究顯示，支撐大概念的具體案例越豐富，案例與真實(shí)世界的關(guān)聯(lián)越強(qiáng)，大概念的生活價(jià)值就越大，學(xué)生對大概念的理解和掌握也會(huì)取得更佳的效果（萊斯利·P.斯特弗等，2002）。因此，將每個(gè)大概念以案例的形式落實(shí)到多個(gè)年級的諸多單元之中也是本次教材編寫的一個(gè)特色。

（1）大概念及其學(xué)段目標(biāo)在教材中的落地

團(tuán)隊(duì)通過確定“核心大概念”和“相關(guān)大概念”的方式來實(shí)現(xiàn)24個(gè)信息科技大概念在一至九年級教材中的落地，從而使得該信息科技系列教材內(nèi)容體現(xiàn)出重點(diǎn)突出、螺旋上升、層次遞進(jìn)的特點(diǎn)。當(dāng)某個(gè)大概念在某個(gè)年級的信息科技教材中處于核心地位，成為學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和主導(dǎo)內(nèi)容時(shí)，該大概念被稱為“核心大概念”；而當(dāng)某個(gè)大概念與某個(gè)年級的教材內(nèi)容有一定相關(guān)性，但不占據(jù)主導(dǎo)地位時(shí)，該大概念則被稱為“相關(guān)大概念”。

以“算法是一組明確定義且可執(zhí)行的操作，用于描述解決問題的方法及其步驟”這個(gè)大概念為例，它在一年級、二年級、五年級上冊、六年級、八年級上冊和九年級的教材中都有出現(xiàn)。一年級教材（內(nèi)容聚焦數(shù)字設(shè)備和數(shù)字作品）和二年級教材（內(nèi)容聚焦數(shù)字規(guī)范、數(shù)字作品和信息安全）中設(shè)計(jì)了學(xué)生使用數(shù)字設(shè)備進(jìn)行拍照、錄像、物體識別等學(xué)習(xí)活動(dòng)，這些活動(dòng)都會(huì)涉及解決具體問題的過程和步驟，盡管一二年級并未將“算法”作為專有名詞寫入教材，但它仍然被作為一個(gè)重要的“相關(guān)大概念”。五年級上冊和六年級上冊共6個(gè)單元，每個(gè)單元都聚焦講算法的相關(guān)內(nèi)容，因此，該大概念成為這兩冊的“核心大概念”。在隨后的六年級下冊（內(nèi)容聚焦控制系統(tǒng)）、八年級上冊（內(nèi)容聚焦互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用）和九年級（內(nèi)容聚焦互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)、人工智能安全與發(fā)展以及互聯(lián)智能設(shè)計(jì)）的教材中，這個(gè)大概念仍然被作為一個(gè)重要的“相關(guān)大概念”。通過這樣的設(shè)計(jì)，學(xué)生可在不同年級的教材中不斷學(xué)習(xí)這個(gè)大概念，加深對它內(nèi)涵的理解，最終能更好地掌握它。表3呈現(xiàn)了“算法”相關(guān)大概念在各年級教材中的分布。

此外，為了更好地引導(dǎo)教師圍繞6條邏輯主線開展信息科技課程的整體設(shè)計(jì)，達(dá)到課標(biāo)要求的課程內(nèi)容循序漸進(jìn)和螺旋式發(fā)展的目標(biāo)，團(tuán)隊(duì)梳理了24個(gè)大概念在不同學(xué)段的教學(xué)目標(biāo)。表4以“算法”這條邏輯主線中的5個(gè)大概念為例呈現(xiàn)了它們在不同學(xué)段的教學(xué)目標(biāo)描述。

（2）教材中的單元整體設(shè)計(jì)

融入大概念和單元整體設(shè)計(jì)理念的教材設(shè)計(jì)能更好地解決將學(xué)科核心素養(yǎng)落實(shí)到單元中，以及明確單元目標(biāo)等問題。在小學(xué)階段的教材中，每個(gè)單元從確定單元目標(biāo)、提出該單元需思考的驅(qū)動(dòng)性問題出發(fā)，針對課時(shí)內(nèi)容通過“準(zhǔn)備—建構(gòu)—應(yīng)用”的邏輯開展單元整體設(shè)計(jì)；初中階段的教材除具有以上特點(diǎn)外，還融入了單元小結(jié)與反思，即在單元結(jié)束時(shí)，通過提煉單元核心要點(diǎn)來幫助學(xué)生構(gòu)建大概念。下文以五年級上冊第一單元“算法與算法表示”為例，介紹信息科技教材中的單元整體設(shè)計(jì)理念是如何落地的。

首先，進(jìn)行單元整體設(shè)計(jì)?！八惴ㄅc算法表示”單元以感知算法的概念、算法的描述及特征、算法中的數(shù)據(jù)等內(nèi)容為主線，通過“望遠(yuǎn)鏡思維”和“放大鏡思維”來明晰本單元和教材其他單元間的聯(lián)系，以及本單元內(nèi)部內(nèi)容間的邏輯。從“望遠(yuǎn)鏡思維”來看，學(xué)生在三、四年級已經(jīng)初步掌握了將大問題分解為小問題的方法，并具有了通過圖示等方式描述問題解決步驟的經(jīng)驗(yàn)。這為他們學(xué)習(xí)“算法與算法表示”單元打下了基礎(chǔ)。本單元作為正式介紹“算法”的第一個(gè)單元，內(nèi)容涉及了身邊的算法、描述算法常用的方式、算法的特征等。這些知識將為學(xué)生學(xué)習(xí)五年級后續(xù)單元以及在六年級進(jìn)一步學(xué)習(xí)算法設(shè)計(jì)、算法驗(yàn)證與應(yīng)用以及遷移算法解決問題提供基礎(chǔ)。從“放大鏡思維”來看，本單元聚焦“算法是一組明確定義且可執(zhí)行的操作，用于描述解決問題的方法及其步驟”和“算法可以用文字、圖示、代碼等方式進(jìn)行描述”兩個(gè)大概念，其包含的5節(jié)課從身邊的算法到用自然語言和流程圖描述算法，再到算法中的數(shù)據(jù)，最后認(rèn)識算法具有“有窮性”“確定性”和“有輸出”三個(gè)基本特征。單元內(nèi)容由淺入深，由具體到抽象，層層遞進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生深入理解有關(guān)“算法”的大概念。

其次，明確預(yù)期的學(xué)習(xí)目標(biāo)。如圖 2（a）所示，單元頁中呈現(xiàn)了由大概念轉(zhuǎn)化而來的單元學(xué)習(xí)目標(biāo)，即“了解算法的概念、特征；能用自然語言和流程圖描述算法；知道解決問題可以有不同算法；能用變量表示算法中的數(shù)據(jù)?！贝送?，單元頁中還給出了兩個(gè)基本問題來引發(fā)學(xué)生對本單元的思考，即“同一道菜肴，為什么不同廚師做出的口味會(huì)存在差異？怎樣判斷同一個(gè)問題的不同解決方案的優(yōu)劣？”該問題的設(shè)計(jì)旨在引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注算法與日常生活的關(guān)系，探索如何用算法思維認(rèn)識世界，提升其計(jì)算思維能力。

再次，確定恰當(dāng)?shù)脑u價(jià)辦法。本單元的評價(jià)主要基于學(xué)生熟悉的生活情境設(shè)計(jì)任務(wù)，從以下方面進(jìn)行驗(yàn)證和評估：學(xué)生是否能夠?qū)⒑唵螁栴}的解決方案描述出來；描述的算法是否包含輸入、計(jì)算和輸出等環(huán)節(jié)；學(xué)生是否能夠使用“變量表示數(shù)據(jù)”的方式來描述算法；描述的算法是否符合有窮性、有輸出和確定可執(zhí)行的要求等。具體而言，評價(jià)任務(wù)的情境是“根據(jù)算法特征，準(zhǔn)確描述購買某種商品時(shí)超市自動(dòng)收銀系統(tǒng)的算法”，并且將從“算法描述的完整性、算法有輸出、算法具有確定性”三個(gè)方面進(jìn)行評價(jià)。

最后，規(guī)劃相關(guān)教學(xué)過程。在具體的課時(shí)內(nèi)容中，主要以“準(zhǔn)備—建構(gòu)—應(yīng)用”三個(gè)環(huán)節(jié)貫穿學(xué)習(xí)過程。以本單元第1課“身邊的算法”為例，在準(zhǔn)備環(huán)節(jié)中，學(xué)生參與“掃地機(jī)器人背后的操控者是誰”這一生活情境問題的討論；在建構(gòu)環(huán)節(jié)中，以“生活中的問題解決、認(rèn)識算法、解決問題的不同算法”三大內(nèi)容模塊展開課程的主要內(nèi)容；在應(yīng)用環(huán)節(jié)中，以尋找身邊的問題并寫出解決問題的算法，來檢驗(yàn)學(xué)生能否將本節(jié)課教授的知識和技能應(yīng)用到真實(shí)世界的問題解決中（如圖 2（b）所示）。

五、結(jié)論與建議

本研究以義務(wù)教育教材《信息科技》（浙教版）為例，采用基于設(shè)計(jì)的研究方法，圍繞信息科技課程的6條邏輯主線嘗試梳理出了24個(gè)學(xué)科大概念，并開展了融入大概念和單元整體設(shè)計(jì)理念的中小學(xué)信息科技教材設(shè)計(jì)與開發(fā)實(shí)踐。大概念的提煉可以使學(xué)科內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)。融入大概念和單元整體設(shè)計(jì)理念所設(shè)計(jì)和開發(fā)的教材，可以為素養(yǎng)導(dǎo)向的學(xué)科教學(xué)以及螺旋上升式的課程實(shí)踐提供基本的教學(xué)依據(jù)和資源支持。然而，在課程后續(xù)的實(shí)施過程中，仍應(yīng)加大對信息科技教師的全方位支持（熊璋等，2022）。針對未來信息科技課程教學(xué)的實(shí)踐和研究，筆者提出以下建議：

1.區(qū)域教研部門應(yīng)圍繞新課標(biāo)和新教材開展針對性培訓(xùn)和教研活動(dòng)

信息科技課程與以往的信息技術(shù)課程存在本質(zhì)差異，這給一線教師帶來系列挑戰(zhàn)，包括整合新課程方案、新課標(biāo)和舊的信息技術(shù)教材（即“雙新一舊”）的難題等（高淑印，2022）。信息科技新教材注重大概念、主題式教學(xué)、體驗(yàn)性和綜合性，與以前教材中強(qiáng)調(diào)重復(fù)操作、簡單編程和知識點(diǎn)羅列的方式有明顯區(qū)別（熊璋等，2023）。此外，信息科技課程強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)以真實(shí)問題或項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷跨學(xué)科主題活動(dòng)的全過程，凸顯綜合實(shí)踐的獨(dú)特育人價(jià)值。因此，區(qū)域教研部門應(yīng)加強(qiáng)對一線信息科技教師的引導(dǎo)和培訓(xùn)，幫助他們理解信息科技新課標(biāo)在課程理念、課程要求、課程內(nèi)容等方面的新要求，尤其是大概念和單元整體設(shè)計(jì)理念的真正內(nèi)涵及價(jià)值，鼓勵(lì)他們積極參與信息科技課程的設(shè)計(jì)、實(shí)施與研究，提高其跨學(xué)科學(xué)習(xí)和教學(xué)實(shí)踐能力，從而更好地推進(jìn)義務(wù)教育信息科技課程教學(xué)的實(shí)踐。

2.教育技術(shù)部門應(yīng)積極研發(fā)輔助信息科技課程教學(xué)的資源和工具

新課標(biāo)和新教材中包含了很多需要特定資源和工具支持的教學(xué)內(nèi)容，包括算法、控制系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等。合適的教學(xué)軟硬件、在線學(xué)習(xí)平臺、編程工具等可以幫助教師更好地設(shè)計(jì)和實(shí)施信息科技教學(xué)活動(dòng)，提供豐富的課程資源和教學(xué)素材（仇森等，2023）。2022—2023年，為配合新課標(biāo)和新教材的落地，浙江省教育技術(shù)中心將2012年啟用的浙江省中小學(xué)信息技術(shù)學(xué)習(xí)平臺升級改造成了浙江省中小學(xué)信息科技學(xué)習(xí)平臺（https：//xxkj.zjer.cn/Home/），該平臺可以為教師提供信息中心、主題教學(xué)、在線測評、問答、問卷、班級管理、數(shù)據(jù)駕駛艙等功能，可以支撐教師創(chuàng)建主題任務(wù)、課堂教學(xué)、作品批閱、班級管理等教學(xué)流程，在一定程度上支撐了新課程更好地落地。不過，如何圍繞新教材內(nèi)容研發(fā)平臺的新功能和開發(fā)新資源，進(jìn)而依托學(xué)習(xí)平臺實(shí)現(xiàn)更加全面的教學(xué)過程管理以及多元化評價(jià)，這將是未來很長一段時(shí)間內(nèi)教育技術(shù)部門需要重點(diǎn)研究的課題。

3.中小學(xué)信息科技教師應(yīng)成為信息科技課程不斷提質(zhì)增效的研究者

課程建設(shè)中的反饋本身就是一種探究、傳遞、接受和行動(dòng)的實(shí)踐（何克抗，2017）。一線教師承擔(dān)著信息科技課程教學(xué)與教材實(shí)施的重要任務(wù)，他們需要充分利用外部和內(nèi)部的反饋循環(huán)更好地對教材進(jìn)行剖析，并制定出有助于達(dá)成預(yù)期教學(xué)目標(biāo)的實(shí)施方案。因此，一線教師應(yīng)當(dāng)養(yǎng)成“邊教學(xué)邊研究”的教研習(xí)慣，注重在教學(xué)過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題，并通過個(gè)人反思以及與同事、教研員交流和研討的方式，以及通過“實(shí)踐—反思/評價(jià)—改進(jìn)—再實(shí)踐—再反思/評價(jià)—再改進(jìn)”等活動(dòng)實(shí)現(xiàn)行動(dòng)研究的常態(tài)化。同時(shí)，一線教師還應(yīng)注重與教材編寫人員、學(xué)科專家以及教研員的緊密合作，通過對信息科技教學(xué)實(shí)踐的反思和反饋，不斷迭代和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，推動(dòng)信息科技教育適應(yīng)和引領(lǐng)信息時(shí)代的發(fā)展。

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收稿日期 2024-03-17 責(zé)任編輯 譚明杰

Design and Development of Information Science and Technology Textbooks Based on Big Idea and Unit Instruction Design

LI Yan， SUN Dan， WEI Xiongying， LU Haifeng， WENG Kai

Abstract： The Curriculum Standards of Information Science and Technology for Compulsory Education （2022 Edition） defines the four core qualities and six logical lines and makes content suggestions for different curriculum modules. The extraction of big ideas can make the discipline content structured and promote the implementation of the discipline core literacy. The design and development of textbooks integrated with the concept of big idea and unit instruction design can provide certain teaching basis and resource support for the literacy-oriented discipline and spiraling curriculum practice. Taking the compulsory education textbook Information Science and Technology （Zhejiang Edition） as an example， this study introduces the process， methods and results of the design and development of textbooks integrated with big ideas and unit instruction design concepts. According to the four stages of the design-based research method， 24 big ideas of information science and technology around the six logic lines of the curriculum are first sorted out. Then， the implementation of these big ideas is achieved by identifying the “core big idea” and “related big idea”， and the development of textbook is completed through steps such as unit instruction design， clarifying learning objectives， determining evaluation methods and planning teaching processes. In the future， attention should be paid to targeted training and research activities around the new curriculum standards and textbooks， actively developing resources and tools to assist teaching， and promoting teachers to participate more in the iteration and optimization of teaching content.

Keywords： Information Science and Technology; Curriculum Standards; Big Ideas; Unit Instruction Design; Textbook Design