高中信息技术课程标准修订：理念与内容
摘要：高中信息技术课程标准的修订依据数字环境发展需要和学生认知特征，分析信息技术教育从“信息常识” 到“学科核心素养”发展的教育意义；明晰信息技术学科核心素养的基本要素及内涵，梳理出学科大概念，分析内容体系；在综合考虑学科核心素养和学科大概念的基础上界定高中信息技术课程目标、建构课程框架、形成课程模块，概述各模块的学习要求；针对信息技术课程的实施需要，从教学方式、学业评价、实验室建设和师资培训等方面给出了相应的建议。
关键词：学科核心素养；课程目标；课程结构与内容；实施建议
自20世纪80年代以来，信息技术沿着以个人计算机为核心到以互联网为核心，再到以数据为核心的发展脉络，逐步改变着社会经济结构和生产方式，加快全球范围内的知识更新和技术变革，催生出现实空间与虚拟空间并存的信息社会。信息技术的快速发展，重塑了人们沟通交流的时间观念和空间观念，不断改变人们的思维与交往模式，深刻影响人们的生活、工作与学习，已经超越单纯的技术工具价值，为当代社会注入了新的思想与文化内涵。培养具有信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任的数字化公民就成为信息技术教育的重要任务。
一、信息技术教育：从“信息常识”到“学科核心素养”
20世纪90年代初，因特网的普及与应用使社会信息总量以几何级数迅速增长，丰富的信息资源为人们解决问题提供了支持，但也增加了人们心理负担与工作压力。在“信息爆炸”时代，如何快速获取信息、有效应用信息是信息社会成员的一项基本技能。针对现实需求，加强信息常识教育、发展公民的信息素养(Information Literacy)成为信息技术教育的价值取向。信息常识教育注重信息获取与处理的方法与策略，强调信息技术工具操作与应用，这也切合了当时人们适应信息社会的需要。但是，在教育过程中过于强调技术工具的使用，忽视从信息系统的角度理解人、技术、社会之间的关系，这也就淡化了技术工具应用中的潜在功能(包括优势和弊端)和方法特征[1]。此外，数字化环境的日趋完善，基于技术操作的信息技术教育已很难满足在数字化环境中成长的青少年发展需要，他们对信息技术教育提出了更高的要求。
近10年来，可穿戴、人工智能、3D打印等新技术的发展使得信息技术与社会各领域结合日益紧密，创生出一个全新的数字化学习环境。在此环境中成长起来的“数字土著(Digital Native)”潜移默化地掌握了信息技术应用的基本方法与技能，具备利用网络获取信息、并行工作、适合图形学习的信息化社会生存优势。当然，具有较强信息技术应用能力的“数字土著”在现实生活与学习中也存在着“网络欺诈”“沉迷虚拟游戏”等问题。可见，“数字土著”并不能简单等同于“合格的数字公民”。因此，针对他们对“现实空间与虚拟空间”认识的误区，新时代的信息技术教育更需要培育学生数字化环境中特有的思维方式，提高学生利用学科方法解决问题的能力，遵守信息社会的法律、法规，发展良好的信息道德和伦理，即培育学生学科核心素养(Key Competence)。
从“信息常识”到“学科核心素养”的教育是从“信息技术操作技能学习”发展到“利用信息技术特有的学科方法解决问题的能力”的提升，强调了学生数字化竞争力的培养。面向学科核心素养的信息技术教育，一方面可从“量”上减少信息技能的重复性学习，减轻学生学习负担；另一方面可从“质”上强调学科方法学习，避免“学了一公里宽，只有一英寸厚”的问题。
二、面向学科核心素养的高中信息技术课程目标
高中信息技术课程标准是在综合考虑信息技术学科核心素养和学科大概念的基础上，按照学生认知能力所确定的学科育人目标，是学生在信息技术学科学习过程中形成的基础知识、关键能力和情感态度价值观等方面的综合表现。课程目标的界定经历了明晰学科核心素养、梳理学科大概念、界定课程目标等过程。
(一)明晰学科核心素养
学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生学习该门学科后的期望成就[2]。信息技术学科核心素养综合考查了“人、信息技术、信息社会”的相互关系，通过分析信息技术在社会各领域应用中的素养概念与特征（例如ICT素养、信息素养、媒介素养、数字素养等），聚合相关素养的实质内涵，抽象出其中的核心要点，将核心要点与国家学生发展核心素养进行映射后确定的。信息技术学科核心素养包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任四项核心内容。
1.信息意识
社会信息总量的持续增长为人们“利用信息、解决问题”创造了条件，但也阻碍着人们快速、有效获取信息，为更好地生存于信息社会中，其中的社会成员就需要具备一定的信息意识，能敏锐感知信息，正确判断信息。其内涵主要反映在两个方面：其一，社会成员能不能及时认识到信息的产生、发展与变化，即对信息的敏感度；其二，能不能对信息价值做出正确判断，用以指导个人行为的发生，即对信息价值的判断。具体表现为：在信息获取层面，能够敏锐感知到信息的变化，根据解决问题的需要，自觉寻求恰当的方式获取与处理信息；在信息分析层面，能采用有效策略对信息来源的可靠性、内容的准确性、指向的目的性做出判断，对信息可能产生的影响进行预期分析，通过合作交流，能够与团队成员共享信息，实现信息的最大价值。
2.计算思维
数字化工具的普及使得基于程序驱动的技术工具渗透于人们生存的各个方面，其内部所应用的计算方法潜移默化地嵌入到人们利用信息技术解决问题的过程之中。理解数字化工具的本质特征，形成计算思维，既可有效使用信息技术，也可避免“被技术工具所控制”的危险。计算思维的涵义是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动。主要表现为“形式化、模型化、自动化和系统化”四个方面。其一，形式化。在信息活动中能够采用计算机可以处理的方式界定问题，抽象关键要素，分析要素间的关系；其二，模型化。建立信息处理的模型，合理组织数据，通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案；其三，自动化。探究利用信息技术解决问题的过程与方法，实现解决问题方案的自动化运行；其四，系统化。形成解决问题的系统过程，将其迁移到与之相关的其他问题解决中。
3.数字化学习与创新
在信息社会中，现实空间与虚拟空间相互交织，形成了全新的数字化学习环境，它在变革学生的学习方式时，也对学生的学习质量和学习结果提出更高要求，数字化学习与创新逐步成为影响信息社会竞争力的关键因素。数字化学习与创新是指个体通过评估并选用常见的数字化资源与工具，有效地管理学习过程与学习资源，创造性地解决问题，从而完成学习任务，形成创新作品的能力。主要表现为：其一，在数字化环境中，能积极主动地利用数字化资源进行学习和创新活动；其二，能够发挥数字化学习环境的优势，有策略地减小数字技术应用的局限性；其三，能够在数字化环境中协同学习，与学习伙伴分享知识，养成创新的习惯。
4.信息社会责任
信息技术的革新为人们提供了便利的技术工具条件，但也赋予人们在数字化环境中的文化修养、道德规范和行为自律等方面的社会责任。因此，在新环境中，社会成员就需要正确理解人、信息技术和信息社会的关系，遵守其中的规则与要求，促进信息社会的有序发展，担负起信息社会成员的责任。主要表现为：其一，具有良好的信息安全意识，利用有效的方法保护好个人信息；其二，能够遵守信息法律法规，信守信息社会的道德与伦理准则，在现实空间和虚拟空间中遵守公共规范；其三，关注信息技术革命所带来的环境问题与人文问题，对于信息技术创新所产生的新观念和新事物，具有积极学习的态度、理性判断和负责行动的能力。
(二)梳理学科大概念
一门充分发展的学科应有其独特的核心概念、逻辑结构和表达方式，以此反映学科的本体价值[3]。中小学信息技术作为一门基础性学科课程同样需要明晰课程的知识结构，辨清逻辑关系，形成学科大概念的体系结构。为明确信息技术课程独特的学科教育功能，在梳理高中信息技术上游学科的核心内容、分析其基本原理和学科方法的基础上，提炼出 “数据、算法、信息系统、信息社会”学科大概念，给出适合高中学生理解的定义。
1.数据
数据是描述事物的符号记录，是信息的载体，是计算工具识别、存储、加工的对象。数据经过处理并赋予一定的意义后便成为信息。在计算机科学中“数据”是能输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的总称。在计算机发明前及初期，“数据”更多地是指用于科学计算的数值型数据。20世纪80年代计算机技术的发展，人们利用计算机处理“数据”的类型得以丰富，数据也包括了文本、声音、图形、图片、视频等非数值型数据。近年来，移动通信和云计算等技术的革新潜在生成了“大数据”，这样“数据”也不只是计算工具所处理的对象或信息的载体，更成为人们获得信息、推动信息社会发展的一项动力来源。
2.算法
美国著名计算机专家克努特(D·E·Knuth)认为算法就是一个有穷规则的集合，其中规定了一个解决某一特定类型问题的运算序列[4]。分析算法定义，可以把算法理解为若干基本操作及其规则作为元素的集合。在计算机科学中，为保证计算机有序执行指令，算法应具有指定输入、指定输出、确定性、有效性和有限性五个基本属性。从程序结构来看，通过顺序执行、条件分支和循环三种结构方式可基本完成算法的流程，实现复杂问题条理化和简单化。
3.信息系统
信息技术的发展与普及使得基于计算机和网络的信息系统广泛应用于社会各个领域。信息系统作为一种专门的系统类型，可以通过多种方法来定义。目前，人们对信息系统的解释主要有两种视角。其一，从组织结构的视角来看，信息系统是指由用户、硬件/软件设施、通信网络和数据等要素构成的人机交互系统。尽管信息系统并不一定是计算机和网络化的，但现在大多数信息系统还是依靠计算机和通信网络，因此这里的“信息系统”主要是指使用计算机并且包含通信网络的系统；其二，从功能应用的视角来看，合理设计和开发的信息系统，可以更好地收集、存储和管理数据，以提供有用、准确和及时的信息[5]。当然，由于系统中用户需求不同，信息系统所提供的服务功能也是多样的。
4.信息社会
信息社会是指通过创造、分配、使用、整合和处理信息进行社会经济、政治和文化活动的社会形态。其中的社会成员通过创新、高效使用信息技术为手段，以此获得较高的个人或组织生存与发展优势。信息技术的发展使得以大规模智能化信息网络为表征的数字化工具在提高社会生产力、发展社会生产关系时，也生成了全新的社会文化和社会观念，甚至因技术应用差别的原因，导致了新的社会差别。因此，生存于信息社会中，正确理解人、信息技术和信息社会的关系，保持良好的信息行为，是促进信息社会有序发展的保障条件。
信息技术学科大概念的建立一方面明确了本学科中小学生学习的核心内容，为围绕学科大概念建构课程内容体系打下基础；另一方面也反映出信息技术学科独特的教育特征，有助于信息技术课程目标的界定与实施。
(三)界定高中信息技术课程目标
综合信息技术学科核心素养和学科大概念，依据高中生的认知特征，高中信息课程目标可界定为：高中信息技术课程旨在全面提升全体学生的信息素养。课程通过提供技术多样、资源丰富的数字化环境，帮助学生掌握数据、算法、信息系统、信息社会等关键学科知识，了解信息系统的基本原理，认识到信息系统在人类生产与生活中的重要价值，学会运用计算思维识别与分析问题，抽象、建模与设计系统性解决方案，深入理解信息社会特征，自觉遵循信息社会规范，在数字化学习与创新过程中形成对人与世界的多元理解力，负责、有效地参与到社会共同体中，成为数字化时代的合格公民。
三、高中信息技术课程结构与模块内容
按照《普通高中课程方案(修订稿)》设置的课程结构，为满足不同学生学习需求，高中信息技术课程由必修、选修Ⅰ和选修Ⅱ三类课程组成。在此基础上，依据学科逻辑特征和高中学生的学习需求设计体现时代性、基础性、选择性和关联性的课程模块。课程模块的设计既强调构建我国高中阶段全体学生信息素养的共同基础，关注系统性、实践性和迁移性；也注重拓展学生学习兴趣，提升探究内容的广度、深度和问题情境的复杂度，为学科兴趣浓厚、学科专长明显的学生提供挑战性的学习机会。高中信息技术课程结构和模块如下页表所示。
高中信息技术课程结构与模块
(一)高中信息技术必修课程
高中信息技术必修课程是全面提升高中学生信息素养的基础，强调信息技术学科核心素养的培养，渗透学科基本知识与技能，是每位高中学生必须修习的课程。高中信息技术必修课程包括“数据与计算”和“信息系统与社会”两个模块。
模块1：数据与计算。该模块针对数据在信息社会中的重要价值，分析数据与信息的关系，强调数据处理的一般方法与技能，发展学生利用信息技术解决问题的能力。通过本模块学习，学生要能认识到数据在信息社会中的重要价值，合理处理与应用数据，掌握算法与程序设计的基本知识，根据需要运用数字化工具解决生活与学习中的问题，逐步成为信息社会的积极参与者。
模块2：信息系统与社会。该模块针对信息社会生存与发展的需要，分析信息系统的基本知识与技能，强调利用信息系统解决问题的一般方法，提升学生的信息素养。通过本模块学习，学生能了解人、信息技术与社会的关系，认识信息系统在社会中的作用，合理使用信息系统解决生活学习中的问题，理解信息安全对当今社会的影响，能安全、守法地应用信息系统。
(二)高中信息技术选修Ⅰ课程
高中信息技术选修Ⅰ课程是根据学生升学需要、个性化发展需要而设计的，分为升学考试类课程和个性化发展类课程。选修Ⅰ课程旨在为学生将来进入高校继续开展与信息技术相关方向的学习以及应用信息技术进行个性化的创新、创造提供条件。选修Ⅰ课程包括“数据与数据结构”“网络基础”“数据管理与分析”“移动应用设计”“三维设计与创意”“开源硬件项目设计”六个模块。其中，“数据与数据结构”“网络基础”“数据管理与分析”三个模块是为学生升学需要设计的课程；“移动应用设计”“三维设计与创意”“开源硬件项目设计”三个模块是为学生个性化发展而设计的课程，学生可根据自身的发展需要进行选学。
模块1：数据与数据结构。数据结构对培养学生的信息意识与计算思维、深入理解及掌握信息技术学科知识与实践方法、形成学科核心素养，具有非常重要的作用。通过本模块学习，学生应初步了解数据与大数据对社会各领域发展的作用，在掌握常用数据结构的概念、特点、操作、编程实现方法等内容的基础上，能对简单的数据问题进行分析，选择恰当的数据结构，用一种程序设计语言编程实现，在问题解决过程中对数据抽象、数据结构的思想与方法有初步认识。
模块2：网络基础。网络通信是数据传输的物理基础，也是支撑信息社会的重要基础设施。理解网络基本知识，熟练使用典型的网络服务，是现代信息社会中生存与发展的基本技能之一。通过本模块学习，学生应掌握计算机网络的核心概念与发展历程，了解常用网络设备的功能，能通过网络命令查询网络及设备的工作状态、排除常见联网故障，能使用典型网络服务解决生活与学习中的问题，利用信息技术生成、分享网络资源，具备网络应用安全意识。
模块3：数据管理与分析。有效地管理与分析数据可帮助人们获取有价值的信息，为决策形成提供重要依据。通过本模块学习，学生应了解数据管理与分析技术，能根据需求分析，形成解决方案；能选择一种数据库工具对数据进行管理，从给定数据中提取有用信息并应用于实际问题解决中；在活动过程中形成对数据特征、数据价值、数据管理思想与分析方法的认识。
模块4：移动应用设计。合理使用移动终端，可以帮助人们快速获取信息、高质量地沟通与交流。通过本模块学习，学生能够了解常用移动终端的功能与特征，形成移动学习的意识，掌握移动应用设计与开发的思想方法，根据需要设计适当的移动应用，创造性地解决日常学习和生活中的实际问题。
模块5：三维设计与创意。三维设计方法的学习与应用，有利于培养学生的空间想象能力，发展学生科学、技术、工程、人文艺术、数学等学科综合性的思维能力。通过本模块学习，学生能够理解基于数字技术进行三维图形和动画设计的基本思想与方法，能够使用交互软件设计三维模型并发布，体验利用数字技术进行三维创意设计的基本过程与方法。
模块6：开源硬件项目设计。基于开源硬件的项目设计与开发有益于激发学生创新的兴趣，培养学生动手实践的能力，同时也是在信息技术课程中实现STEAM教育的理想方法。通过本模块学习，学生能搜索并利用开源硬件及相关资料，体验作品的创意、设计、制作、测试、运行的完整过程，初步形成以信息技术学科方法观察事物和问题求解的能力，提升计算思维与创新能力。
(三)高中信息技术选修Ⅱ课程
高中信息技术选修Ⅱ课程是为满足学生的兴趣爱好、学业发展、职业选择设计的自主选修课程，旨在为学校开设信息技术校本课程预留空间。选修Ⅱ课程包括“算法初步”“智能系统初步”以及各高中自行开设的信息技术类校本课程。
模块1：算法初步。算法的每一步都是一个准确表达的步骤或指令，旨在用一系列这样的步骤在有限的时间内解决实际问题。其中，对问题的抽象或形式化描述是算法的基础。通过本模块学习，学生应能理解利用算法进行问题求解的基本思想、方法和过程，掌握算法设计的一般方法；能描述算法，分析算法的有效性和效率，利用程序设计语言编写程序实现算法；在解决问题过程中能自觉运用常见的几种算法。
模块2：智能系统初步。智能通常指人类大脑的高级活动，包括自动获取和应用知识、思维与推理、问题求解和自动学习等方面的能力。智能系统是能模拟人类智能行为的系统，主要涉及人工智能基础、智能控制与智能管理等领域。通过本模块学习，学生要能了解智能系统的基本概念，通过开发简单的智能控制系统，亲历设计与实现简单智能系统的基本过程与方法，培养学生的创新意识和实践能力。
(四)高中信息技术课程的学分与选课
高中信息技术课程的必修学分为4学分，每个学分18学时，共72学时。学生学完必修课程后，可参加高中信息技术学业水平合格性测试。
学生在修满信息技术必修学分的基础上，可根据学业发展、兴趣爱好和职业倾向，学习选修Ⅰ和选修Ⅱ的课程，从而积累更多学分，达到更高的学业水平或发展个性化的信息技术能力。选修课程中，每个选修模块为2学分，每个学分18学时。
选修Ⅰ课程是对必修课程的拓展与加深，满足学生升学和个性化发展的需要。建议安排在高中二年级，学生可根据能力、发展需要选学。学生修完“数据与数据结构”“网络基础”和“数据管理与分析”三个模块后，可参加高中信息技术学业水平等级性测试。
选修Ⅱ课程体现了学科的前沿性、应用性，学生可根据自身能力、兴趣或需要选学。
四、高中信息技术课程的实施
信息技术课程是一门实践性强、技术条件及师资条件要求较高的课程。本次课程标准的修订对信息技术课程结构有所调整，内容得以充实，内涵更加丰富，育人价值得到进一步提升。为有效落实课程标准，教师及教育管理者在教学组织、评价方式、课程环境和教师培训等方面需要做好相应的准备。
(一)倡导项目式学习，促进学生探究活动
基于项目的学习是指学生在教师引导下发现问题，以解决问题为导向开展方案设计、新知学习、实践探索，具有创新特质的学习活动[6]。项目学习很大程度上还原了学习的本质，在真实活动情境中，项目学习能促进学生对信息问题的敏感性、对知识学习的掌控力、对问题求解的思考性。高中信息技术课程注重数字化学习与创新，强调学生利用信息技术解决问题能力的培养。因此，在信息技术教学中，就有必要通过项目活动创设适合学生认知特征的活动情境，引导学生开展探究性学习，利用信息技术开展项目实践，发现和解决具体问题，形成活动作品，综合学习信息技术的知识与技能，促进学科核心素养的发展。
(二)注重多元评价，全面提升学生信息素养
当今教育评价领域正发生着范式的转换，评价不只限于筛选功能，同样也是促进学习者学习的工具。评价作为一种价值判断的过程，反映出的是教育价值理解的多元性[7]。因此，为全面评价学生的学业水平，信息技术学业评价应注重采用多元评价方式，通过多途径收集学生学习信息，判断学生学习结果，提供学习支持。基于核心素养测试的试题设计要从学生的认知规律出发，通过创设与信息技术相关的问题情境，在不同能力层次上对学生进行较为全面的考查。信息技术在社会生活中的应用非常广泛，情境设计与选择要符合高中信息技术学科本身的学业要求，也要拓宽思路，在社会、人文、科学等领域选择具有一定开放性和复杂性的情境。在试题内容设计时，要紧紧围绕信息技术学科的四个大概念：数据、算法、信息系统、信息社会，既要合理嵌入信息技术需要学习的知识与技能，也要使考试内容富有时代气息，反映社会热点，贴近学生的生活经验。
(三)加强实验室建设，发展学生动手实践能力
对于信息技术课程而言，必要的基础设施、基本设备是课程实施的物质基础。各普通高中学校要根据学生人数的多少、教学课时的需求，设立能满足各模块教学需要的信息技术教室及信息技术实验室，配备数量合理、配置适当的计算机和相应的实验设备。信息技术教学实验室应针对课程模块设立，着重满足学生实践操作的需求；除了考虑配备实验用品之外，还应当考虑配备适当的工具和测试仪器，以保证实验的水平和质量。在条件不足的学校，也应设立多个模块共同使用的信息技术实验室，确保课程标准中所要求学习内容的正常开展。
(四)开展基于标准的培训，提高信息技术教师队伍的专业水平
随着课程改革的深入，信息技术的课程理念及教学内容也有了相应的发展，这也给地方和学校实施课程提出了新的挑战。教师是落实课程标准的主体，教师对课程标准的理解和应用程度也就决定着课程标准的落实程度。开展基于课程标准的教师培训是课程标准实施的一项关键举措。建议各地教育主管部门要加强信息技术教师队伍的建设，按课程要求配足信息技术专职教师，为课程开设提供基本的保障。开展多样化的教师培训和教研活动，鼓励信息技术教师积极参与其中，从课程理念、标准内容、学科专业知识和教学方法等方面提高信息技术教师的教学能力，确保课程标准的有效落实。
五、结语
普通高中信息技术课程以全面提升学生的信息素养为根本任务。课程围绕信息技术学科核心素养，精炼学科大概念，吸纳学科领域的前沿成果，构建具有时代特征的课程内容；课程具有理论性和实践性，通过丰富多样的任务情境，鼓励学生在数字化环境中学习与实践；课程倡导基于项目的学习方式，将知识积累、技能培养与思维发展融入到运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中；课程提供多样的学习机会，让学生参与到信息技术支持的沟通、共享、合作与协商中，体验知识的社会性建构，理解信息技术对人类社会的影响，提高他们信息社会参与的责任感与行为能力，成为合格的数字化公民。
参考文献：
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[4] 严蔚敏，吴伟民.数据结构[M].北京:清华大学出版社,2011.
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[7] 李雁冰.课程评价论[M].上海:上海教育出版社,2002.
李锋：博士，副教授，研究方向为信息技术课程与教学、教育信息化(fli@srcc.ecnu.edu.cn)。
赵健：博士，副教授，研究方向为学习科学、比较教育(jzhao@kcx.ecnu.edu.cn)。
