學(xué)校如何落地信息科技素養(yǎng)教育

【摘要】圍繞《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》的指導(dǎo)精神和修訂原則，從課程理念、課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、課程評(píng)價(jià)等維度出發(fā)，對(duì)義務(wù)教育階段信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)帶來(lái)的變化進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，并結(jié)合自身實(shí)踐就義務(wù)教育階段信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)校本化實(shí)施的要點(diǎn)及需注意的問(wèn)題進(jìn)行了闡釋和說(shuō)明?！娟P(guān)鍵詞】信息科技;核心素養(yǎng);課程標(biāo)準(zhǔn)2022年4月22日，教育部正式發(fā)布《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》，注重以科學(xué)原理指導(dǎo)實(shí)踐應(yīng)用，要求創(chuàng)設(shè)貼近學(xué)生的真實(shí)情境及任務(wù)，讓學(xué)生像學(xué)科專(zhuān)家一樣思考與行動(dòng)，在做中學(xué)，在反復(fù)試錯(cuò)中親身體驗(yàn)并經(jīng)歷知識(shí)的誕生與應(yīng)用過(guò)程。美國(guó)2013年《下一代科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)課程目標(biāo)有如下表述：從知識(shí)技能轉(zhuǎn)向概念性理解，從學(xué)科內(nèi)容轉(zhuǎn)向厘清事實(shí)、理解觀念及像專(zhuān)家一樣做事。我們從中美兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的比照中都看到了要求學(xué)生模擬體驗(yàn)學(xué)科專(zhuān)家的探索旅程，從而有效創(chuàng)造屬于自己的超越給定信息的理解及內(nèi)部文化，以便今后在類(lèi)似問(wèn)題的解決過(guò)程中更好地實(shí)現(xiàn)順應(yīng)性的遷移。義務(wù)教育新課標(biāo)還有“關(guān)注最新成果，動(dòng)態(tài)更新課程內(nèi)容，并同步刷新課堂教學(xué)模式”的要求，一方面體現(xiàn)了科學(xué)技術(shù)日新月異的時(shí)代特征，另一方面對(duì)教師未來(lái)素養(yǎng)的提升也提出了更高的要求。為了應(yīng)對(duì)新課程帶來(lái)的新要求新變化，顯然需要我們?cè)谲浻布h(huán)境的創(chuàng)建、校本課程的建設(shè)、教學(xué)模式評(píng)價(jià)的創(chuàng)新、師資的培訓(xùn)等維度進(jìn)行相應(yīng)的思考、準(zhǔn)備及落實(shí)。普惠原則下的信息科技實(shí)驗(yàn)設(shè)施建設(shè)作為國(guó)家意志推進(jìn)的信息科技課程在2022年秋季將全面進(jìn)入義務(wù)教育階段學(xué)生課程表，信息科技課程的普惠性、實(shí)踐性、創(chuàng)新性及發(fā)展性特征意味著實(shí)驗(yàn)環(huán)境建設(shè)的重要性。在硬件層面我們要參照相關(guān)年級(jí)班級(jí)數(shù)，按每周一課時(shí)的教學(xué)所需配備若干信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)教室。在基本配置之外還需添加新課標(biāo)鼓勵(lì)的項(xiàng)目化實(shí)踐活動(dòng)、人工智能課程所需的配套器材及相關(guān)軟件。筆者所在學(xué)校基于信息科技學(xué)科開(kāi)設(shè)2個(gè)信息科技實(shí)驗(yàn)室、一個(gè)3D建模打印教室及一個(gè)機(jī)器人智創(chuàng)教室。信息科技實(shí)驗(yàn)室還配備了與校本STEM及人工智能課程配套的相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材：2人一組的Picoboard開(kāi)發(fā)板、Arduino開(kāi)源硬件、Makeblock游俠機(jī)器人、光環(huán)板等。由于器材開(kāi)源資金門(mén)檻不高、維護(hù)成本較低適合區(qū)域普及實(shí)施。當(dāng)然有條件的學(xué)校還可以建設(shè)基于信息科技的創(chuàng)客工場(chǎng)、人工智能工作坊等實(shí)驗(yàn)室。借助新技術(shù)賦能的智慧教育立體推進(jìn)課程核心素養(yǎng)的培育需要構(gòu)建多維立體的智慧環(huán)境場(chǎng)域，以筆者所在的江蘇省為例，近年來(lái)持續(xù)推進(jìn)江蘇省中小學(xué)智慧校園示范校建設(shè)，其中的主要指標(biāo)有：校園網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)千兆進(jìn)校，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋主要教學(xué)活動(dòng)場(chǎng)所，有體現(xiàn)方向性、前瞻性的教育信息化裝備與設(shè)施等。其中蘇州市區(qū)域特色“未來(lái)教室”項(xiàng)目讓學(xué)生領(lǐng)略了“未來(lái)學(xué)習(xí)”的新范式，學(xué)生通過(guò)Pad在課前完成課堂翻轉(zhuǎn)。課中STARC系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)反饋及學(xué)習(xí)支架，個(gè)性化的學(xué)習(xí)、反饋時(shí)間變量的最小化都極大地提升了學(xué)習(xí)效率。課后作業(yè)支撐系統(tǒng)還讓虛擬教師無(wú)處不在，學(xué)生可以在家中線(xiàn)上完成作業(yè)的提交批改，難題能夠獲得線(xiàn)上虛擬教師的及時(shí)幫助指導(dǎo)。目前，信息科技賦能下的學(xué)習(xí)方式變革進(jìn)入人工智能教育階段，自適應(yīng)學(xué)習(xí)平臺(tái)、人工智能賦能個(gè)性化學(xué)習(xí)等創(chuàng)新案例層出不窮，AI以漸進(jìn)式的步態(tài)在改變著課堂教學(xué)生態(tài)……無(wú)論是未來(lái)教室還是“人工智能+教育”，它們都將數(shù)字化學(xué)習(xí)本身視為一個(gè)問(wèn)題，學(xué)生解決問(wèn)題需要信息科技知識(shí)技能的有效轉(zhuǎn)化及實(shí)踐應(yīng)用，在浸潤(rùn)式的智慧場(chǎng)域中，在信息科技與學(xué)科的融合過(guò)程中，學(xué)生的信息科技實(shí)踐能力、數(shù)字化學(xué)習(xí)能力等素養(yǎng)從不同維度得到潛移默化的提升?；陧?xiàng)目的跨學(xué)科融合課程構(gòu)建實(shí)施新課標(biāo)聚焦培養(yǎng)適合未來(lái)發(fā)展的正確價(jià)值觀、必備品格和可遷移的關(guān)鍵能力?；诳鐚W(xué)科學(xué)習(xí)觀的課程組織理念，以項(xiàng)目學(xué)習(xí)為基本途徑，強(qiáng)調(diào)建構(gòu)真實(shí)場(chǎng)景問(wèn)題，讓學(xué)生在真實(shí)情境中體驗(yàn)操作、創(chuàng)造發(fā)現(xiàn)、失敗成功等學(xué)科專(zhuān)家的心路旅程，通過(guò)項(xiàng)目的演進(jìn)將相對(duì)固化的學(xué)科知識(shí)活化為學(xué)生的能力與素質(zhì)，不斷提升解決復(fù)雜問(wèn)題的高階能力及綜合素養(yǎng)。1.指向計(jì)算思維發(fā)展的項(xiàng)目化教學(xué)創(chuàng)新計(jì)算思維的核心元素是算法能力，義務(wù)教育信息科技新課標(biāo)要求學(xué)生要了解并運(yùn)用算法實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的自動(dòng)化求解;《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》在其必修模塊“數(shù)據(jù)與計(jì)算”中要求學(xué)生能運(yùn)用程序語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單算法，以自動(dòng)化方式解決實(shí)際問(wèn)題，另外還設(shè)置了“算法及其初步應(yīng)用”的選修模塊?？v觀K12階段的計(jì)算思維培養(yǎng)路徑，我們可以清晰地看到課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)算法思維培育的重視是一以貫之的。如果把算法視為人類(lèi)解決問(wèn)題的思維方式，那么編程就是將這種思維方式“翻譯”成計(jì)算機(jī)可理解可執(zhí)行的方式，從而完成自動(dòng)化實(shí)施的目標(biāo)。算法無(wú)處不在，你每天盤(pán)算如何更快地到達(dá)目的地就隱含了算法思維，百度、騰訊、高德等地圖APP則用若干程序呈現(xiàn)了自動(dòng)化的解決方式?；陧?xiàng)目化設(shè)計(jì)的編程類(lèi)問(wèn)題的解決是提升算法能力、培養(yǎng)計(jì)算思維的有效途徑?？紤]到學(xué)生的年齡特點(diǎn)，可以采用小組協(xié)作模式，發(fā)揮各自所長(zhǎng)，另外對(duì)難度系數(shù)較高的任務(wù)進(jìn)行適度降維處理，比如提供半成品程序，或者初始版程序等讓學(xué)生討論調(diào)試、添加完善。以筆者公開(kāi)課“會(huì)算最大公約數(shù)的機(jī)器人博士”為例，讓學(xué)生從平時(shí)數(shù)學(xué)作業(yè)本上的短除法轉(zhuǎn)換到計(jì)算機(jī)執(zhí)行的輾轉(zhuǎn)相除法，乃至《九章算術(shù)》中的更相減損法這種計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的方式。最后，通過(guò)圖形化編程軟件mBlock慧編程拖拽模塊自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)，某種意義上這種常規(guī)學(xué)科思維到編程思維解決問(wèn)題的范式轉(zhuǎn)型也是一種思維體操。2.基于STEM理念的信息科技課程拓展STEM素養(yǎng)包含創(chuàng)造性思維、批判性思維、協(xié)作性思維，提倡真實(shí)情境下跨學(xué)科整合解決實(shí)際問(wèn)題，讓學(xué)生在問(wèn)題解決旅程中嘗試成功也積極接受失敗，有利于其高階能力的培養(yǎng)及必備品格的形成。這與信息科技新課標(biāo)提倡的素養(yǎng)培育導(dǎo)向高度契合。信息科技新課標(biāo)1～2年級(jí)不給專(zhuān)門(mén)課時(shí)，要求融合其他學(xué)科開(kāi)展。筆者所在學(xué)校開(kāi)發(fā)了“江南博物”系列課程，如低年級(jí)案例“一葉知江南”，要求學(xué)生搜集家鄉(xiāng)植物樹(shù)葉，利用識(shí)花君等APP程序識(shí)別種類(lèi)、制作葉脈書(shū)簽及樹(shù)葉畫(huà)，最后還讓學(xué)生將照片貼在WPS文檔中并進(jìn)行分類(lèi)管理。上述過(guò)程就蘊(yùn)含了處理信息能力的培養(yǎng)，書(shū)簽及樹(shù)葉畫(huà)體現(xiàn)了跨學(xué)科的融合，而樹(shù)葉的分類(lèi)管理則滲透了計(jì)算思維的培養(yǎng)。上述案例指向了家國(guó)情懷的培育理念，也很好地體現(xiàn)了新課標(biāo)的修訂原則，即將中華傳統(tǒng)文化融入課程以增強(qiáng)課程思想性。3.基于未來(lái)素養(yǎng)培育的人工智能課程建設(shè)新課標(biāo)修訂堅(jiān)持創(chuàng)新導(dǎo)向原則，要求根據(jù)科學(xué)技術(shù)發(fā)展新變化及時(shí)更新課程內(nèi)容，同步反應(yīng)課程的時(shí)代特征，要求聚焦核心素養(yǎng)，著力培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字化適應(yīng)能力、創(chuàng)造力及勝任力。2017年，《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出要在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，信息科技新課標(biāo)將人工智能模塊置于7～9年級(jí)，有人工智能與智慧社會(huì)的內(nèi)容模塊，還設(shè)有未來(lái)智能場(chǎng)景暢想、人工智能預(yù)測(cè)出行等跨學(xué)科主題。人工智能課程內(nèi)容如何在小學(xué)階段實(shí)施是信息技術(shù)教師一直感到困惑的問(wèn)題。針對(duì)小學(xué)階段AI適性課程嚴(yán)重缺乏的現(xiàn)狀，我們申報(bào)了省級(jí)課題“基于項(xiàng)目的人工智能創(chuàng)新課程創(chuàng)設(shè)研究”，持續(xù)多年的研究成果《AI機(jī)器人創(chuàng)意搭建與mBlock慧編程》2020年在人民郵電出版社正式出版，內(nèi)有基于普惠性、實(shí)操性、趣味性三大原則構(gòu)建的28個(gè)AI機(jī)器人搭建與智慧編程項(xiàng)目，每節(jié)課都為孩子帶來(lái)“發(fā)現(xiàn)的喜悅”，讓普惠型的人工智能課程走進(jìn)每所學(xué)校，讓每位孩子都能親身體驗(yàn)人工智能的神奇魅力，培養(yǎng)和提升學(xué)生面對(duì)未來(lái)的核心素養(yǎng)。目前，我們采用該課程的部分內(nèi)容進(jìn)行普班化教學(xué)，進(jìn)階內(nèi)容則作為STEM創(chuàng)新社團(tuán)或者精英社團(tuán)的活動(dòng)選項(xiàng)。以“石頭、剪刀、布”為例，學(xué)生需要通過(guò)編程識(shí)別出對(duì)弈者的手勢(shì)，然后驅(qū)動(dòng)3D打印的“義掌”出招應(yīng)對(duì)。由于所采用的mBlock慧編程具有機(jī)器學(xué)習(xí)模塊，降維后的人工智能項(xiàng)目可以給學(xué)生新鮮的體驗(yàn)，而這些體驗(yàn)將有效激發(fā)學(xué)生的好奇心及認(rèn)知需求，課堂上學(xué)生在教師預(yù)發(fā)的半成品程序框架上訓(xùn)練模型、設(shè)置變量、反復(fù)調(diào)試。事實(shí)證明，足夠高的熱情、適合的難度系數(shù)及思維可視化的項(xiàng)目界面可以啟動(dòng)學(xué)生的自我獎(jiǎng)賞激勵(lì)機(jī)制。課標(biāo)視域下的教學(xué)評(píng)價(jià)方式改革創(chuàng)新素養(yǎng)培育導(dǎo)向下的新課標(biāo)要求加強(qiáng)過(guò)程性評(píng)價(jià)，完善終結(jié)性評(píng)價(jià)。堅(jiān)持教、學(xué)、評(píng)一致性，學(xué)業(yè)水平考試基于素養(yǎng)立意，強(qiáng)化育人導(dǎo)向。課程標(biāo)準(zhǔn)5次提到“原始創(chuàng)新”，4次提到“原創(chuàng)精神”。顯然創(chuàng)新思維的亮點(diǎn)應(yīng)該成為評(píng)價(jià)改革的加分項(xiàng)。評(píng)價(jià)的意義在于甄別更在于鼓勵(lì)，新課標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)導(dǎo)向下的課堂教學(xué)評(píng)價(jià)應(yīng)該助力教學(xué)改革，過(guò)程性評(píng)價(jià)要辨析學(xué)生成長(zhǎng)足跡中的每一個(gè)閃光點(diǎn)，導(dǎo)向明確而及時(shí)到位的加分有助于提升學(xué)生克服學(xué)習(xí)困難的勇氣，培育其面對(duì)失敗的韌性品格，不斷自我激勵(lì)，在一次次跨越中實(shí)現(xiàn)智慧的生成。筆者在教學(xué)中采用多元化與多樣性、過(guò)程性與終結(jié)性并重的評(píng)價(jià)策略取得預(yù)期效果。除作品本身外，在課堂教學(xué)中學(xué)生的每一次回答特別是閃現(xiàn)靈感創(chuàng)意的思考都是加分項(xiàng)，作品評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)一些有效質(zhì)疑或者改進(jìn)建議也會(huì)賦分。除了自評(píng)外，鄰桌互評(píng)甚至隔壁班學(xué)生也偶作評(píng)委，作為每一節(jié)課拓展項(xiàng)目的加分則須全體參與。有時(shí)根據(jù)項(xiàng)目需要還會(huì)布置在線(xiàn)作業(yè)進(jìn)行網(wǎng)上評(píng)價(jià)，如“Scratch可控動(dòng)畫(huà)背景制作”一課需要學(xué)生運(yùn)用Picoboard板設(shè)計(jì)可控動(dòng)畫(huà)，以配合詩(shī)詞朗誦。課后教師布置了科技小作文，要求學(xué)生反思動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作過(guò)程并記錄經(jīng)歷的失敗及最終的收獲。從這些學(xué)生的編程之旅中我們看到了許多的感悟思考，一些學(xué)生重新審視自己，給自己提出了改進(jìn)的建議。在評(píng)價(jià)的延伸驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生的批判性思維、元認(rèn)知等高階思維品質(zhì)得到了提升。學(xué)校落實(shí)信息科技教育新課標(biāo)需要注意的問(wèn)題基于未來(lái)教育觀的課程理念主張教育面向未來(lái)變化及不確定的情境，培養(yǎng)學(xué)生解決真實(shí)生活中問(wèn)題的高階能力及社會(huì)責(zé)任感。我們可以從新課標(biāo)上清晰地看到未來(lái)教育觀理念的投射。目前，我們正站在信息技術(shù)與信息科技的轉(zhuǎn)軌期，在知識(shí)本位轉(zhuǎn)向素養(yǎng)至上的理念過(guò)程中，我們還需要注意處理好以下問(wèn)題。（1）在可回顧的過(guò)去、可預(yù)期的將來(lái)，技術(shù)都在不停進(jìn)階，還經(jīng)常超越我們的認(rèn)知，此時(shí)我們需要與時(shí)俱進(jìn)潛心鉆研。同時(shí)也不要被資本宣傳的一些所謂熱點(diǎn)帶偏，要更加關(guān)注新技術(shù)、新設(shè)備、新課程與學(xué)生認(rèn)知水平的匹配性及性?xún)r(jià)比，避免陷入社會(huì)資本的宣傳陷阱之中。（2）一些省市將信息科技納入中考甚至高考，成為所謂“厲害學(xué)科”之后的普及問(wèn)題顯然迎刃而解，但同時(shí)也可能會(huì)帶來(lái)一切唯應(yīng)試的傾向性問(wèn)題，也就是說(shuō)帶來(lái)高分預(yù)期的部分可能會(huì)不斷強(qiáng)化。我們需要審視預(yù)判此類(lèi)狀況與新課標(biāo)倡導(dǎo)的核心素養(yǎng)培育目標(biāo)的偏離度并予以糾正。（3）人工智能教育要注意因材施教，不要因追求新算法、新技術(shù)熱點(diǎn)而盲目拔高，避免因反復(fù)試錯(cuò)甚至集體失敗而帶來(lái)的AI恐懼，以至讓學(xué)生漸漸失去對(duì)人工