基于问题解决的小学信息技术教材画图单元再设计

郝进峰 齐静

摘要：皮亚杰的发生认识理论强调了知识与思维的内在一致性，而三层目标结构将“问题解决层”作为知识与思维之间的补充，强调了知识的发生过程。作者从设计者的角度，立足“问题解决层”，重新对小学信息技术画图单元进行深入剖析，通过“问题解决层”上承下达、内外融通的方式，实现画图单元的重新设计架构，呈现了一个全新画图单元课程模型样态。

关键词：问题解决；核心素养；发生认识论；知识；思维

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2023）10-0029-04

重识

2022年新一轮课程改革着重强调了“重视在教学中培养学生的思维能力”，信息技术更名信息科技更是强调了信息从“知识技能”到“思维能力”的方向转换。在信息科技新教材未出台、旧教材未退场的背景下，现阶段信息技术教学要从旧教材中汲取新课标的精神，在学生思维能力发展上呈现出新课程的味道。

1.皮亚杰发生认识论思想引领

皮亚杰的发生认识理论认为：知识与思维是内在一致的，思维以知识为基础，知识是思维的结果。在思维过程结束后，新的知识结构得以建立，思维与知识相互影响、相互促进。[1]它厘清了知识和思维的关系，强调知识的“发生”，触及结构不断上升的抽象过程上达思维。

2.学科核心素养三层架构理论补充

知识与思维之间需要建立一个双向互通的通道，它既要能解释知识上达思维的过程，又能将思维（学科中强调的是学科核心素养）下达知识层面，以建立新的知识结构来实现知识与思维的一致发展。于微观的实际教学而言“过程”的研究才是核心，在国内这一研究较为典型的是南京师范大学李艺教授团队给出的“学科核心素养三层架构理论”。

三层结构模型将宏观学科素养目标描述模型与微观教学目标相匹配，提出了“知识—问题解决—思维”的思维教育分层学科教学目标模型。[2]它将知识对应学科知识层，思维对应学科思维层，发生的过程则归为问题解决层，并将问题解决也作为教学目标的模块来阐述，不仅延续上承下启的作用，还有自己独立存在的模块结构价值。

将“问题解决”的过程放置于教学目标中，对于教學者而言，它让设计“过程”有了全新的视界，对发生在学习者内部的知识与思维发生过程准确把握，更有效地开展教学[3]，也让学习者有了自主形成“矛盾冲突”（即问题）并解决问题的过程，提高学习者的问题解决能力，真正实现深度学习。最关键的是它让课程设计者能重新审视课程建设，将“过程要素”作为知识结构进行指导和设计，对“问题解决”这个知识发生的过程有着更具体的指导。

重思

笔者在东部沿海某省—西部某省两地教育帮扶过程中，将小学信息技术教材“画图单元”作为三层架构理论实践应用案例进行研究。从知识到思维的内在一致性出发实现单元重构，需要充分照顾到三个层面：一是要能搭建相对精确的承接学科核心素养落实的知识框架体系，能让思维精确下达；二是继续以知识为基础，设计教材向上升级，不断向思维靠拢；三是要将“问题解决”作为重点，进行内外关联、上承下启，最终实现统整。

1.自上而下，以学科素养为核心，进行整体架构

这里说的上和下，是分层教学目标分层的上下，自上而下是“学科思维→问题解决→学科知识”，而自下而上则相反。

从学科思维到问题解决再到学科知识，依托信息学科核心素养（信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任），将涉及画图单元知识的思维结构下达于学科知识层过程中“问题解决层”的设计思考：

①观察、理解、对比、关联：从体验画图的软件功能开始，观察软件界面及控件、工具，形成初步使用数字软件的兴趣与意识，随着学习探究能力的升级，在不同软件间形成对比关联，理解数字化软件在学习和社会发展中的作用与价值，其间学生对信息的敏感度和对信息价值的判断力也能得到提升。

②合作、探究、凝练、创新：将画图软件作为简易数字化平台，开展自主性学习和合作学习，如将教材基础单元内容以图片格式导入画图软件，通过涂画等操作，对知识进行更有效的识记和巩固，指法的应用、键盘特殊键的记忆，各种功能键的使用，都可以在圈圈画画中得到强化。用新颖的视角进行探究学习，主动探索新知识和新技能，并保存、展示、交流自己的简单数字作品，以此为高阶思维结构，为高年段数字化学习与创新实践凝练创意、设计作品打下基础。

③抽象、分解、建模、设计：通过画图软件的涂色功能进行四色猜想的验证体验，数学平铺与镶嵌的图形试验等活动，在解决这些模拟问题的过程中有意识地将问题分解成若干小问题并逐一解决，尝试在模拟、仿真、验证解决问题的过程中进行反思和调整，并将这样的解决问题方案优化、迁移运用到其他问题的解决中。

④规范、准则、修养、价值：除了信息科技的核心素养，整个人的素养也可以存在于课程架构中。既然单元内容是画图，那么创意绘图必然应该包含艺术素养，欣赏能力、色彩搭配能力、构图能力等，这一系列跨越学科的多点思维结构，数字化社会所涉 及的文化修养、道德规范与准则、自律的言行、健康的价值观等都应该在“问题解决层”的架构中充分考虑。

画图单元在这样的理念下进行再设计，它的画图功能势必会减弱，但核心素养的达成就会更加显性和直接，具象于画图单元的思维结构下达于学科知识层过程中“问题解决层”的设计思考在逻辑上更为清晰，但在重构过程中，教师需要思考核心素养在小学信息科技学段到底要体现到什么程度，思维结构以怎样的形式体现更为合理，这些都需要设计者给出明确的课程指导意见。

2.自下而上，以单元知识为基础，内容结构升级

从学科知识到问题解决再到学科思维，有了核心素养落实的方向指引，再自知识而上达思维的“问题解决层”中设计重构教材就显得更有针对性。将画图单元知识点打散，按皮亚杰的发生认识论的理解去重新整理区分，可以分为两大类。

（1）以基础知识技能为基础，划分为初识软件板块和图像处理技能板块

①初识软件板块。侧重软件打开关闭、文件打开保存、界面初识、软件简单应用等功能，最终形成整个软件初识课的知识框架。

②图像处理技能板块。可以从画图开始，渐次提升至美图秀秀，对图像进行编辑和调整。除了绘图本身，这部分可以预留与艺术、数学等学科融合的通道。

（2）倾向于有生长点的思维提升，划分为工具使用板块和数字平台功能板块

①工具使用板块。画图软件中的工具分成三类，一类直接可见，一类需要点开下拉列表或其他才能显示，还有一类是隐藏工具，需要激活才能使用。从简单软件到复杂软件，存在的最大问题往往是不会找工具，因此这部分教学更侧重信息意识的提升。例如，“填充”工具是灰色的，需要用形状工具去激活；激活粘贴功能，需要激活复制或剪切功能。

②数字平台功能板块。画图具有最简易的数字平台功能，信息基础模块等知识点可以通过画图这个数字平台进行教授、巩固和内化。

这两个板块依托最基础的知识，但又在知识通达思维的过程中形成了思维结构，这种思维结构依附的知识点又形成高一层的知识结构，渐渐靠近思维。板块与板块间既有独立的功能价值，又相互包含，它们其实是画图软件功能的几种理解，将之梳理归纳才能将“问题设计”逐层提升，“提出问题—解决问题”的思维正是“问题解决层”的核心思考。

3.上承下启，融成整体，以跨单元跨学科知识衔接进行思维关联

将画图单元知识重新梳理和归纳，形成新的理解。但在具体教学设计中，这几个板块都是以画图软件教学作为基础知识生长点，因此必须通过“问题解决层”将它们融成整体。

①内部融通，单元衔接可见。根据比格斯的SOLO思维水平分类理论[4]，笔者从单点结构深入，抽象出可以在后续学习中持续使用的思维结构，用于以后单元的教学。例如，在学习画图软件后，从四年级的WPS软件开始又要多次学到；同样，“复制粘贴”在画图中仅涉及图块的复制和图形的复制两部分，但在之后的学习中，可以延续到WPS文字和文本的复制、文件和文件夹的复制；绘图工具应用在五年级图形化编程模块单元也有相关应用的延伸……这样的知识结构是逐级提升的，明确了单元知识间的关系，让单元衔接可见，抽象出的思维结构就能提升知识结构的高度。

②内外融通，学科融合。除了学科内，还可以通过拓展，关联更多的方向，形成多点思维结构。图画需要艺术美，四年级WPS作品中也需要作品表现力，但却缺乏“如何美”的指导，美术中的色彩搭配，是否可以尝试在“涂色”内容中进行融合，在“复制粘贴”内容中实现图形拼搭和整体设计思维雏形，列举美的几种常规形态（如对称美），让学生有审美上的提升，在这样的多点思维结构影响下，高阶思维能得到更好的提升。图形处理技能中的复制粘贴翻转旋转，也可以与三年级数学“平移旋转对称”相对应，加强之后还能与四年级数学的“图形密铺”形成关联。

③上下融通，归于问题设计。知识与思维是知识发生过程的两个侧面，知识的发生因思维的发生导致知识结构的发生。[5]在思维与知识保持一致的过程中，问题解决层起到了决定性的作用。将学科知识层、学科思维层通过自身上承下启、内融外接，最终实现板块的整体化，学科思维有了更高的承接平台，最终形成关联思维结构。

重构

通过皮亚杰的认知论到核心素养三层架构的理論分析，再聚焦到“问题解决层”进行承上启下且内外融通的设计架构，笔者搭建了基于“学科知识层”的初识软件、图像处理、工具使用、数字平台应用四大基础板块：初识软件板块侧重画图软件模块学习，初步形成软件初识课框架；图像处理板块逐步完善图像处理的功能；工具使用板块强调工具的查找使用和分类关联等软件操作能力；数字平台应用板块强调画图中简易的数字平台功能。

笔者在“学科思维层”设计了基于信息意识、数字化学习、计算思维、综合素养四大学科素养能力点的画图单元具体思维结构：以观察、理解、对比、关联为特征的信息意识点突出软件初学习的信息价值认知，形成信息迁移能力；以合作、探究、凝练、创新为特征的数字学习点突出画图软件最基础的数字平台功能；以抽象、分解、建模、设计为特征的计算思维点突出画图应用中涉及的分解、建模等计算思维活动；以规范、准则、修养、价值为特征的综合素养点在本单元中主要突出画图软件欣赏能力、色彩搭配、构图能力等艺术素养，也包含数学思维能力等其他非信息科技素养。最终通过“问题解决层”来打乱重构、归纳整理，重新设计出了相对完整的单元框架（如上表）。

这样的重构，不仅完成了原教材的重要知识点教学，还打通了信息科技课程内外衔接和融合的通道，为深入进行跨学科融合课程研究提供可能。突出核心素养三层架构理论中最核心的“问题解决层”设计，以此为基准选择合适的内容来承载学科思维，关注知识结构的迭代升级和思维结构的不断深化，呈现出一个全新的画图单元课程模型样态。

结语

笔者通过对皮亚杰发生认识理论的理解，运用三层结构模型，对画图单元教材设计进行了全新的思考，对“问题解决层”的设计架构进行了全方向的分析和规划。从教材设计者角度对知识的发生过程进行了关注和具体思考，希望能给信息科技教学者以新的启示。

皮亚杰指出：“所有科学（指‘知识或‘真理），包括高度发展了的科学，都是以处于不断发展之中为其特征的……简言之，任何一门科学都总还是不完善的，经常处于建构的过程之中。”[6]因此，信息科技课程需要顺应时代的发展，现在探讨画图单元存在与否或许毫无意义，但这种从设计角度去理解教材的思路，应该能带给教育工作者新的思考。

参考文献：

[1]张刚要，李艺.论皮亚杰发生认识论的“哲学性”[J].电化教育研究，2019（08）：15-21.

[2]李艺，钟柏昌.谈“核心素养”[J].教育研究，2015（09）：17-23．

[3][5][6]白倩，冯友梅，沈书生，等.重识与重估：皮亚杰发生建构论及其视野中的学习理论[J].华东师范大学学报：教育科学版，2020，38（03）：11.

[4]JohnB.Biggs，KevinF.Collis.学习质量评价：SOLO分类理论[M].高凌飚，张洪岩，译.北京：人民教育出版社，2010.