新课标背景下中小学信息科技教学中高阶思维培养路径

焦沫

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》明确指出，信息科技课程的性质是以数字形式表达的信息及其应用中的科学原理、思维方法、处理过程和工程实现，明晰了核心素养的内涵为信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任四个方面。其中计算思维是学生解决问题中抽象、分解、建模、算法设计等思维活动，这些都是发生在较高认知水平层次上的心智活动或认知活动，是学生发展高阶思维的重要基础。因而中小学信息科技教师在教学中要聚焦新课标创新教学活动，让学生在实践探究中逐层深化思维认知，实现高阶思维的培养。基于此，本文首先阐述了高阶思维的内涵，其次分析了新课标背景下中小学信息科技教学中高阶思维的培养价值，最后论述了新课标背景下中小学信息科技教学中高阶思维的培养路径，旨在让中小学信息科技课程教学更科学、合理，能够支撑学生达成核心素养的培育。

一、高阶思维的基本概述

“高阶思维”是学生在解决复杂问题的过程中所产生的一种高层次认知实践活动，是学生解决此类复杂问题的必备条件，也是培养社会创新型人才的需要。它所表现出来的认知结构层级复杂程度较高、结构性较强，使学生在对相关信息进行理解、分析与评判时，实现知识结构的掌握及认知能力的提升，更符合学生学习规律和成长需求。

从解决问题的对象来看，复杂问题基本涵盖丰富的情境信息，这种情境往往很容易引发学生认知层面的冲突，这种认知冲突恰恰是高阶思维生成的重要前提；从发生的过程来看，学生高阶思维的生成过程往往将经历质疑辨析、推理判断等过程；从认知层次来看，高阶思维是分析、评价、创造等认知目标为主的活动；从能力结构来看，高阶思维需要具备分析性、创造性及实践性。

结合高阶思维的内涵可以明确，中小学信息科技课程中培养高阶思维显得尤为重要，它与信息科技核心素养相得益彰。比如，计算思维突破了原有计算机科学领域的诸多局限，融合了多学科知识，让学生以人工智能技术的运用为基础，发展计算、感知等综合能力，最大限度地挖掘多元思维潜能。而这样一个过程与学生的高阶思维发展过程相适宜，有利于促进知识创生，实现复杂问题的有效解决。

二、新课标背景下中小学信息科技教学中高阶思维的培养价值

（一）有利于拓宽学生思维

中小学信息科技教学中培养学生的高阶思维能够有效拓宽学生的思维视角。教师在教学中将聚焦所教学的内容，整合与之相关的教学资源，让学生形成学习研究的共同体。学生在相应知识点及问题解决中综合应用所学知识，打破学科知识、单元知识间的壁垒，使思维视角更广阔，拓展发现新的知识学习领域，创造性地解读所学知识，大幅提升他们的综合学习能力。这样一来，学生便将以丰富的思维视角支撑自身运用多种手段，在教师的引导下，发现学科知识的独特规律，挖掘自身的学习潜能，极大地提升学习效能。

（二）有利于实现课程知行合一

高阶思维在中小学信息科技教学中的培养能够实现课程的知行合一。教师聚焦新课标视角所展开的信息科技教学不仅是简单地引领学生学习、应用技术手段，而是以“科学研究”為教学重点，实现教学理念的创新以及实践应用的推广，让学生实现理论技术与实践的同向而行。在具体教学中，教师依据教学内容，致力于创设激活学生高阶思维的教学情境，而后通过任务延展学生的高阶思维，通过实践操作持续深化学生的高阶思维，让学生能够将自己所学的理论知识转化为实践成果，让知识的学习与实践应用相得益彰。这样便能够构建教育新生态，让学生基于原有的理论认知基础实现课程学习模式的创新及优化，让学生的学习富有生机与活力，彰显思维特性。

（三）有利于实现学习逐层深化

教师聚焦新课标，在信息科技教学中培养学生的高阶思维，有利于实现学生的学习逐层深化。学生从最开始的浅层次应用，即理解相应的知识点、阅读相应的学习资源，完成对所学知识的初级认知，逐渐过渡到中层次应用环节，更加凸显学生将自身所学知识的外显，最终过渡到较深层次的应用，也就是凸显学生在特定情境中各项能力、知识及素养的结合。根据问题解决的需要，完成问题解决方式的思考，依据各项资源的综合应用，持续增强知识应用效能。学生经历浅层、中层及深层逐层递进的学习环节，就能让学习活动逐渐深化，思维从低阶转向高阶，从而拥有更广阔的发展空间。

三、新课标背景下中小学信息科技教学中高阶思维培养路径

（一）以情境激活学生高阶思维

情境是激发学生学习信息科技的重要载体与媒介，能够引领学生的思维逐渐深化，触动高阶思维，让高阶思维有效生长。因而教师有必要结合教学内容创设多元教学情境，激励学生在特定的情境中产生探究信息科技知识的内在心理需求。在情境创设中，教师可以设计一些开放性和挑战性的内容，以触发学生认知心理冲突为导向，使学生能够在已有信息科技经验与新知识学习之间建立一种联系，从而达到高质量学习与实践操作的目的，实现高阶思维的有效培养。

以苏科版七年级信息科技教材为例，在教学《演示文稿设计制作》时，教师便可以依据本节知识要点创设多元教学情境，引领学生主动投入课程实践。本课的教学目标是让学生通过实践操作的方式设计并制作演示文稿，具有开放性、实践性特征。在情境创设中，教师需要深度思考相关问题，创设能够调动学生内驱力的教学情境。对此，教师可以创设以下情境。

1.生活化情境。

教师可以根据演示文稿设计制作过程，为学生创设一个解决实际问题的大情境，使学生循着生活经验主动参与演示文稿的设计与制作过程。比如，以“家乡的美食”为主题，为学生设计这样一个富有生活气息的情境：我校准备开展以“家乡的美食”为主题的演讲比赛，这次比赛的要求是制作一个精美的演示文稿辅助我们的讲演，让演讲过程个性十足，请同学们结合教材82页，找一找制作演示文稿的一般流程，思考并讨论自己认为比较重要的点。

2.问题式情境。

问题式情境的创设有着更强的导向性，让学生基于生活化大情境实操基础，展开更加富有针对性的实践操作。对此，教师可以结合具体的教学内容，为学生设计环环相扣的问题链，促进学生思考，持续激活高阶思维。比如，教师可以结合演示文稿设计制作步骤，为学生设计以下问题：

（1）如何设置文字的背景效果呢？

（2）如何设置文本框的填充效果呢？

（3）如何绘制“视觉化”图片呢？

（4）如何插入图表呢？

（5）如何插入“WPS表格”呢？

如上，教师聚焦教学内容，为学生设计了环环相扣的问题链。学生将在问题式情境的引领中激活设计与制作演示文稿的思维，自主思考、合作交流，为后续高阶思维的发展奠定基础。

（二）以任务延展学生高阶思维

任务的科学设计将细化教学全过程，延展学生的高阶思维。教师要统整全局，以核心任务引领学生完成实践探究，驱动他们调整、扩充、丰富、创新，不断挖掘学科思维能力，增强对知识的研究效能。高阶思维往往指向一些劣构性任务的解决，劣构性任务指的是在真实环境下的复杂任务。教师要引领学生把握知识脉络，实现相关知识和技能的迁移以及问题的有效解决，从而实现高阶思维的延展。

以苏科版六年级信息科技教材为例，在教学《机器人沿线行走》时，本课是“机器人基础”模块中难度较大的一课，综合性较强，需要学生综合使用传感器、电机等知识，更加彰显学生学习的综合性。在具体教学中，教师要通过任务设计的方式引领学生合作实践，于任务解决中实现各项知识与技能的运用。在课堂开始阶段，教师可以为学生播放“机器人沿线走比赛”的视频，积累感性经验，直观感受机器人沿线走的过程，明确任务活动的结果。然后教师可以让学生结合所学知识，分析机器人沿线走一共有几种情况，而后搭建基础程序。在教师的引领下，学生明确机器人沿线走一共有五种情况。教师便可以为学生设计以下任务：

任务一：搭建程序

教师指导学生搭建机器人沿线行走的程序：新建一个程序——自定义两个变量black和max，完成程序初始化操作——设置灰度传感器，完成灰度传感器的设置操作。

任务二：机器人在黑线上

教师指导学生搭建“机器人完全在线上时的程序”：添加一个“单分支”控件，设置其属性为“条件一：灰度传感器（1通道）的值≤black”与“条件二：灰度传感器（2通道）的值≤black”——在“单分支”控件中添加一个“直流电机”控件，设置相应值。

任务三：机器人偏左

教师指导学生思考当机器人左偏时，传感器会读到怎样的灰度值。学生在交流讨论中明确机器人向左偏时，左边的传感器就在地图上的白色区域，右边的传感器还是在黑色的轨迹线上，随即根据这一结论设计相应的程序。

任务四：机器人偏右

教师指导学生在任务三的基础上，自主设计机器人偏右的程序。

任务五：机器人完全左偏

任务三、任务四设计的程序机器人还有一半是在轨迹线上的，基于前面任务实践基础，教师可以让学生思考机器人完全脱离轨迹线时传感器所读的灰度值是多少。学生将对比前面实践操作的经验，明确机器人完全偏左时左右两边的传感器都在白色区域上，max=0。在有了这样的认知之后，便可以完成机器人完全左偏的程序设计。

任务六：机器人完全右偏

教师可以让学生在任务五的基础上，自主设计机器人完全右偏的程序。

如上，教师根据本节知识内容综合設计了六个任务，任务间是层层递进的关系，学生完成任务的过程是“由扶到放”的过程，将在多元任务的完成过程中持续深化思维，获得更深层的实践体验，实现了高阶思维的延展。

（三）以实践深化学生高阶思维

在培养学生高阶思维的过程中，教师应该致力于开拓“实践性”的信息科技应用场域，引领学生将相关的信息科技知识与技能进行综合应用，连接现实生活中相关问题的解决，充分体现信息科技学科的综合性、开放性和体验性。学生在实践应用过程中，也将充分感知信息科技学科的功能、作用及意义，学会更有效度地解决问题，经历分析、判断、理解等过程，这样便将实现高阶思维的持续深化，统整各项能力及素养的生成。

以苏科版九年级信息科技教材为例，在教学《智能农植园》时，教师便可以链接现实生活中的“机械耕种”情境，先利用微课为学生呈现传统农业生产和人工农业生产的内容，让学生明白技术赋能的农场更符合当代社会发展的大趋势。随即教师可以为学生设计一个实践性问题：我们在外出旅行时，如何实现对家中植物的自动化控制，以安心外出呢？为此，教师可以组建“创客”团队，让学生结合机器人技术及物联网技术，延伸至智慧农业领域，以“设计一套小型智慧植物农场”为主题，具体实践操作过程如下。

1.确定主要配置。

（1）输出模块的确定，如集成水泵、抽气风扇、加湿模块等。

（2）输入模块的确定，如温度传感器、光纤传感器、空气和土壤湿度传感器等。其目的是实时监测植物生长环境，并将监测所得数据实时显示出来。

（3）控制模块的确定，如机器人主板单片机、网络控制模块等。

2.设计模块连接关系图。

教师可以指导学生聚焦主要配置内容，设计模块连接关系图，如图1所示。

3.制作小型智慧植物农场。

教师指导学生完成模块连接关系图的设计之后，便可以让学生自行完成智慧农场的制作，制作完成后，通电运行作品，不断完善。成功的运行过程如下：

（1）通电后，在LCD屏上可以实时查看植物生长环境参数，如温度、湿度等数据。

（2）湿度不足时，控制器会通过继电器模块打开加湿器。

（3）光照不足时，系统自动打开灯光，模拟光照。

（4）空气质量变差时，自动开启换气风扇。

（5）植物缺水时，自动控制水泵工作。

如上，教师以解决实际问题为出发点，让学生设计智慧农场，经历知与行的统一，持续深化对相关信息科技知识的理解及创新运用，使学生的高阶思维持续深化，生成信息科技实践的智慧，达成了预期的教学目标。

四、结语

综上所述，在新课标背景下，中小学信息科技课程应该注重学生高阶思维的培养，明确新课标对中小学信息科技提出的新要求，促进学生各项思维及能力的发展。中小学信息科技教师应该结合教学内容积极创新课程活动，有效培养学生的高阶思维。首先，在意识理念层面认知高阶思维的内涵，明确培养学生高阶思维的价值；其次，通过情境创设、任务设计及实践问题的解决，实现学生高阶思维的激活、延展及深化，让高阶思维的培养过程环环相扣、逐层递进，驱动学生展开高质量的信息科技学习活动，让信息科技教学返璞归真，彰显新课标本质。