學校如何落地信息科技素養(yǎng)教育

【摘要】圍繞《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》的指導精神和修訂原則，從課程理念、課程目標、課程內(nèi)容、課程評價等維度出發(fā)，對義務教育階段信息科技課程標準帶來的變化進行了簡要分析，并結(jié)合自身實踐就義務教育階段信息科技課程標準校本化實施的要點及需注意的問題進行了闡釋和說明?！娟P鍵詞】信息科技;核心素養(yǎng);課程標準2022年4月22日，教育部正式發(fā)布《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》，注重以科學原理指導實踐應用，要求創(chuàng)設貼近學生的真實情境及任務，讓學生像學科專家一樣思考與行動，在做中學，在反復試錯中親身體驗并經(jīng)歷知識的誕生與應用過程。美國2013年《下一代科學標準》對課程目標有如下表述：從知識技能轉(zhuǎn)向概念性理解，從學科內(nèi)容轉(zhuǎn)向厘清事實、理解觀念及像專家一樣做事。我們從中美兩個標準的比照中都看到了要求學生模擬體驗學科專家的探索旅程，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，以便今后在類似問題的解決過程中更好地實現(xiàn)順應性的遷移。義務教育新課標還有“關注最新成果，動態(tài)更新課程內(nèi)容，并同步刷新課堂教學模式”的要求，一方面體現(xiàn)了科學技術日新月異的時代特征，另一方面對教師未來素養(yǎng)的提升也提出了更高的要求。為了應對新課程帶來的新要求新變化，顯然需要我們在軟硬件環(huán)境的創(chuàng)建、校本課程的建設、教學模式評價的創(chuàng)新、師資的培訓等維度進行相應的思考、準備及落實。普惠原則下的信息科技實驗設施建設作為國家意志推進的信息科技課程在2022年秋季將全面進入義務教育階段學生課程表，信息科技課程的普惠性、實踐性、創(chuàng)新性及發(fā)展性特征意味著實驗環(huán)境建設的重要性。在硬件層面我們要參照相關年級班級數(shù)，按每周一課時的教學所需配備若干信息技術實驗教室。在基本配置之外還需添加新課標鼓勵的項目化實踐活動、人工智能課程所需的配套器材及相關軟件。筆者所在學?；谛畔⒖萍紝W科開設2個信息科技實驗室、一個3D建模打印教室及一個機器人智創(chuàng)教室。信息科技實驗室還配備了與校本STEM及人工智能課程配套的相關實驗器材：2人一組的Picoboard開發(fā)板、Arduino開源硬件、Makeblock游俠機器人、光環(huán)板等。由于器材開源資金門檻不高、維護成本較低適合區(qū)域普及實施。當然有條件的學校還可以建設基于信息科技的創(chuàng)客工場、人工智能工作坊等實驗室。借助新技術賦能的智慧教育立體推進課程核心素養(yǎng)的培育需要構(gòu)建多維立體的智慧環(huán)境場域，以筆者所在的江蘇省為例，近年來持續(xù)推進江蘇省中小學智慧校園示范校建設，其中的主要指標有：校園網(wǎng)絡實現(xiàn)千兆進校，無線網(wǎng)絡覆蓋主要教學活動場所，有體現(xiàn)方向性、前瞻性的教育信息化裝備與設施等。其中蘇州市區(qū)域特色“未來教室”項目讓學生領略了“未來學習”的新范式，學生通過Pad在課前完成課堂翻轉(zhuǎn)。課中STARC系統(tǒng)提供實時反饋及學習支架，個性化的學習、反饋時間變量的最小化都極大地提升了學習效率。課后作業(yè)支撐系統(tǒng)還讓虛擬教師無處不在，學生可以在家中線上完成作業(yè)的提交批改，難題能夠獲得線上虛擬教師的及時幫助指導。目前，信息科技賦能下的學習方式變革進入人工智能教育階段，自適應學習平臺、人工智能賦能個性化學習等創(chuàng)新案例層出不窮，AI以漸進式的步態(tài)在改變著課堂教學生態(tài)……無論是未來教室還是“人工智能+教育”，它們都將數(shù)字化學習本身視為一個問題，學生解決問題需要信息科技知識技能的有效轉(zhuǎn)化及實踐應用，在浸潤式的智慧場域中，在信息科技與學科的融合過程中，學生的信息科技實踐能力、數(shù)字化學習能力等素養(yǎng)從不同維度得到潛移默化的提升?；陧椖康目鐚W科融合課程構(gòu)建實施新課標聚焦培養(yǎng)適合未來發(fā)展的正確價值觀、必備品格和可遷移的關鍵能力?；诳鐚W科學習觀的課程組織理念，以項目學習為基本途徑，強調(diào)建構(gòu)真實場景問題，讓學生在真實情境中體驗操作、創(chuàng)造發(fā)現(xiàn)、失敗成功等學科專家的心路旅程，通過項目的演進將相對固化的學科知識活化為學生的能力與素質(zhì)，不斷提升解決復雜問題的高階能力及綜合素養(yǎng)。1.指向計算思維發(fā)展的項目化教學創(chuàng)新計算思維的核心元素是算法能力，義務教育信息科技新課標要求學生要了解并運用算法實現(xiàn)問題的自動化求解;《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》在其必修模塊“數(shù)據(jù)與計算”中要求學生能運用程序語言實現(xiàn)簡單算法，以自動化方式解決實際問題，另外還設置了“算法及其初步應用”的選修模塊?？v觀K12階段的計算思維培養(yǎng)路徑，我們可以清晰地看到課程標準對算法思維培育的重視是一以貫之的。如果把算法視為人類解決問題的思維方式，那么編程就是將這種思維方式“翻譯”成計算機可理解可執(zhí)行的方式，從而完成自動化實施的目標。算法無處不在，你每天盤算如何更快地到達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)了自動化的解決方式?；陧椖炕O計的編程類問題的解決是提升算法能力、培養(yǎng)計算思維的有效途徑?？紤]到學生的年齡特點，可以采用小組協(xié)作模式，發(fā)揮各自所長，另外對難度系數(shù)較高的任務進行適度降維處理，比如提供半成品程序，或者初始版程序等讓學生討論調(diào)試、添加完善。以筆者公開課“會算最大公約數(shù)的機器人博士”為例，讓學生從平時數(shù)學作業(yè)本上的短除法轉(zhuǎn)換到計算機執(zhí)行的輾轉(zhuǎn)相除法，乃至《九章算術》中的更相減損法這種計算機可執(zhí)行的方式。最后，通過圖形化編程軟件mBlock慧編程拖拽模塊自動化實現(xiàn)，某種意義上這種常規(guī)學科思維到編程思維解決問題的范式轉(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，提倡真實情境下跨學科整合解決實際問題，讓學生在問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提倡的素養(yǎng)培育導向高度契合。信息科技新課標1～2年級不給專門課時，要求融合其他學科開展。筆者所在學校開發(fā)了“江南博物”系列課程，如低年級案例“一葉知江南”，要求學生搜集家鄉(xiāng)植物樹葉，利用識花君等APP程序識別種類、制作葉脈書簽及樹葉畫，最后還讓學生將照片貼在WPS文檔中并進行分類管理。上述過程就蘊含了處理信息能力的培養(yǎng)，書簽及樹葉畫體現(xiàn)了跨學科的融合，而樹葉的分類管理則滲透了計算思維的培養(yǎng)。上述案例指向了家國情懷的培育理念，也很好地體現(xiàn)了新課標的修訂原則，即將中華傳統(tǒng)文化融入課程以增強課程思想性。3.基于未來素養(yǎng)培育的人工智能課程建設新課標修訂堅持創(chuàng)新導向原則，要求根據(jù)科學技術發(fā)展新變化及時更新課程內(nèi)容，同步反應課程的時代特征，要求聚焦核心素養(yǎng)，著力培養(yǎng)學生的數(shù)字化適應能力、創(chuàng)造力及勝任力。2017年，《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出要在中小學階段設置人工智能相關課程，信息科技新課標將人工智能模塊置于7～9年級，有人工智能與智慧社會的內(nèi)容模塊，還設有未來智能場景暢想、人工智能預測出行等跨學科主題。人工智能課程內(nèi)容如何在小學階段實施是信息技術教師一直感到困惑的問題。針對小學階段AI適性課程嚴重缺乏的現(xiàn)狀，我們申報了省級課題“基于項目的人工智能創(chuàng)新課程創(chuàng)設研究”，持續(xù)多年的研究成果《AI機器人創(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、實操性、趣味性三大原則構(gòu)建的28個AI機器人搭建與智慧編程項目，每節(jié)課都為孩子帶來“發(fā)現(xiàn)的喜悅”，讓普惠型的人工智能課程走進每所學校，讓每位孩子都能親身體驗人工智能的神奇魅力，培養(yǎng)和提升學生面對未來的核心素養(yǎng)。目前，我們采用該課程的部分內(nèi)容進行普班化教學，進階內(nèi)容則作為STEM創(chuàng)新社團或者精英社團的活動選項。以“石頭、剪刀、布”為例，學生需要通過編程識別出對弈者的手勢，然后驅(qū)動3D打印的“義掌”出招應對。由于所采用的mBlock慧編程具有機器學習模塊，降維后的人工智能項目可以給學生新鮮的體驗，而這些體驗將有效激發(fā)學生的好奇心及認知需求，課堂上學生在教師預發(fā)的半成品程序框架上訓練模型、設置變量、反復調(diào)試。事實證明，足夠高的熱情、適合的難度系數(shù)及思維可視化的項目界面可以啟動學生的自我獎賞激勵機制。課標視域下的教學評價方式改革創(chuàng)新素養(yǎng)培育導向下的新課標要求加強過程性評價，完善終結(jié)性評價。堅持教、學、評一致性，學業(yè)水平考試基于素養(yǎng)立意，強化育人導向。課程標準5次提到“原始創(chuàng)新”，4次提到“原創(chuàng)精神”。顯然創(chuàng)新思維的亮點應該成為評價改革的加分項。評價的意義在于甄別更在于鼓勵，新課標素養(yǎng)目標導向下的課堂教學評價應該助力教學改革，過程性評價要辨析學生成長足跡中的每一個閃光點，導向明確而及時到位的加分有助于提升學生克服學習困難的勇氣，培育其面對失敗的韌性品格，不斷自我激勵，在一次次跨越中實現(xiàn)智慧的生成。筆者在教學中采用多元化與多樣性、過程性與終結(jié)性并重的評價策略取得預期效果。除作品本身外，在課堂教學中學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，作品評價環(huán)節(jié)一些有效質(zhì)疑或者改進建議也會賦分。除了自評外，鄰桌互評甚至隔壁班學生也偶作評委，作為每一節(jié)課拓展項目的加分則須全體參與。有時根據(jù)項目需要還會布置在線作業(yè)進行網(wǎng)上評價，如“Scratch可控動畫背景制作”一課需要學生運用Picoboard板設計可控動畫，以配合詩詞朗誦。課后教師布置了科技小作文，要求學生反思動畫創(chuàng)作過程并記錄經(jīng)歷的失敗及最終的收獲。從這些學生的編程之旅中我們看到了許多的感悟思考，一些學生重新審視自己，給自己提出了改進的建議。在評價的延伸驅(qū)動下，學生的批判性思維、元認知等高階思維品質(zhì)得到了提升。學校落實信息科技教育新課標需要注意的問題基于未來教育觀的課程理念主張教育面向未來變化及不確定的情境，培養(yǎng)學生解決真實生活中問題的高階能力及社會責任感。我們可以從新課標上清晰地看到未來教育觀理念的投射。目前，我們正站在信息技術與信息科技的轉(zhuǎn)軌期，在知識本位轉(zhuǎn)向素養(yǎng)至上的理念過程中，我們還需要注意處理好以下問題。（1）在可回顧的過去、可預期的將來，技術都在不停進階，還經(jīng)常超越我們的認知，此時我們需要與時俱進潛心鉆研。同時也不要被資本宣傳的一些所謂熱點帶偏，要更加關注新技術、新設備、新課程與學生認知水平的匹配性及性價比，避免陷入社會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“厲害學科”之后的普及問題顯然迎刃而解，但同時也可能會帶來一切唯應試的傾向性問題，也就是說帶來高分預期的部分可能會不斷強化。我們需要審視預判此類狀況與新課標倡導的核心素養(yǎng)培育目標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、新技術熱點而盲目拔高，避免因反復試錯甚至集體失敗而帶來的AI恐懼，以至讓學生漸漸失去對人工