小学低学段信息科技课程设计的三重进阶

张懿 张征 李俊锋

摘要 信息科技课程对提升学生数字素养与技能、提高未来公民的关键核心技术自主可控意识、树立总体国家安全观具有深远意义。依据学习进阶理论设计小学信息科技课程，上起核心素养，下至课程实施，都要遵循三重进阶：宏观上，基于学科核心素养学段特征进行单元设计；中观上，基于单元整体教学进行课时设计；微观上，基于课时内数字化场景变式进行问题设计。

关  键  词 信息科技；核心素养；课程设计；可视化编程

引用格式 张懿，张征，李俊锋.小学低学段信息科技课程设计的三重进阶[J].教学与管理，2024（17）：60-62+67.

在全球数字经济飞跃发展的时代背景下，信息科技课程肩负着为未来公民数字素养与技能奠基的历史使命。2022年4月，信息科技首次被独立列入国家课程，《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“课程标准”）锚定提升学生数字素养与技能的目标，明确提出提升信息意识、促进计算思维发展、培养数字化学习与创新能力、形成信息社会责任四个维度的学科核心素养，并要求合理设计课程内容[1]。

学习进阶理论能从学生认知发展的角度搭建起学习研究、课程设计、教学实践之间的桥梁，为小学信息科技课程的设计提供重要的理论依据。以全面培育核心素养为目标遵循，课程标准提出了数据、算法、网络、信息处理、信息安全、人工智能六条学科逻辑主线，并以核心素养学段特征为基础，为每个学段设计了不同认知深度的内容模块和跨学科主题，让不同学段的学生在相应程度上经历完整的六条逻辑主线的学习[2]。信息科技课程设计应以此为依据，根据学科逻辑组织结构紧密、前后关联的课程内容。具体到每条逻辑主线，应当贯彻学习进阶理论，关注学段之间、学年之间、单元之间、课时之间的纵向关联，基于学生的认知水平和知识经验，围绕宏观进阶、中观进阶、微观进阶三个层次安排学习进阶，建立有序、递进的课程内容[3]。

一、宏观：基于学科核心素养学段特征进行单元设计

课程标准立足学生信息科技核心素养的发展，针对义务教育阶段所包含的4个学段，分别制定了课程目标，整体刻画了核心素养的各学段特征，学段特征能为课程设计提供宏观上的实践标准。譬如，第一、二学段要注重学生的生活体验和简单的动手实践，为第三学段初步学习基本概念和原理、体验概念和原理的应用、尝试解决一些简单的问题打下基础。参照学段特征建立课程的进阶，更便于从“教—学—评”一致性的视角合理设计学段内与学段间的课程，整体、系统地建立核心素养与课程内容的关联。

小学低学段（1～2年级）各维度核心素养的特征表述中，“计算思维”最能体现信息科技学科属性，下文以围绕“计算思维”设计单元进阶为例进行论述。如表1所示，课程标准中关于“计算思维”的描述包括3点内容，结合学科属性进行分析，主要可以提炼得出“问题意识”“兴趣培养”“可视化图符”等8个关键要素。这8个关键要素能从整体上概括出小学低学段信息科技课程在培养学生计算思维时的着力点和落脚点。

对关键要素进行分类和重组，能指明课程设计的图谱：从具体的数字化情境入手，引导学生发现并提出问题，在利用具有可视化图符的数字设备解决问题的过程中，学习、理解相应的操作技能和科学原理，在实践中培养兴趣，理解信息科技对人类生产生活的影响，并乐于参与信息科技实践体验。

近些年，将学习进阶理论应用于课程设计呈现为两种较为成熟的课程表现模式，分别为：用进阶矩阵和进阶关系图来刻画学习内容的发展脉络、用逐级精深的表现期望来提出进阶发展要求[4]。用进阶矩阵来刻画低学段计算思维学习内容的发展脉络，可以按照任务分析法将上述图谱分解为连续的小步子，并将信息意识、数字化学习与创新、信息社会责任等学科核心素养和数据、算法、网络、信息处理等多模块内容渗透、整合，形成学科属性明显、各维度核心素养协调发展的，聚焦“计算思维”的单元课程进阶设计概要（见表2）。

学段 单元主题 单元课程进阶设计概要

低学段（1～2年级） 小鲸宝“亮”起来 选用make U智能积木小鲸宝为数字设备，通过实践体验初步接触数字化场景，认识基本的组成元件，学习基本的开关机动作规范与操作流程，约定小组协作实践的规则与秩序，知道可视化图符与色彩可以蕴含及传递信息，理解不同颜色指示灯所表达的数字化信息，知道数据无处不在，产生参与数字化场景体验的兴趣

小鲸宝“动”起来 理解前进、后退、左转、数字等指令卡的可视化图符表征含义，熟练掌握顺序语句的算法规则，理解数字编码是保证信息秩序的科学基础，理解并认同数字化的问题解决方式要基于一定的规范和流程，能通过编程解决简单的数字化场景问题

小鲸宝“变”起来 借助直升机、环形灯、超声波探测仪、音响等实际技术物的情境实践，认识电机正转、灯光颜色控制、超声波感应器、模拟动物叫声等元件及指令卡，通过循环语句、条件语句等不同算法解决数字化场景问题，了解编码长度与所含信息量之间的关系，乐于自创数字化场景进行搭建编程，理解协同创新的价值

二、中观：基于单元整体教学进行课时设计

单元是课程设计的中观单位。以单元形式结构化设计课时内容，能更好地体现信息科技核心素养发展的连贯性和综合性，全周期考查和反馈学生在信息科技实践中的核心素养发展过程，有利于学生将各个课时中零散的技术或思维通过能够反映信息科技课程的本质性问题关联起来，进而在学科逻辑、学习逻辑、实践逻辑、学习者逻辑之间建立起有意义的连接，最终实现以学科课程促进学习者的发展。

信息科技主要研究的是以数字形式表达的信息及其应用中的科学原理、思维方法、处理过程和工程实现，区别于信息技术课程，迭代后的信息科技课程要更加凸显科学与技术并重的实践性学科属性，强调学生在实践中既锻炼基本技能，又理解相关的科学原理[5]。单元课程设计中，教师要以具体的素养目标分析为前提，在学段的内容模块中进一步细化主题化的教学单元，从单元整体视角为各类课时匹配适切的教学组织形式与实践层次，确保单元教学不仅关注数字技术的处理过程和工程实现，还要关注数字素养在解决生活与学习问题时所蕴含的科学原理和技术工程思维方式。

以“小鲸宝‘变起来”单元为例，单元课程内容以直观的小鲸宝外观结构变化整合内隐的进阶素养目标，串联起单元内三个部分的7课时内容。其中，前4课组成第一部分，以小鲸宝外观结构的变化为主线，借助直升机、环形灯、超声波探测仪、音响等实际技术物依次指导学生认识电机正转、灯光颜色控制、超声波感应器、模拟动物叫声等元件及指令卡，注重对指令卡功能及算法规则的理解和应用，进一步体验过程与控制的数字化场景。本部分要以细致、分步、讲练结合的教师指导确保夯实技术与思维基础，以讲授与体验相结合的方式组织教学最为适宜。第5至6课是对前4课内容的综合应用，数字化场景逐渐由简单到复杂、由单一到综合，注重搭建编程的过程性实践体验，引导学生参照设计图纸全面改变小鲸宝的外观结构，并在具体的技术物中抽象出与相关编程元件或指令卡相对应的结构功能或科学原理，将电机正转、超声波感应器等元件及指令卡应用于新的数字化场景问题中。学生搭建编程的过程中，教师要辅以适时的引导，这样的设计将教师作为学生技术实现的外脑，在学生的尝试性应用中以咨询方或智库的身份提供支持。从第一部分到第二部分，表面上是学生认知层次从学习、理解到应用的进阶，深层次上，还有重演技术与工程开发实践过程，经历从被动接受到主动开发、借助第三方咨询进行完善的工程思维进阶。第7课“鲸宝随心变”鼓励学生以前几课的学习为基础，全面改变小鲸宝的外观形态，与小组成员协同设计并自拟数字化问题情境，支持学生在数字化场景中进行自我规划、自我管理和自我评价，学生基于自主性实践成果进行创意分享，逐步形成应用信息科技进行合作的意识。

三、微观：基于课时内数字化场景变式进行问题设计

课时是课程设计与实施的最小单位，任何素养目标的达成都要以具体的课时教学为数字化学习载体，对处于具体运算阶段的低学段学生而言，课时内的可视化数字化场景问题进阶是课程设计中最微观的“精密组织”。课时课程的设计中，应采取“动手做”“玩中学”的教学方式，为学生提供经历完整问题解决过程的机会。从数字化场景出发，激励学生主动发现问题、提出问题，探究现象的科学本质，设计解决方案，利用技术开展探究实践、交流探究结果，让学生的信息科技课程核心素养得到全面且均衡的发展。

以make U智能积木编程为例，在学习“循环语句”之前，学生已经熟练掌握了前进、后退、左转、右转、参数卡等常用指令卡的指令动作与顺序语句的算法规则，并能利用顺序语句解决基本的数字化场景问题。为了引导学生进一步学习循环语句，理解循环语句的内涵及算法规则，教师在“循环语句”一课的导入环节直接出示数字化场景问题1：请用顺序语句编程，实现小鲸宝从地图上的家（A点）运动到学校（B点）。在解决问题1的过程中，学生很容易发现，如用顺序语句解决，程序中会多次用到“前进”和“右转”指令卡，不仅麻烦，“前进”和“右转”指令卡的数量也不够，一次性完成编程任务是无法实现的。因此，就会产生用新的方法（算法）解决问题的需求。这时，教师适时指出，能重复执行某一任务的语句就是循环语句，并指导学生认识循环语句指令卡，利用循环语句完成数字化场景问题2，再次解决小鲸宝从地图上的家运动到学校的编程问题。学生初步学习循环语句的算法规则后，教师通过变式呈现第3个数字化场景：请用循环语句编程，实现小鲸宝从地图上的家运动到公园（C点）。将数字化场景问题2和3进行去情境分析，学生可以发现，数字化场景问题3中的编程任务由两个循环语句组成，且第一个循环语句每次要前进两步再右转，那么，循环语句中的“前进两步”与顺序语句中的“前进两步”语法规则是否一致？“前进两步”中的参数指令卡“2”与“重复执行三次”中的参数卡“3”在语法规则上有什么异同？这样的思考将引导学生带着问题进一步参与实践体验，同时促进学生更好地理解和掌握循环语句的语法规则，不断完善对循环语句算法规则的认识，迁移解决数字化场景问题4。

对本课的数字化场景问题进行分析可知，从问题1到问题2，指向的是用不同编程语句解决同一数字化场景问题的方法进阶，学生可以在编程体验中体会到，在解决重复执行的编程问题时，循环语句比顺序语句更加高效，理解不同算法在功能和特点上的差别；从问题2到问题3，表面上是编程任务的复杂化，实质是在引导学生发现和理解循环语句中数字参数卡的使用规则，体现科学原理的进阶；从问题3到问题4，由变式体验走向综合实践，引导学生基于协作研讨的标准对小鲸宝的行进路线进行自主分段和组合，理解系统实现中过程与控制的原理、局部与整体的关系，知道生活中涉及过程与控制的系统广泛存在，可以将庞大的系统问题分解为连续的小问题进行解决。数字化场景问题4是对本课课时层面的小结，更是为单元中下一课时的学习与判断奠定了基础。

从学生的素养发展来看，信息科技课程在培育学生学科核心素养方面的作用是其他学科不可替代的，尤其是计算思维的完整构建和应用迁移，对人终身发展的积极影响不容小视。以学习进阶理论指导小学信息科技课程设计，能更好实现课程内容自上而下、由顶层设计到精细组织的连续性、贯通式进阶，从单元进阶、课时进阶到课时内的问题进阶，课程进阶脉络清晰、逐级精深，能极大拉进学科核心素养的“天气”与课程设计与实施的“地气”之间的距离，更好地发挥信息科技学科之于学生发展和社会发展的独特学科育人价值。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.义务教育信息科技课程标准（2022年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022：4-6.

[2] 吴砥，郭庆，李环，等.义务教育信息科技课程核心素养的内涵解析、价值定位与培养策略[J].课程·教材·教法，2023，43（03）：146-153.

[3] 张懿，郭淑琼.小学低年级信息科技课程开发与实施的逻辑理路[J].教学与管理，2023（29）：22-24.

[4] 姚建欣，郭玉英.学习进阶：素养的凝练与范式的演变[J].教育科学，2018，34（04）：30-35.

[5] 任友群，黄荣怀，熊璋.从信息技术到信息科技——关于《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》的对话[J].课程·教材·教法，2022，42（12）：21-31.

［责任编辑：白文军］