大概念视域下初中信息科技单元项目学习设计策略

张丹

【摘 要】以大概念统整、项目化学习为载体的学科项目化学习，是课堂教学培养学生核心素养的重要方式。本文以“物联网”单元项目学习设计为例，从梳理单元内容、确定单元目标、明确单元主题、构建单元活动和设计单元评价五个方面阐述大概念视域下的初中信息科技单元项目学习设计策略。

【关键词】大概念；核心概念；单元项目学习；初中信息科技；物联网

【中图分类号】G434   【文献标识码】A

【论文编号】1671-7384（2023）01-059-04

2022年4月，《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》发布，提出信息科技课程目标要围绕核心素养，体现课程性质，反映课程理念。课程要围绕数据、算法、网络、信息处理、信息安全、人工智能六条逻辑主线组织设计内容。素养导向是让学生学会运用专家思维解决现实世界的问题，大概念是专家思维的典型特征，专家的知识是通过大概念来组织的。浙江省初中信息技术2020版新修订教材（以下简称“2020版教材”）就是以核心素养为培养目标，每个单元指向相应的学科大概念和逻辑主线，并吸纳学科领域的前沿成果，构建了新的学习内容，改善了以往的教学方式无法完全适应当前核心素养培养需求的问题。

大概念视域下的信息科技单元项目学习可以为信息科技学科知识构建与迁移提供独特的、不同于传统学科教学方式的“养分”。通过创设有信息科技“学科学习含金量”的学习活动，让学生在项目支撑的学科实践中引发高质量的学科思考，实现对学科概念有意识地、深思熟虑地迁移，发展学科思维，完成从“学习知识”到培养“核心素养”的转变。笔者结合2020版教材八年级下册第二单元“物联网”，分析大概念视域下的初中信息科技单元项目学习设计策略。

梳理单元内容：构建核心知识，确定单元核心概念

单元内容是搭建项目学习的基础。初中信息科技的学科概念层级可以表示成一个五层金字塔，最底层（第5层）为具体概念、案例事实、知识和技能，第4层为课概念，第3层为单元概念，第2层为学科概念，第1层为跨学科概念。从底层到顶层，概念数量减少，但统摄范畴增大，解释力和迁移力增强，更能与学生核心素养培养匹配。从层级关系来看，要保证上位概念的落实需要其下面多个层级概念的整体落实。核心知识是一个知识体系，它从学科概念到单元关键概念再到具体知识点，是一个知识网络，是促进学生发展深度思考和理解能力的基础。单元核心概念的学习以单元核心知识的学习为基础。所以单元项目学习设计的起点是确定核心知识是什么，具体包括单元核心概念是什么，通过哪些课时关键概念反映出来，在这些关键概念下具体概念、案例事实、知识点和技能点是哪些。笔者分以下三个步骤确定“物联网”单元的核心知识。

1.综合解读材料，锚定单元核心概念

信息科技课程标准、教师用书和教材是指导教学的基本依据。通过深入解读教师用书单元内容介绍和教材的单元导览，可以得出“物联网”单元的核心概念為：万物互联对社会的影响，认识物理世界与数字世界的关联。

2.借助思维导图，梳理关键概念和知识点之间关系

2020版教材每课时聚焦的单元核心概念按照理解或操作的先后安排顺序，标题体现学科本位性，大部分课时标题即课时关键概念。如“物联网”这个单元的课关键概念为物联网的概念、物联网在生活中的应用、传感与识别技术、无线通信技术、控制与反馈，按先后体现了物联网系统的工作流程。解读这5个课时的学习内容，参考学习任务和知识点提示，可准确定位课时知识点和技能点。如第7课“传感与识别”的知识点为传感器工作原理、常见的传感器、射频识别、传感器的应用和开源硬件；技能点为开源硬件和传感器等的连接，Python编程中库引用及模块导入和代码实现等。借助思维导图把“传感与识别”这些关键概念、知识点、技能点整体梳理，相互关系一目了然。

3.寻找上位学科概念，构建核心知识体系

通过参考课标和教材解读，寻找单元核心概念的上位学科大概念，自下而上构建单元核心知识。通过“物联网”的学习学生能更好地加深对数据、算法、网络、信息处理和信息安全这些逻辑主线的认知，进一步完善思维导图，可完整构建“物联网”单元的整体核心知识网络（图1）。

确定单元目标：运用 KUDB 目标模板，外显单元核心概念

单元目标指引项目学习的方向。单元核心概念是高度凝练、抽象表达的概念，需将核心概念内涵分解，外显本质，将其具体可感。单元核心概念可以外显还原成具体的事实、现象、方法与技能，从不同维度刻画学生预期学习结果，让学生明确在项目学习过程中学什么、怎么学和学会什么，使学习目标具象化。

美国认知心理学家安德森在其专著《认知心理学及其启示》（人民邮电出版社2012年1月）中提出了比较经典的知识分类框架：事实性知识、概念性知识、程序性知识和元认知知识。运用KUDB 目标设计模板，聚焦单元概念可以帮助我们清晰刻画这四类目标。K（Know）：学生知道什么？指学生应该知道的事实性知识，包括知识片段或结论性的知识。U（Understand）：学生理解什么？指学生应该理解的概念性知识，包括知识与知识之间关系。D（Do）：学生会做什么？指学生应该掌握的程序性知识，包括一些方法技能和核心任务。B（Be）：学生希望什么？指学生应该掌握的元认知知识，包括自我反思与情感体验。运用KUDB目标模板，“物联网”单元的学习目标设计如下。

Know：物联网概念、特征和架构，物联网应用，传感与识别技术，无线通信技术，控制与反馈技术。

Understand：理解物联网发展对学习、工作、生活的影响与价值，理解物理世界与数字世界的关联。

Do：掌握物联网的基本设计与基本操作（连接硬件、获取传感器数据、无线链接、编写代码），基于现实生活中的需求利用开源硬件实现智能创意。

Be：在学习中反思，在实践中总结，充分体验物联网应用，积累物联网架构经验，建构新概念“物联网”，提升计算思维和数字化学习与创新等核心素养。

明确单元主题：设计驱动性问题，活化单元核心概念

单元主题决定项目学习的参与度。项目学习通过问题引发学生对概念的思考和探索。单元核心概念和核心知识需要设计者提出单元的本质问题，而本质问题有时比较抽象和庞大，特定年龄的学生难以接受，要将其转化为驱动性问题，以便更好地激发学生投入思考。好的驱动性问题需能引发高阶思维，并能提供问题化的组织结构，为信息和内容提供有意义的目的，活化单元概念，它应有如下特征：真实性、趣味性、挑战性、代入感、开放性和不确定性等。

将单元核心概念转化为驱动性问题可分成四步：一是根据单元核心概念确定本质问题；二是结合学生生活和学习事例创设情境；三是确定最终呈现的项目公开成果和评价标准；四是形成驱动性问题。

根据“物联网”单元核心概念，确定单元本质问题为物联网的发展对学习、工作和生活有哪些影响？如何实现物理世界与数字世界的关联？本質问题涉及衣食住行各方面，范围面很广，笔者先缩小研究范围，聚焦到学生感兴趣的“食”这一方面做深入探究，本质问题聚焦为：物联网对农业生产有哪些影响？项目成果与评价设计如下。

个人成果：智慧农场其中一个智能模块的设计与制作，学生完成小报告“物联网的未来创想”并口头演讲。评价学生的知识和能力为物理网的特征与架构、传感与识别技术、无线通信技术、控制与反馈、小报告的撰写能力、口头演讲能力。

团队成果：学生对智慧农场进行设计制作并解说演示，举办关于“物联网与社会”的主题交流会。评价学生的知识和能力为物联网系统设计、搭建与实施能力、物联网的概念、物联网对社会的影响、物联世界与数字世界的关联、口头演讲能力。

成果公开方式为网络发布、成果展等，召开“智慧农场”微型发布会，学生带着作品及产品展板，进行产品介绍与演示，有条件可邀请专业团队参与。

基于前三个步骤设计驱动性问题如下：万物互联时代，物联网正多方面改变着我们的学习、工作和生活。本月我们实地参观考察了农业园，发现目前的传统农业存在诸多弊端。面对这些弊端，作为农业园设计师，你能构建一个现代化“智慧农场”，提升农业生产效率吗？

这样的驱动性问题很有意思。“实地参观考察农业园”能让学生真实体验传统农业场景，感受传统农业弊端。“作为农业园设计师”让学生有足够的参与感。“构建一个现代化智慧农场”既具有开放性、不确定性，更具有挑战性，更重要的是它指向核心知识和核心概念。该项目公开成果和评价设计不只是简单地收集信息和设计制作作品，它既对项目实物作品评价，更聚焦学生对关键概念的深刻理解。

构建单元活动：聚焦“1+X”问题支架，建构单元核心概念

单元活动保证项目学习的落实度。项目学习活动通常会根据阶段和环节的先后顺序分项目子任务逐步推进。在项目推进过程中，有力的问题支架设计尤为重要，它可以有效保证单元项目目标精准转化为单元学习活动，让紧紧围绕单元核心概念的高质量的深度学习探究在项目推进过程中真正得以持续地发生。

以核心概念问题为锚点和出发点，按问题的统摄性程度和卷入学习的深度从高到低，沿着基本问题-引导性问题-内容问题，设计递进式问题串，以“1+X”问题支架将“知道什么”“理解什么”“能做什么”和“希望什么”联系起来，引导学生在真实的项目任务和学科思维、知识、技能、工具之间不断地建立起关联，形成基于真实任务的学习场，促进深度学习，从而支撑单元核心概念建构的过程（表1）。该问题支架用驱动性问题将单元核心概念蕴含在真实的任务驱动中，循序渐进的子问题串将单元核心概念逐步细化，具体化为一个个实操性很强的小任务，推进高质量深度学习活动的持续发生。

聚焦“1+X”问题支架，结合项目学习的基本流程，在不增加课时的基础上，精准构建了以下“物联网”单元学习活动：农场调研（课外）、智慧农场项目设计与规划（1课时）、实现光照系统子功能（3课时）、实现其他子功能（1课时）、项目成果展示（1课时）。

学生完整体验智慧农场项目的全过程，并反思与迁移，尝试“吃穿住行”主题中其它物联网作品设计或制作。教材中每课的学习内容渗透在项目完成的过程中，学生在项目完成后获得对单元关键概念的深刻理解。

设计单元评价：运用表现性评价，保证素养目标达成

单元评价保障项目学习的完成程度。大概念的教学要真正落到实处，必须借助评价予以保证。基于大概念的单元教学的素养目标由素养、大概念、情感维度目标、认知维度目标（高阶认知、低阶认知、元认知）和技能维度目标（复合技能、单一技能）等构成。

素养目标有高阶性和多样化的特点。因此评价要最终指向考量学生是否在一个真实性情境中解决问题，教师需采用长周期、持续性、多种评价相结合的方式，让连续的表现性评价贯穿项目始终。

单元的表现性评价可通过与单元教学目标、教学过程、教学成果融合，让核心知识、主要的高阶认知策略、重要的学习实践在评价中体现。评价类型可以是形成性评价、终结性评价，还可以是让学生在学习中学会评价而进行的评价。

评价主体可以是教师、同伴和学生自己。评价的工具和方法可以是纸笔测试、档案袋、评价量规、自我反思表、同伴评估、公开展览与汇报等。评价要以终为始，评价先行，关注合作，注重反思提升。

学生在“物联网”单元项目实施前充分明确公开成果与评价即表现性评价目标。

在实施的每个阶段，聚焦表现性评价目标，灵活采用不同的评价工具和方法。比如教师借用贯穿全程的表现性任务“智慧农场”的制作、传统的纸笔测试等方式充分考察核心知识的掌握程度。

借助PTA（基本要素特征分析）评价量表从项目分析、图纸设计、模型制作、系统功能、创意美观、分工合作、产品发布等维度进行细化评分。结合学生自评、小组互评及教师评价，对项目过程表现能力及作品成果进行打分。

最后阶段，采用反思表让学生自我反思评价，从元认知层面，对学科知识、学习方法进行梳理，促进核心概念的再认知、再思考和再建构。通过表现性评价，有利于了解项目目标的达成情况，监测和调整项目学习进程，反馈指导改进教师的教学策略，有效促进项目实施。

实践证明，实施大概念视域下的初中信息科技项目学习，五个设计维度精准指向单元核心概念的各个建构过程。通过多个单元核心概念的达成推动不同的学科大概念的理解，使六条学科逻辑主线循序渐进和螺旋式发展，让教师为理解而教，让学生走向深度学习，发展核心素养，提升数字素养与技能。

注：本文系2021年浙江省教研规划课题“指向学术性探究的信息技术项目学习实践研究”（课题编号：G2021278）成果

参考文献

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[2]夏雪梅. 项目化学习设计：学习素养视角下的国际与本土实践[M]. 北京：教育科学出版社，2018：34.

[3]林莉，袁晓萍. 基于学术性探究的学科项目化学习设计与实施[J]. 上海教育科研，2021（1）：85.

[4]徐玲玲，刘微，曹琦. 评价连续体：大概念教学的评价设计[J]. 上海教育科研，2022（1）：22.

作者单位：浙江台州市椒江区教育教学发展中心