■江蘇省南京市六合區(qū)教師發(fā)展中心 焦 沫

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》明確指出，信息科技課程的性質(zhì)是以數(shù)字形式表達(dá)的信息及其應(yīng)用中的科學(xué)原理、思維方法、處理過程和工程實(shí)現(xiàn)，明晰了核心素養(yǎng)的內(nèi)涵為信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任四個(gè)方面。其中計(jì)算思維是學(xué)生解決問題中抽象、分解、建模、算法設(shè)計(jì)等思維活動(dòng)，這些都是發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動(dòng)或認(rèn)知活動(dòng)，是學(xué)生發(fā)展高階思維的重要基礎(chǔ)。因而中小學(xué)信息科技教師在教學(xué)中要聚焦新課標(biāo)創(chuàng)新教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)踐探究中逐層深化思維認(rèn)知，實(shí)現(xiàn)高階思維的培養(yǎng)?；诖?，本文首先闡述了高階思維的內(nèi)涵，其次分析了新課標(biāo)背景下中小學(xué)信息科技教學(xué)中高階思維的培養(yǎng)價(jià)值，最后論述了新課標(biāo)背景下中小學(xué)信息科技教學(xué)中高階思維的培養(yǎng)路徑，旨在讓中小學(xué)信息科技課程教學(xué)更科學(xué)、合理，能夠支撐學(xué)生達(dá)成核心素養(yǎng)的培育。

一、高階思維的基本概述

“高階思維”是學(xué)生在解決復(fù)雜問題的過程中所產(chǎn)生的一種高層次認(rèn)知實(shí)踐活動(dòng)，是學(xué)生解決此類復(fù)雜問題的必備條件，也是培養(yǎng)社會(huì)創(chuàng)新型人才的需要。它所表現(xiàn)出來的認(rèn)知結(jié)構(gòu)層級(jí)復(fù)雜程度較高、結(jié)構(gòu)性較強(qiáng)，使學(xué)生在對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行理解、分析與評(píng)判時(shí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)的掌握及認(rèn)知能力的提升，更符合學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律和成長需求。

從解決問題的對(duì)象來看，復(fù)雜問題基本涵蓋豐富的情境信息，這種情境往往很容易引發(fā)學(xué)生認(rèn)知層面的沖突，這種認(rèn)知沖突恰恰是高階思維生成的重要前提；從發(fā)生的過程來看，學(xué)生高階思維的生成過程往往將經(jīng)歷質(zhì)疑辨析、推理判斷等過程；從認(rèn)知層次來看，高階思維是分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造等認(rèn)知目標(biāo)為主的活動(dòng)；從能力結(jié)構(gòu)來看，高階思維需要具備分析性、創(chuàng)造性及實(shí)踐性。

結(jié)合高階思維的內(nèi)涵可以明確，中小學(xué)信息科技課程中培養(yǎng)高階思維顯得尤為重要，它與信息科技核心素養(yǎng)相得益彰。比如，計(jì)算思維突破了原有計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的諸多局限，融合了多學(xué)科知識(shí)，讓學(xué)生以人工智能技術(shù)的運(yùn)用為基礎(chǔ)，發(fā)展計(jì)算、感知等綜合能力，最大限度地挖掘多元思維潛能。而這樣一個(gè)過程與學(xué)生的高階思維發(fā)展過程相適宜，有利于促進(jìn)知識(shí)創(chuàng)生，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜問題的有效解決。

二、新課標(biāo)背景下中小學(xué)信息科技教學(xué)中高階思維的培養(yǎng)價(jià)值

（一）有利于拓寬學(xué)生思維

中小學(xué)信息科技教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能夠有效拓寬學(xué)生的思維視角。教師在教學(xué)中將聚焦所教學(xué)的內(nèi)容，整合與之相關(guān)的教學(xué)資源，讓學(xué)生形成學(xué)習(xí)研究的共同體。學(xué)生在相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)及問題解決中綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，打破學(xué)科知識(shí)、單元知識(shí)間的壁壘，使思維視角更廣闊，拓展發(fā)現(xiàn)新的知識(shí)學(xué)習(xí)領(lǐng)域，創(chuàng)造性地解讀所學(xué)知識(shí)，大幅提升他們的綜合學(xué)習(xí)能力。這樣一來，學(xué)生便將以豐富的思維視角支撐自身運(yùn)用多種手段，在教師的引導(dǎo)下，發(fā)現(xiàn)學(xué)科知識(shí)的獨(dú)特規(guī)律，挖掘自身的學(xué)習(xí)潛能，極大地提升學(xué)習(xí)效能。

（二）有利于實(shí)現(xiàn)課程知行合一

高階思維在中小學(xué)信息科技教學(xué)中的培養(yǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)課程的知行合一。教師聚焦新課標(biāo)視角所展開的信息科技教學(xué)不僅是簡單地引領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)、應(yīng)用技術(shù)手段，而是以“科學(xué)研究”為教學(xué)重點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)理念的創(chuàng)新以及實(shí)踐應(yīng)用的推廣，讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)理論技術(shù)與實(shí)踐的同向而行。在具體教學(xué)中，教師依據(jù)教學(xué)內(nèi)容，致力于創(chuàng)設(shè)激活學(xué)生高階思維的教學(xué)情境，而后通過任務(wù)延展學(xué)生的高階思維，通過實(shí)踐操作持續(xù)深化學(xué)生的高階思維，讓學(xué)生能夠?qū)⒆约核鶎W(xué)的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐成果，讓知識(shí)的學(xué)習(xí)與實(shí)踐應(yīng)用相得益彰。這樣便能夠構(gòu)建教育新生態(tài)，讓學(xué)生基于原有的理論認(rèn)知基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)課程學(xué)習(xí)模式的創(chuàng)新及優(yōu)化，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)富有生機(jī)與活力，彰顯思維特性。

（三）有利于實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)逐層深化

教師聚焦新課標(biāo)，在信息科技教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的高階思維，有利于實(shí)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)逐層深化。學(xué)生從最開始的淺層次應(yīng)用，即理解相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)、閱讀相應(yīng)的學(xué)習(xí)資源，完成對(duì)所學(xué)知識(shí)的初級(jí)認(rèn)知，逐漸過渡到中層次應(yīng)用環(huán)節(jié)，更加凸顯學(xué)生將自身所學(xué)知識(shí)的外顯，最終過渡到較深層次的應(yīng)用，也就是凸顯學(xué)生在特定情境中各項(xiàng)能力、知識(shí)及素養(yǎng)的結(jié)合。根據(jù)問題解決的需要，完成問題解決方式的思考，依據(jù)各項(xiàng)資源的綜合應(yīng)用，持續(xù)增強(qiáng)知識(shí)應(yīng)用效能。學(xué)生經(jīng)歷淺層、中層及深層逐層遞進(jìn)的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，就能讓學(xué)習(xí)活動(dòng)逐漸深化，思維從低階轉(zhuǎn)向高階，從而擁有更廣闊的發(fā)展空間。

三、新課標(biāo)背景下中小學(xué)信息科技教學(xué)中高階思維培養(yǎng)路徑

（一）以情境激活學(xué)生高階思維

情境是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)信息科技的重要載體與媒介，能夠引領(lǐng)學(xué)生的思維逐漸深化，觸動(dòng)高階思維，讓高階思維有效生長。因而教師有必要結(jié)合教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)多元教學(xué)情境，激勵(lì)學(xué)生在特定的情境中產(chǎn)生探究信息科技知識(shí)的內(nèi)在心理需求。在情境創(chuàng)設(shè)中，教師可以設(shè)計(jì)一些開放性和挑戰(zhàn)性的內(nèi)容，以觸發(fā)學(xué)生認(rèn)知心理沖突為導(dǎo)向，使學(xué)生能夠在已有信息科技經(jīng)驗(yàn)與新知識(shí)學(xué)習(xí)之間建立一種聯(lián)系，從而達(dá)到高質(zhì)量學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作的目的，實(shí)現(xiàn)高階思維的有效培養(yǎng)。

以蘇科版七年級(jí)信息科技教材為例，在教學(xué)《演示文稿設(shè)計(jì)制作》時(shí)，教師便可以依據(jù)本節(jié)知識(shí)要點(diǎn)創(chuàng)設(shè)多元教學(xué)情境，引領(lǐng)學(xué)生主動(dòng)投入課程實(shí)踐。本課的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生通過實(shí)踐操作的方式設(shè)計(jì)并制作演示文稿，具有開放性、實(shí)踐性特征。在情境創(chuàng)設(shè)中，教師需要深度思考相關(guān)問題，創(chuàng)設(shè)能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生內(nèi)驅(qū)力的教學(xué)情境。對(duì)此，教師可以創(chuàng)設(shè)以下情境。

1.生活化情境。

教師可以根據(jù)演示文稿設(shè)計(jì)制作過程，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)解決實(shí)際問題的大情境，使學(xué)生循著生活經(jīng)驗(yàn)主動(dòng)參與演示文稿的設(shè)計(jì)與制作過程。比如，以“家鄉(xiāng)的美食”為主題，為學(xué)生設(shè)計(jì)這樣一個(gè)富有生活氣息的情境：我校準(zhǔn)備開展以“家鄉(xiāng)的美食”為主題的演講比賽，這次比賽的要求是制作一個(gè)精美的演示文稿輔助我們的講演，讓演講過程個(gè)性十足，請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合教材82 頁，找一找制作演示文稿的一般流程，思考并討論自己認(rèn)為比較重要的點(diǎn)。

2.問題式情境。

問題式情境的創(chuàng)設(shè)有著更強(qiáng)的導(dǎo)向性，讓學(xué)生基于生活化大情境實(shí)操基礎(chǔ)，展開更加富有針對(duì)性的實(shí)踐操作。對(duì)此，教師可以結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生設(shè)計(jì)環(huán)環(huán)相扣的問題鏈，促進(jìn)學(xué)生思考，持續(xù)激活高階思維。比如，教師可以結(jié)合演示文稿設(shè)計(jì)制作步驟，為學(xué)生設(shè)計(jì)以下問題：

（1）如何設(shè)置文字的背景效果呢？

（2）如何設(shè)置文本框的填充效果呢？

（3）如何繪制“視覺化”圖片呢？

（4）如何插入圖表呢？

（5）如何插入“WPS 表格”呢？

如上，教師聚焦教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生設(shè)計(jì)了環(huán)環(huán)相扣的問題鏈。學(xué)生將在問題式情境的引領(lǐng)中激活設(shè)計(jì)與制作演示文稿的思維，自主思考、合作交流，為后續(xù)高階思維的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

（二）以任務(wù)延展學(xué)生高階思維

任務(wù)的科學(xué)設(shè)計(jì)將細(xì)化教學(xué)全過程，延展學(xué)生的高階思維。教師要統(tǒng)整全局，以核心任務(wù)引領(lǐng)學(xué)生完成實(shí)踐探究，驅(qū)動(dòng)他們調(diào)整、擴(kuò)充、豐富、創(chuàng)新，不斷挖掘?qū)W科思維能力，增強(qiáng)對(duì)知識(shí)的研究效能。高階思維往往指向一些劣構(gòu)性任務(wù)的解決，劣構(gòu)性任務(wù)指的是在真實(shí)環(huán)境下的復(fù)雜任務(wù)。教師要引領(lǐng)學(xué)生把握知識(shí)脈絡(luò)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)知識(shí)和技能的遷移以及問題的有效解決，從而實(shí)現(xiàn)高階思維的延展。

以蘇科版六年級(jí)信息科技教材為例，在教學(xué)《機(jī)器人沿線行走》時(shí)，本課是“機(jī)器人基礎(chǔ)”模塊中難度較大的一課，綜合性較強(qiáng)，需要學(xué)生綜合使用傳感器、電機(jī)等知識(shí)，更加彰顯學(xué)生學(xué)習(xí)的綜合性。在具體教學(xué)中，教師要通過任務(wù)設(shè)計(jì)的方式引領(lǐng)學(xué)生合作實(shí)踐，于任務(wù)解決中實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)知識(shí)與技能的運(yùn)用。在課堂開始階段，教師可以為學(xué)生播放“機(jī)器人沿線走比賽”的視頻，積累感性經(jīng)驗(yàn)，直觀感受機(jī)器人沿線走的過程，明確任務(wù)活動(dòng)的結(jié)果。然后教師可以讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)，分析機(jī)器人沿線走一共有幾種情況，而后搭建基礎(chǔ)程序。在教師的引領(lǐng)下，學(xué)生明確機(jī)器人沿線走一共有五種情況。教師便可以為學(xué)生設(shè)計(jì)以下任務(wù)：

任務(wù)一：搭建程序

教師指導(dǎo)學(xué)生搭建機(jī)器人沿線行走的程序：新建一個(gè)程序——自定義兩個(gè)變量black 和max，完成程序初始化操作——設(shè)置灰度傳感器，完成灰度傳感器的設(shè)置操作。

任務(wù)二：機(jī)器人在黑線上

教師指導(dǎo)學(xué)生搭建“機(jī)器人完全在線上時(shí)的程序”：添加一個(gè)“單分支”控件，設(shè)置其屬性為“條件一：灰度傳感器（1 通道）的值≤black”與“條件二：灰度傳感器（2 通道）的值≤black”——在“單分支”控件中添加一個(gè)“直流電機(jī)”控件，設(shè)置相應(yīng)值。

任務(wù)三：機(jī)器人偏左

教師指導(dǎo)學(xué)生思考當(dāng)機(jī)器人左偏時(shí)，傳感器會(huì)讀到怎樣的灰度值。學(xué)生在交流討論中明確機(jī)器人向左偏時(shí)，左邊的傳感器就在地圖上的白色區(qū)域，右邊的傳感器還是在黑色的軌跡線上，隨即根據(jù)這一結(jié)論設(shè)計(jì)相應(yīng)的程序。

任務(wù)四：機(jī)器人偏右

教師指導(dǎo)學(xué)生在任務(wù)三的基礎(chǔ)上，自主設(shè)計(jì)機(jī)器人偏右的程序。

任務(wù)五：機(jī)器人完全左偏

任務(wù)三、任務(wù)四設(shè)計(jì)的程序機(jī)器人還有一半是在軌跡線上的，基于前面任務(wù)實(shí)踐基礎(chǔ)，教師可以讓學(xué)生思考機(jī)器人完全脫離軌跡線時(shí)傳感器所讀的灰度值是多少。學(xué)生將對(duì)比前面實(shí)踐操作的經(jīng)驗(yàn)，明確機(jī)器人完全偏左時(shí)左右兩邊的傳感器都在白色區(qū)域上，max=0。在有了這樣的認(rèn)知之后，便可以完成機(jī)器人完全左偏的程序設(shè)計(jì)。

任務(wù)六：機(jī)器人完全右偏

教師可以讓學(xué)生在任務(wù)五的基礎(chǔ)上，自主設(shè)計(jì)機(jī)器人完全右偏的程序。

如上，教師根據(jù)本節(jié)知識(shí)內(nèi)容綜合設(shè)計(jì)了六個(gè)任務(wù)，任務(wù)間是層層遞進(jìn)的關(guān)系，學(xué)生完成任務(wù)的過程是“由扶到放”的過程，將在多元任務(wù)的完成過程中持續(xù)深化思維，獲得更深層的實(shí)踐體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了高階思維的延展。

（三）以實(shí)踐深化學(xué)生高階思維

在培養(yǎng)學(xué)生高階思維的過程中，教師應(yīng)該致力于開拓“實(shí)踐性”的信息科技應(yīng)用場域，引領(lǐng)學(xué)生將相關(guān)的信息科技知識(shí)與技能進(jìn)行綜合應(yīng)用，連接現(xiàn)實(shí)生活中相關(guān)問題的解決，充分體現(xiàn)信息科技學(xué)科的綜合性、開放性和體驗(yàn)性。學(xué)生在實(shí)踐應(yīng)用過程中，也將充分感知信息科技學(xué)科的功能、作用及意義，學(xué)會(huì)更有效度地解決問題，經(jīng)歷分析、判斷、理解等過程，這樣便將實(shí)現(xiàn)高階思維的持續(xù)深化，統(tǒng)整各項(xiàng)能力及素養(yǎng)的生成。

以蘇科版九年級(jí)信息科技教材為例，在教學(xué)《智能農(nóng)植園》時(shí)，教師便可以鏈接現(xiàn)實(shí)生活中的“機(jī)械耕種”情境，先利用微課為學(xué)生呈現(xiàn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的內(nèi)容，讓學(xué)生明白技術(shù)賦能的農(nóng)場更符合當(dāng)代社會(huì)發(fā)展的大趨勢。隨即教師可以為學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)踐性問題：我們在外出旅行時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)家中植物的自動(dòng)化控制，以安心外出呢？為此，教師可以組建“創(chuàng)客”團(tuán)隊(duì)，讓學(xué)生結(jié)合機(jī)器人技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，延伸至智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，以“設(shè)計(jì)一套小型智慧植物農(nóng)場”為主題，具體實(shí)踐操作過程如下。

1.確定主要配置。

（1）輸出模塊的確定，如集成水泵、抽氣風(fēng)扇、加濕模塊等。

（2）輸入模塊的確定，如溫度傳感器、光纖傳感器、空氣和土壤濕度傳感器等。其目的是實(shí)時(shí)監(jiān)測植物生長環(huán)境，并將監(jiān)測所得數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示出來。

（3）控制模塊的確定，如機(jī)器人主板單片機(jī)、網(wǎng)絡(luò)控制模塊等。

2.設(shè)計(jì)模塊連接關(guān)系圖。

教師可以指導(dǎo)學(xué)生聚焦主要配置內(nèi)容，設(shè)計(jì)模塊連接關(guān)系圖，如圖1 所示。

圖1

3.制作小型智慧植物農(nóng)場。

教師指導(dǎo)學(xué)生完成模塊連接關(guān)系圖的設(shè)計(jì)之后，便可以讓學(xué)生自行完成智慧農(nóng)場的制作，制作完成后，通電運(yùn)行作品，不斷完善。成功的運(yùn)行過程如下：

（1）通電后，在LCD 屏上可以實(shí)時(shí)查看植物生長環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度等數(shù)據(jù)。

（2）濕度不足時(shí)，控制器會(huì)通過繼電器模塊打開加濕器。

（3）光照不足時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)打開燈光，模擬光照。

（4）空氣質(zhì)量變差時(shí)，自動(dòng)開啟換氣風(fēng)扇。

（5）植物缺水時(shí)，自動(dòng)控制水泵工作。

如上，教師以解決實(shí)際問題為出發(fā)點(diǎn)，讓學(xué)生設(shè)計(jì)智慧農(nóng)場，經(jīng)歷知與行的統(tǒng)一，持續(xù)深化對(duì)相關(guān)信息科技知識(shí)的理解及創(chuàng)新運(yùn)用，使學(xué)生的高階思維持續(xù)深化，生成信息科技實(shí)踐的智慧，達(dá)成了預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。

四、結(jié)語

綜上所述，在新課標(biāo)背景下，中小學(xué)信息科技課程應(yīng)該注重學(xué)生高階思維的培養(yǎng)，明確新課標(biāo)對(duì)中小學(xué)信息科技提出的新要求，促進(jìn)學(xué)生各項(xiàng)思維及能力的發(fā)展。中小學(xué)信息科技教師應(yīng)該結(jié)合教學(xué)內(nèi)容積極創(chuàng)新課程活動(dòng)，有效培養(yǎng)學(xué)生的高階思維。首先，在意識(shí)理念層面認(rèn)知高階思維的內(nèi)涵，明確培養(yǎng)學(xué)生高階思維的價(jià)值；其次，通過情境創(chuàng)設(shè)、任務(wù)設(shè)計(jì)及實(shí)踐問題的解決，實(shí)現(xiàn)學(xué)生高階思維的激活、延展及深化，讓高階思維的培養(yǎng)過程環(huán)環(huán)相扣、逐層遞進(jìn)，驅(qū)動(dòng)學(xué)生展開高質(zhì)量的信息科技學(xué)習(xí)活動(dòng)，讓信息科技教學(xué)返璞歸真，彰顯新課標(biāo)本質(zhì)。