大单元视角下探索信息技术课堂深度学习的范式

摘要：基于学生核心素养，大单元下的信息技术教学能够将知识点融合在各个子项目中，真正让学生立足实际，结果导向，实现课堂的深度学习。笔者以教科版模块一《数据与计算》中“算法与程序实现”内容为例，重构知识点架构，开展以“密码的秘密”为主题的大单元教学探索，旨在建立起大概念统领的大单元知识体系。学生在单元化项目式活动的开展中，实现深度学习，发展核心素养。

关键词：信息技术；大单元；深度学习

一、理论支撑：大单元教学和深度学习

（一）大单元教学

大单元教学的核心在于以学科的“大概念”为统领，围绕核心议题设计课程主线，提炼和重构更具普遍性和迁移性的知识。通过“大项目”、“大任务”或“大问题”将知识点串联起来，并进一步划分为不同层级的“子单元”和“子任务”。这些任务及其对应的学习活动相互关联，共同服务于一个核心主题或目标。学生在逐步完成子任务的过程中，通过实践不断积累知识与技能，最终构建起完整的知识体系。[]同时，在单元结束时，学生能够通过阶段性的反馈与评价，清晰地看到自己的学习成果，从而获得成就感，并激发自主学习的动力。

（二）深度学习

深度学习的概念最早可以追溯到20世纪40年代。1943年，Warren McCulloch和Walter Pitts提出了首个神经元数学模型，即M-P模型，这被认为是神经网络和深度学习的起点。随着基于Transformer架构的深度学习模型的兴起，如ChatGpt、OpenAI、Deepseek，我们逐渐关注学生在课堂上是否产生深度学习。从本质上来看，深度学习是一种主动的、探究式的、理解性的学习方式。它要求学习者掌握非结构化的深层知识，并能够进行批判性的高阶思维、主动的知识建构、有效的迁移应用以及真实问题的解决。[]

二、指向深度学习的信息技术大单元教学分析

开展大单元教学，实现深度学习，需要以课程核心素养为目标导向，聚焦于引领性的学习主题，将零散的课时知识点重构组合，设计具有挑战性的学习任务，开展持续的学习评价。

在这个过程中，教师不断地进行教学反思改进，同时也需要构建开放而真实的学习环境支撑。这是学生由“浅层学习”到“深度学习”，教师由“教书”到“育人”的过程。笔者以教科版必修一《数据与计算》教材为依据，设计“密码的秘密”为主题的大单元教学。

（一）教学目标设计：指向核心素养与深度学习

在大单元视角下，信息技术课堂的教学目标应超越单一知识点的掌握，指向学生核心素养的培养和深度学习的实现。密码是生活中必不可少的东西，小到个人，大到国家，影响着人们生活的方方面面。通过“密码”主题的教学，在信息学生不仅可以掌握密码学的基本知识技能、凯撒密码历史发展的知识（信息意识），还能培养信息安全意识和社会责任感（信息社会责任）。同时在组织教学内容和项目时，设计利用枚举算法寻找密码，通过凯撒密码学习对称加密算法，学生通过python或者模块化编程软件体验学习（数字化学习与创新），能够发展学生的计算思维。这对于他们在数字化时代中保护自身隐私、维护网络安全以及应对未来技术挑战具有重要意义。

（二） 教学内容整合：构建结构化知识体系

大单元教学强调知识的整体性和关联性。在信息技术课堂中，教师应以大概念为核心，将分散的知识点整合为结构化的知识体系。要求教师研读本学期相关教材的逻辑 与内容结构，厘清课程标准的相关要求，分析学生的认知准备与心理准备。[]例如，在“人工智能初步”大单元中，可以将机器学习、神经网络、自然语言处理等内容整合为一个完整的知识模块，帮助学生理解人工智能的基本原理和应用场景。这种整合不仅有助于学生形成系统化的知识网络，还能促进他们对知识的深度理解和迁移应用。

（三）教师角色转变：从知识传授者到学习引导者

在大单元视角下，教师的角色应从传统的知识传授者转变为学习引导者和促进者。教师需要通过设计学习任务、提供学习资源、引导学习反思等方式，支持学生的深度学习。例如，在“信息技术与社会”大单元中，教师可以引导学生通过文献阅读、案例分析等方式，探讨信息技术对社会的影响，从而培养他们的批判性思维和社会责任感。

在本大单元的项目中，教师通过学习单、微课课程等资源，为学生搭建脚手架，让学生在发现问题后主动学习建构，在合作中寻找解决问题的途径。教师则在课堂上辅助学生，讲解重难点。

三、指向深度学习的信息技术大单元教学设计

大概念教学定是以单元为单位，同时需要围绕核心素养支撑。深度学习强调学生的主动参与和知识建构。在大单元教学中，教师设计以问题为导向的学习活动，激发学生的探究兴趣。依据高中学段的课程标准要求，基于教材与学情，创设大单元任务，如图3所示。笔者以“密码的秘密”中子项目——“找回密码之枚举算法”为例，详细阐述项目开展。

（一）项目目标制定

通过“找回密码”子项目，能够掌握用计算机解决问题的基本方法，在项目的实践与探究过程中能够认识到问题解决种不同算法的效率，并理解解析算法和枚举算法，根据需要选用这种算法，以解决实际问题。

（二）活动探究

（1）创设情境，主题导入

结合实际生活，引出问题。登录账号需要密码，指纹人脸解锁已慢慢普及，但密码丢失也是时常会发生的事件。根据密码提示，可以尝试找回密码，导入课堂。

（2）界定问题，尝试描述

教师展示问题：

账号密码由3位数字组成。老师只记得是6开头，且这个数是18的倍数。

学生思考后，交流讨论，尝试用数学等方法解决问题，并尝试用自然语言描述算法。以问题为导向，促进学生主动建构。

（3）算法设计，新知探究

提取问题中的关键信息：三位数字、6开头、18的倍数，从已知条件推未知信息，引出枚举算法概念的同时介绍算法的具体含义。给学生以脚手架，尝试算法设计，如绘制流程图、使用伪代码表示等等。

（4）程序运行，理解代码

通过python代码编写调试运行程序，输出正确答案，帮助教师寻回密码。最后，通过教师发布的“学生登陆系统”小程序，尝试密码能否正确登录。通过展示学生作业，自然拓展延申枚举算法优化的方法，并通过破解密码实例展示，让学生深刻理解设置安全密码的必要性。

（三）项目评价

在本次大单元教学中，学生通过小组合作、实验探究等方式解决问题。这种学习活动不仅能够培养学生的批判性思维和问题解决能力，还能促进他们对知识的深度理解和应用。最后向学生发放评价表采用自评、小组评和教师评相结合的方式，确保评价的全面性和客观性，见表1。该项目课时最后在小程序中运行，代码具象化呈现，也是为引出下一课时计划内容做铺垫。

四、反思与结语

在开展大单元教学的过程中，为创设真实情境，教师可以大胆尝试使用技术工具，创设沉浸式学习环境。信息技术课堂本身具有技术优势，教师可以利用虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、编程工具、多种模拟器等技术手段，创设沉浸式的学习环境。技术工具的合理使用能够增强学生的学习体验，促进他们的深度学习。同时评价方式应从单一的结果性评价转向过程性与多元性评价。深度学习强调学生对知识的理解和应用，因此评价应关注学生的学习过程、思维发展和实践能力。

五、参考文献

[1] 张浩，吴秀娟.深度学习的内涵及认知理论基础探析[J].中国电化教育，2012，（10）：7-11.

[2] 崔允漷.如何开展指向学科核心素养的大单元设计[J].北京教育：普教版2019（02）：11-15.

[3] 崔允漷.学科核心素养呼唤大单元教学设计[J].上海教育科研，2019（4）：1.

本文是2024年度苏州高新区教育科学规划“十四五”一般课题（项目编号：SND-2024-YB-006）研究成果