指向高阶思维培养的高中信息技术大单元教学

周志杰

在信息化社会背景下，高中信息技术教学已超越单纯的技能传授层面，其核心价值在于培养学生的高阶思维能力。高阶思维包括分析、评价、创新等多维度，是二十一世纪人才培养的关键要素，对提升学生的问题解决能力、创新能力以及适应未来社会发展所需的核心素养具有深远的意义。大单元教学作为整合知识、强调深度学习的教学模式，为培养学生高阶思维提供了有力支撑。

本文聚焦于在高中信息技术大单元教学中培养学生高阶思维能力的策略，强调其对提升学生综合素质与创新能力的重要性，针对这一目标，提出指向高阶思维培养的大单元教学的基本要求，详细阐述了相应的教学策略：一是设计贴近现实生活的任务，如模拟日常应用场景与探讨信息技术解决社会问题的方式，使学生在实际情境中锻炼高阶思维；二是构建不断挑战的任务体系，逐步递增任务难度层级，引导学生进行发散性思考，突破思维定式；三是倡导创新思考，提供创意平台，以促进学生将想法转化为实践，并通过体验多元解决方案的制定过程，深化其对创新思维的理解与应用，以期为高中信息技术教育改革提供有效路径，助力学生高阶思维能力的发展。

一、培养高中生高阶思维的重要性

高阶思维包括批判性思考、创新思维、问题解决和决策制定等能力，这些能力不仅有助于他们理解和应用复杂的学科知识，更能为未来大学学习及职业生涯奠定坚实基础。在人工智能日益普及的今天，具备高阶思维的人才能够应对科技变革带来的挑战，通过创新与深度思考持续提升自我价值。

培养高中生的高阶思维能力有利于他们形成独立、客观、全面的认知方式，塑造良好的价值观与世界观，实现人格的健全发展。同时，高阶思维鼓励学生从多个角度审视问题的特点，能在激发学生探究欲望与创新潜能方面发挥作用。这能提高学生的跨学科学习能力和团队协作能力，提升他们个人综合素质，使他们在未来的竞争中更具优势。有鉴于此，在高中信息技术教学中培养学生高阶思维十分有必要。

二、指向高阶思维培养的高中信息技术大单元教学的基本要求

指向高阶思维培养的高中信息技术大单元教学，首要基本要求是课程内容设计应具有深度和广度，强调知识的内在逻辑与学科间的关联性。教师需要将信息技术基础知识、技能操作与现实问题、跨学科情境紧密结合，引导学生在解决复杂问题的过程中逐步形成分析、综合、评价、创新等高阶思维能力。例如，在“数据处理与分析”单元教学中，教师不仅要教授技术工具的使用，更需要引导学生理解数据背后的含义，进行深层次的信息解读与决策判断。

其次，鼓励学生从被动接受转向主动探索，通过项目式学习、问题导向学习等方式，激发学生的求知欲和创新能力。教师应设计需要学生团队协作的任务，让学生在分工合作解决问题的过程中学会沟通交流、批判思考和共同建构知识。例如，在“人工智能初步应用”单元教学中，教师可以组织学生分组研发简易的人工智能产品，促使他们在实践中提升逻辑推理、问题解决及创新设计等高阶思维能力。

三、指向高阶思维培养的高中信息技术大单元教学策略

（一）设计贴近现实生活的任务

1.应用信息技术，模拟日常应用场景。

让信息技术教学与现实生活结合起来，有助于提高高中生的学习动力，让他们在后续的学习中自主应用这些知识。

以粤教版“信息系统与物联网”这一课为例。教师可以联合“物联网的应用与影响”一课与之组成一个大单元，设计一项模拟真实生活情境的任务，如构建一个基于物联网技术的家庭智能管理系统，让学生分组扮演系统设计师的角色，从需求分析入手，探讨如何利用传感器、无线通信和信息处理技术实现家居环境监控、安全防护、智能家电控制等功能。通过这种方式，学生不仅能直观地理解物联网的工作原理和技术架构，还能深入体验信息技术解决实际问题的原理，培养其分析问题、解决问题的高阶思维能力。

教师也可以组织实地考察或虚拟仿真活动，如参观智能家居展示厅，或者使用模拟软件搭建虚拟物联网环境，使学生能够亲身感受到物联网技术给日常生活带来的便捷性与创新性，从而增强他们对信息技术现实应用价值的认识，并在亲身体验和主动探索中习得知识、锤炼高階思维技能。

2.将信息技术与社会问题相结合。

在教学过程中，让学生置身于真实的社会情境中解决实际的信息技术问题，能使他们更加深入地理解信息技术原理和应用，运用所学知识分析、评价并创造性地解决现实生活中的复杂问题，从而锻炼其批判性思维、创新思维及解决问题等高阶能力。

以“信息系统安全模型及安全策略”一课为例。教师可以联合“建立关系数据模型”这一课进行大单元教学，选取数据泄露或网络攻击事件作为案例，引导学生关注信息安全问题的社会影响，激发他们对学习信息系统的安全模型和策略的兴趣和紧迫感。然后，将理论与实践相结合，深入讲解信息系统安全模型，介绍如PDR（防护—检测—响应）模型、PPDR（策略—防护—检测—响应）模型等，并解析各组成部分如何协同工作以确保信息系统安全。同时，鼓励学生思考这些模型在应对不同安全威胁时的优势与不足，强化他们的分析比较能力。

教师还可以组织小组合作项目，探讨设计并优化企业或社区的信息系统安全策略，每个小组需针对特定场景研究现有安全策略存在的漏洞，运用所学模型提出改进措施，并模拟实施新的安全策略。在实践中，学生需要综合考虑技术实现、经济效益、法律法规等多个维度，这能进一步提升他们的决策能力和创新能力。同时，举办成果展示与交流活动，要求学生阐述设计的安全策略及背后的逻辑依据，通过同伴间的质疑、讨论与反馈，深化学生对信息安全的理解。

（二）设计需要不断挑战的任务

1.递增任务难度层级。

设计不同难度层级的任务，鼓励学生在解决问题中不断挑战自我，这能帮助他们实现知识技能与思维品质的递进式提升，让他们在基础操作和解决复杂问题的过程中逐步形成分析、评价和创新等高阶思维能力。

以“数据的采集与分类”一课为例。教师可以联合“关系数据库的建立”这一课组成一个大单元，按照三个难度层级设计教学活动：

第一层级，基础应用阶段。教师引导学生了解并掌握基本的数据采集工具，如网络爬虫或调查问卷的设计与实施，以及简单的数据录入技巧。学生在此阶段需完成的任务是收集一组特定主题的基础数据，将其整理成表格形式，以此熟悉数据采集的基本流程和技术手段。

第二层级，中级处理阶段。在学生掌握了基础数据采集后，教师进一步提升任务难度，要求他们运用所学的信息技术知识对已采集的数据进行清洗、校验和初步分类。例如，利用Excel或Python等工具进行数据预处理，识别并剔除无效数据，根据数据属性进行分组归类，进而制作可视化图表并展示数据分布特征，以此锻炼学生的数据分析能力和逻辑推理能力。

第三层级，高级分析阶段。教师设置更具有挑战性的项目，让学生基于前两阶段获取和处理的数据进行深度分析与解读，如构建预测模型、挖掘关联规则或进行聚类分析。要求学生撰写研究报告，阐述数据分析的过程、结果及对现实问题的启示，从而全方位提升他们的批判性思维、创新思维和决策制定能力。

这三个难度层级的教学设计使“数据的采集与分类”课程不再仅是单一的技术操作训练，而是转变为一个培养学生从初级实践到高级探究、从低阶思维到高阶思维逐渐过渡的完整过程，能有效促进高中生信息技术素养的整体提升。

2.引导学生发散思考。

设计开放性问题旨在鼓励学生跳出常规思维框架，进行深度探索和独立思考。这种策略在高中信息技术教学中尤为重要，特别是对于“计算机程序与程序设计语言”这类课程，其能够让学生在解决复杂问题时主动构建知识体系，培养其理性思维、创新思维能力。通过持续挑战自我、优化自我，学生不仅能在实践中深化对程序设计语言的理解和应用，更能全面提升信息素养和高阶思维能力。笔者以“计算机程序与程序设计语言”一课联合“程序设计语言的基础知识”组成的大单元为例进行具体说明。

首先，在“程序设计语言的基础知识”阶段，笔者引入基本概念如变量、数据类型、运算符、控制结构等，通过实例演示如何编写简单的程序。同时，提出开放性问题：“如果要模拟一个现实生活中的排队系统，你会如何运用所学的编程知识来实现？”促使学生从理论学习转向实际应用场景的思考。

其次，在“计算机程序与程序设计语言”的进阶阶段，重在指导学生掌握函数、模块化编程以及面向对象编程等高级概念。在此基础上，笔者设置难度更高的开放性任务，如设计并实现一款简易的学生信息管理系统，要求具备添加、删除、修改和查询功能，同时考虑用户友好性和数据安全性。这样的任务要求学生综合运用所学知识自行设计解决方案，从而激发他们的创造力和求知欲。

最后，针对学生在完成项目过程中出现的共性问题或独特见解，笔者适时引导其反思和迭代改进，帮助他们理解编程背后的逻辑原理，不断挑战自我，提升程序设计能力。

（三）设计需要创新思考的任务

1.提供创意平台，促进想法转换。

在高中信息技术大单元教学中，教师应充分利用学生思维活跃、富有创新精神的特点，提供一个开放且具有挑战性的创意平台，引导他们将奇思妙想转化为实际的信息技术产品。

以“信息系统安全操作规范”与“树立信息安全意识”两课内容组成的大单元为例。教师可以通过生动案例和互动讨论的方式，让学生深刻认识到信息安全的重要性，理解各种网络威胁的实质及其潜在危害。鼓励学生探讨日常生活中如何防范信息泄露、预防网络诈骗等问题，以此培养他们的批判性思维和问题识别能力。然后，进一步深化实践层面的教学，设计一系列从易到难的任务，如建立简易的家庭网络安全防护方案，或者模拟公司内部信息系统的安全配置优化等。这些任务不仅要求学生掌握基本的安全操作技能，还要能结合所学知识解决实际问题进行创新思考。

在此过程中，教师可以组织“信息安全守护者”项目活动，让学生分组设计并实现一款针对特定场景（如校园、家庭或社区）的信息安全应用或系统。每个团队需考虑用户需求、安全策略、实施步骤以及可能遇到的问题及解决方案，将理论知识与实践相结合，充分展现自身的创新精神与创造力。这样一来，学生能形成科学严谨的信息安全观，发展创新能力和高阶思维。

2.提供多元方案，体验创意过程。

在设计课堂任务时，教师可以提供多种解决方案或路径，让学生根据自己的兴趣和能力选择适合的方案，这既能够培养学生的创意思考能力，又能让他们在完成任务的过程中體验到成功的喜悦和成就感。

以“认识人工智能”与“智能家居”课程联合组成的大单元为例。首先，教师引导学生系统地了解人工智能的基本原理、应用领域及其对未来生活的影响，通过讲解和演示，让学生对人工智能有一个全面的认知框架。同时，针对某一特定的人工智能应用场景（如语音识别、图像识别等），提供多种实现方案，如基于Python的开源库实现、使用现成的人工智能平台构建等，鼓励学生根据自己的兴趣和技术基础选择适合的方案进行深入研究。

其次，教师提出一个综合性的大任务：设计并实施一款智能家居产品或服务，如设计一款能够自动调节室内环境、远程控制家电的智能助手。在此过程中，教师应为学生提供多样化的实现路径，包括但不限于硬件组装、软件编程、云端服务搭建等，强调不同路径间的交叉合作，以培养其团队协作能力。每个学生或小组可以根据自身的特长和兴趣选择不同的角色和工作内容，如有的学生负责算法设计，有的学生负责硬件接口开发，有的学生则关注人机交互体验优化。通过这种方式，学生能够在完成任务的过程中体验到自我决策和自主探索的乐趣，从而提升自身的创意思考能力和实践操作技能。

四、结语

总而言之，针对指向高阶思维培养的高中信息技术大单元教学策略，本文提出的模拟日常应用场景、应用所学解决社会问题的建议能够让学生在实际情境中运用和锻炼高阶思维，鼓励学生在完成任务的过程中不断突破舒适区，发散思考，提升解决问题的能力。在创新思考方面，构建创意平台，以支持学生将想法转化为实践；提供多元方案体验，引导其在探索过程中形成独立、灵活且富有创造性的思考方式。以上教学策略不仅能丰富高中信息技术课程的教学内容与形式，更能实质性地提升学生对信息技术知识的理解深度与应用广度，促进其高阶思维能力的发展。我们应在未来持续关注并优化信息技术教学中的高阶思维培养路径，以适应快速发展的信息时代需求，为社会培养具备卓越信息技术素养与创新能力的人才。