《义务教育信息科技教学指南》实施的挑战与突破

2022年4月，教育部颁布了《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》以下简称“课标\"）。这是国家推进新时代教育目标和育人模式变革的重要举措。2024年，《义务教育信息科技教学指南》（以下简称“教学指南”）及配套资源发布。作为信息科技课程实施的基准性参考依据，教学指南为教师提供了更为具体的单元规划、目标指引、活动指引和教学指导，标志着信息科技课程的实施进人了新阶段。一、教学指南实施的现实挑战教学指南作为衔接课标与教学的桥梁，作为“正式的课程”与“运作的课程”之间的载体，在实施时，教师常常面临以下三重挑战。（一）关联性建构的表层化教师虽然能从教学指南的具体内容中对照和反观课标，建立二者之间的关联，但是也常常会陷人“碎片化关联”以及“无效关联”的困境。具体而言，他们可能停留于对教学指南具体内容与课标的文本联系，局限于具体知识点之间的分解、细化和对应，即便建立了能力关联矩阵，也仍然只是在“文本”层面进行关联。这种“只见树木不见森林”的关联方式并不能触及教育教学的实质，而且这种关联不能转化为实际的教学行为，导致教学指南与课堂的联系浮于表面。（二）螺旋上升逻辑的模糊性逻辑主线的设计是课标的重要举措。它既凝练了学科核心概念，又体现了学生认知的进阶性，犹如课程的“筋骨”贯穿所有内容和学段，其重要性不言而喻。但是，螺旋上升带来的部分学习内容相似性问题，对教师把握难度与深度带来一定的困扰。例如，课标对小学生的要求是能够“根据学习、生活中的任务情境，使用恰当的在线平台获取文本、图片、音频与视频等资源，设计、创作简单作品”，而对初中生的要求提升为“能够根据学习和交流的需要，使用互联网搜索、遴选、管理并贡献有价值的数据和资源，能够创建具有特色的作品”。虽然学习水平有提升，具体学习内容有差异，然而在教学实施中，“简单作品”与“特色作品”的差异、“获取资源”与“搜索、遴选、管理并贡献有价值的数据与资源”之间的提升，常常是边界模糊的。小学生也有自我表达和呈现个人特色的愿望，初中生的作品也往往比较简单。教师因此困惑于如何把握不同学段的深度递进逻辑，同时也提出了更深层次的疑问：螺旋上升的究竟是什么，螺旋上升的根据又是什么？（三）学科实践经验的欠缺课标将实践育人的作用在课程实施中放至重要地位，当前信息科技学科实践存在两类问题。一是实验教学的学科性不强。学科实践要有“学科性”，离开学科，实践就会失去内涵和焦点。部分实验设计与学生常规活动（如讨论、作品创作等）的界限模糊，缺乏学科特点。此外，部分实验的特征不明显，实验关键环节也往往不够清晰完整，学生实验探究的动力不足。二是原型搭建的有序性欠佳。原型搭建常见于六年级和八年级，具有软件硬件一体化的复杂性、实体操作的综合性、成果应用场景的真实性等特点。由于原型搭建的过程与方法与实验有一些差异，因此笔者将它单独归为一类。在教学中，原型搭建较复杂（如特定功能的物联网系统），设备多且调试困难，缺乏系统化流程引导，学生动手与动脑的协调不足，这些问题均会导致原型搭建的成功率不高。二、分析策略：构建多层次指南分析框架教师要通过多次“具体化一抽象化”双向互动，把课标、教学指南、教学作为一个整体分析，以避免碎片化和无法转化为具体实践的难题。（一）解构螺旋上升的进阶逻辑事物的发展和人类的认识是由低级到高级、从简单到复杂的过程。这一过程并非直线而是螺旋上升的，即围绕一个中心点既向外扩展又向上延伸。在教育学领域，“螺旋上升”强调经由教学设计支持学生的持续发展。螺旋上升本身隐含了重复性，即一些课程內容不可避免地出现重复。例如，各学段的学生都需要适应在线学习与生活，所以这个主题的学习内容必然在不同学段重复出现。问题的关键在于：我们不是要彻底消除重复，而是要消除那些没有必要的“重复训练”、没有区分度的“重复上升”，倡导基于经验和能力提升的“更高层次进步”。因此，教学指南中的具体内容解读要围绕逻辑主线，聚焦核心概念的循环和深化。例如，同一主题在不同学段的复现应体现“经验扩展一能力升级一思维深化”的梯度。以“在线学习”为例，三年级侧重体验在线学习的便利性，七年级则转向思考互联网给学习带来的变革，思辨其局限性。教师需聚焦“进阶本质”，剔除无意义重复，设计“每轮复现必有新维度”的教学路径。（二）建构指南与教法的深层联系螺旋上升并非唯一的模式，温·哈伦（WynneHarlen）认为有三种不同的大概念进展方式[1]。一种方式为“爬梯子模式”：概念进展的方式类似爬梯子的过程，前一步完成以后才能进人下一步，具有线性递进的特点。这种模式的缺点是只有达到楼梯的顶端才会处于“明白的状态”，而对于处在过程中的学生来说，一步一步攀登的目标并非清晰可见。另一种观点认为进展是横向的，而不是纵向的，较大的概念是从较小的概念逐步扩展而形成的，并不需要以步进的方式展开。基于这个观念的方式称为“拼图模式”。还有一种方式是“训练模式”。在这种模式下，学习就像训练马拉松赛跑，跑完全程的能力是逐渐建立的：先跑一小段距离，然后逐渐跑更长的距离。螺旋上升与这种模式类似：过一段时间后，学生重复学习概念，以期每一次的回顾都能更为深人。但是这种方式带来的问题和“爬梯子模式”一样。可见，三种模式都各自具有优点和缺点。教学指南的单元规划综合运用了以上三种模式。以《义务教育信息科技教学指南过程与控制六年级全一册》为例，前四个单元从身边的设备出发，学习连续量与开关量、逻辑运算、开环与闭环、系统与模块等内容，学习过程像“爬梯子”。教法设计要注意规避“爬梯子”的缺点。学生可能局限于那些支持他们概念的实证，忽视相反的证据，从而固守在原有的概念上，缺乏换一种方式思考的能力。因此，前四个单元有很多观察和对比活动。随后的三个单元分别以“智能种植”“电梯运行”“汽车中的小奥秘”为主题。每个单元可视为一个独立的项目，单元之间更具螺旋上升的特点，既有知识的重复运用，又有控制系统分析与搭建经验的丰富和实践能力的提升。因此，教法设计要注意让学生掌握运用更广的概念，把重点放在扩展其经验方面，让他们通过实践强化知识应用。最后一个单元是“自主可控与安全”。虽然前面七个单元都渗透了“安全”和“自主可控”，但是学生在不同背景下遇到的同一种现象时会形成不同的概念。这里的大概念进展类似“拼图模式”。教法设计的关键在于要帮助学生将不同的概念联系在一起，形成更完整的概念。因此，通过对教学指南的多元视角分析，教师可以让它与课堂的联结更深入，从而转化为实际的教学行为。三、实施策略：以问题解决促进学科实践卡尔·波普尔（KarlPopper）认为，科学应该被看成从问题到问题的进步，随着这种进步，问题的深度不断增加。这对教学方法有明确的指导意义：学生的学习并非不停地从一个概念到另一个概念，而是从问题开始，通过探究与积极创造获得素养提升。这个过程离不开学科实践。学科实践是专业的实践，强调真实情境中的问题解决[2。因此，我们要加强对学科实践的探索。（一）强化实验的学科特征信息科技学科的实验，是对人工构造的数字世界进行探究。而这个数字世界有多样的法则，例如，网络协议就是一个“大家族”，具体到某个应用场景或信息系统，它通常是不确定的，并且随着需求的变化而变化。因此，信息科技的学科特点需要在实验中有所体现。尽管不同学科对实验的分类不同，但是手脑结合、注重推理、假设、证据、结论等实验要求是一致的。这些要求同样应在信息科技学科中体现。要提高实验教学的品质，需要在以下两个方面加强研究。一是要强化实验的规范性。与天真的想象、粗糙的观点或浅层次的思考相比，学科知识来自精心设计、反复验证、谨慎探究的过程。具有数字素养与技能的学生，应该考虑的是证据的形式、确认的标准以及各种技能，它们使得我们的知识坚实可靠。教学指南提供了实验的基本要素以保证规范性。例如，网络协议中的实验包括了实验目标、实验资源、实验过程、实验工具、实验结果以及实验结论。二是要根据需要，增加“假设一验证”等实验环节，避免与常规操作混淆，引导学生观察、思考、记录、分析以及得出结论。例如，在“电梯超载报警”实验中，教师可先引导学生质疑“电梯中标准的载重是否为报警阈值”，再引导他们利用砝码、主控板、传感器等实验素材，模拟电梯超载的场景。通过多组实验数据的对比，学生可以得出实验结论。教师要明确实验教学的流程，细化实验步骤，让学生从“不知道”到“想知道”，从“不确定”到“假想猜测”，再到实践与验证。在整个实验过程中，学生的体验应该是明确的，即他们应清楚地理解学习这个问题的重要性；学生的理解应该是整体化的，即他们应通过新旧知识的联系来丰富和拓展自己的认识。这样的实验教学有助于培养学生的基于证据的推理能力。（二）有序推进软件硬件一体化原型搭建信息科技学科具有高度的实践性与创造性。原型搭建是对学科核心概念和基本原理的实践建构，要让学生像工程师和科学家那样经历实实在在的、真实的问题解决过程。它与实验既有相似之处，也存在差异。实验更注重原理探究和规律发现，而原型搭建则更多体现在物化成果上。实验可能只需要软件，而原型搭建常常是软硬件一体化的综合实践。原型搭建既有对原理的探究，也有对原型功能的运作和展示。面向真实世界的原型搭建，注重成果具有一定的实用价值。而实验未必直接具有实用性。教学指南对“原型”“简易系统”进行了界定，意在聚焦关键要素和核心功能，控制难度和复杂度。原型搭建类的活动，例如，制作蓝牙翻页笔、设计远程门铃系统等，需要用到主控板、蓝牙模块、传感器等物联实验设备。教师必须考虑实验设备的选型，应对不同实验设备的参数和功能不一致带来的挑战。此外，教师还需要考虑到原型搭建项目的周期长，实践过程的影响因素多、个别指导难导致失败概率大等问题。开展原型搭建活动整体上遵循“场景分析一模块设计一整体设计一优化迭代”的过程。在具体实施中，教师需要注重模块化分解、流程化管理以及真实性导向，以提高原型搭建的有序性。一是模块化分解。教师要在分析应用场景的基础上，明确工作环节、功能需求和模块划分。对于复杂的系统，教师可以引导学生先实现每个模块的功能，再将所有模块集成在一起。每个模块往往需要经历采集数据、传输与存储数据、分析处理数据、反馈与控制等环节。二是设计合理的流程。教师需要规范实验素材的发放次序、示范硬件连接的方法、指导软件与硬件的综合测试方法。另外，教师还需适时开展原理的教学、提醒学生安全操作要点，避免材料混乱与损坏、搭建流程无序等问题。三是真实性导向。教师应指导学生关注成果的实用性，体现从设计到原型的完整思维，而非仅仅停留在搭建或演示层面，并且需要引导他们对科技向善的思考。四、提升策略：用技术促进指南实施技术赋能已成为推动教学指南落地实施的关键要素。当前教学指南在实践层面面临三天挑战：一是传统实验教学受限于硬件条件难以展开，二是学生实践的个性化指导需求与班级整体教学之间存在矛盾，三是课堂教学评价滞后与反馈闭环缺失。当前很多学习平台支持虚实融合降低实践门槛，借助交互式工具重构互动范式，提供数据分析促进实时反馈。这些功能共同构成“环境一过程一结果”的完整改进链条，具体如下。（一）虚实结合，提高实施效率教师可采用虚实融合的递进式教学模式，首先通过虚拟仿真软件开展实验探究和原型搭建，降低操作门槛，继而将虚拟环境中的探究经验迁移至实体硬件操作，也可以把虚拟环境中的程序代码传输或部署到硬件中，实现知识的内化与拓展。这种“虚拟验证一实体强化”的方式，既能提高教学效率，又能通过具身操作激发学生的兴趣。（二）交互式学习工具的创新应用，增强探究兴趣以上海市中小学数字教学系统为例，它集成的多模态AI助手可支持教师开发各类交互式学习工具。例如，图像识别AI交互工具可辅助学生实验操作；智能对话AI工具可以实现个性化答疑，增强学生探究兴趣。（三）智能化的评价资源推送，实现教学评一体化以人教信息科技数字资源平台为例，教师可以利用AI生成试题功能，根据试题类型与难度，生成与教学内容高度相关的测试题。这不