智慧教育環(huán)境下高中信息技術(shù)大單元教學(xué)實(shí)踐研究

摘 要：教育信息化能夠促進(jìn)智慧學(xué)校建設(shè)加速，發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)，推動(dòng)課堂教學(xué)變革。在新時(shí)代、新課標(biāo)、新教材背景下，文章以教科版《初識(shí)數(shù)據(jù)與計(jì)算》單元為例，深度研究大單元教學(xué)的實(shí)施流程，結(jié)合智慧教育的內(nèi)涵，提出實(shí)施路徑：大單元教學(xué)實(shí)施前為學(xué)情分析，單元設(shè)計(jì)；大單元教學(xué)實(shí)施中為圍繞項(xiàng)目，展開活動(dòng)；大單元教學(xué)實(shí)施后為實(shí)踐反思，提升素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：智慧教育；大單元教學(xué)；項(xiàng)目學(xué)習(xí)；學(xué)科核心素養(yǎng)

基金項(xiàng)目：本文系2021年度安徽省教育科學(xué)研究立項(xiàng)項(xiàng)目“核心素養(yǎng)下高中信息技術(shù)大單元教學(xué)實(shí)踐研究”（課題編號(hào)：JK21044）的研究成果。

作者簡(jiǎn)介：盧慶廣（1983—），男，安徽省阜陽市阜南一中。

一、引言

以互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新興信息科技為支撐，構(gòu)建中小學(xué)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，旨在為學(xué)生搭建自主學(xué)習(xí)、協(xié)作探究以及合作研討的學(xué)習(xí)平臺(tái)，創(chuàng)設(shè)課堂教學(xué)變革的學(xué)習(xí)空間場(chǎng)所。發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)重在培育新時(shí)代數(shù)字原住民把握世界變局的關(guān)鍵能力與必備品格［1］。新課標(biāo)倡導(dǎo)以項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)為載體，以融入學(xué)科大概念為抓手，以培育學(xué)科核心素養(yǎng)為目標(biāo)，借助項(xiàng)目學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)大單元教學(xué)，重塑課堂教學(xué)的育人生態(tài)，推動(dòng)課堂教學(xué)變革，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、協(xié)作探究以及合作研討的內(nèi)驅(qū)力［2］。

新一輪課程改革提出要培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”，倡導(dǎo)在課程中融入智慧教育方法，借助數(shù)字化工具促進(jìn)學(xué)生在項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)中積極、主動(dòng)地建構(gòu)學(xué)科大概念核心知識(shí)結(jié)構(gòu)框架，實(shí)現(xiàn)智慧學(xué)習(xí)。在新課標(biāo)、新教材背景下，安徽省教科院借助優(yōu)質(zhì)課評(píng)選推進(jìn)大單元教學(xué)。本文結(jié)合阜陽市高中信息技術(shù)大單元教學(xué)主題教研活動(dòng)，以教育科學(xué)出版社信息技術(shù)必修1的第一單元《初識(shí)數(shù)據(jù)與計(jì)算》為例，展開智慧教育環(huán)境下高中信息技術(shù)大單元教學(xué)實(shí)踐探索。

二、大單元教學(xué)實(shí)施前：學(xué)情分析，單元設(shè)計(jì)

大單元教學(xué)設(shè)計(jì)是以學(xué)科核心素養(yǎng)和學(xué)科大概念為統(tǒng)籌，借助項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)，按照學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律和核心知識(shí)邏輯體系逐漸建構(gòu)的，能幫助學(xué)生跨學(xué)期、跨教材、跨課時(shí)搭建學(xué)科核心知識(shí)框架，能促進(jìn)學(xué)生在項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)中應(yīng)用信息技術(shù)重新對(duì)學(xué)科核心素養(yǎng)和學(xué)科大概念進(jìn)行整合與梳理。

（一）問卷調(diào)查，學(xué)情分析

在大單元教學(xué)實(shí)施前，課題組首先訪談個(gè)別高一新生，實(shí)地了解、記錄學(xué)生在初中階段信息科技學(xué)習(xí)情況，特別是對(duì)電子表格的操作應(yīng)用能力，關(guān)于數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)以及智慧概念的理解程度。由于訪談學(xué)生數(shù)有限，課題組在抽樣訪談的基礎(chǔ)上針對(duì)性地設(shè)計(jì)問卷調(diào)查，主要收集學(xué)生姓名、班級(jí)、身份證號(hào)碼、性別、年齡、身高、體重、運(yùn)動(dòng)愛好、喜歡吃的食物等基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。通過問卷調(diào)查，收集數(shù)據(jù)、整合信息，掌握高一學(xué)生的生活、學(xué)習(xí)以及身體健康的綜合情況。

（二）借助項(xiàng)目，統(tǒng)籌單元

本單元共有兩節(jié)內(nèi)容：“我們身邊的數(shù)據(jù)” 與 “數(shù)據(jù)的計(jì)算”。

本單元的學(xué)習(xí)目標(biāo)：（1）理解數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)以及智慧的相互關(guān)系；（2）體驗(yàn)數(shù)字化學(xué)習(xí)過程并學(xué)會(huì)選用恰當(dāng)?shù)臄?shù)字化計(jì)算工具；（3）在參與項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)過程中感受數(shù)字化學(xué)習(xí)工具和利用豐富網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)勢(shì)。

課題組利用問卷星分析學(xué)情，按照新課標(biāo)提出的學(xué)習(xí)目標(biāo)要求，根據(jù)教科版新教材《初識(shí)數(shù)據(jù)與計(jì)算》單元學(xué)習(xí)內(nèi)容，結(jié)合高一學(xué)生生活、學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)信息，科學(xué)規(guī)劃、合理設(shè)計(jì)“健康體檢”項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)，分3課時(shí)完成。第1課時(shí)是“數(shù)據(jù) 信息 知識(shí) 智慧”；第2課時(shí)是“身體健康指數(shù)的測(cè)量”；第3課時(shí)是“小數(shù)據(jù)與大智慧”。借助這一項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)，將學(xué)科知識(shí)建構(gòu)、技能培養(yǎng)訓(xùn)練與學(xué)科思維發(fā)展融入智慧教育環(huán)境下的課堂自主學(xué)習(xí)、科學(xué)探究以及協(xié)作交流研討活動(dòng)中，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注生活、學(xué)習(xí)，關(guān)心身體健康有關(guān)數(shù)據(jù)的信息意識(shí)。以分析數(shù)據(jù)、對(duì)比計(jì)算為基礎(chǔ)，從體驗(yàn)數(shù)字化學(xué)習(xí)工具與網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)勢(shì)入手，提高學(xué)生的計(jì)算思維能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維與數(shù)字化學(xué)習(xí)能力，使學(xué)生理解保護(hù)數(shù)據(jù)隱私、數(shù)據(jù)安全以及信息責(zé)任的理念。圍繞“健康體檢”項(xiàng)目活動(dòng)展開教學(xué)，將傳統(tǒng)課堂教學(xué)中“教師的教”轉(zhuǎn)變?yōu)橹腔劢逃龑W(xué)習(xí)空間下“學(xué)生的學(xué)”，能夠重塑高中信息技術(shù)課堂學(xué)習(xí)生態(tài)。

三、大單元教學(xué)實(shí)施中：圍繞項(xiàng)目，展開活動(dòng)

本單元教學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是以大項(xiàng)目為統(tǒng)籌，圍繞項(xiàng)目學(xué)習(xí)展開教學(xué)活動(dòng)，按照學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)知規(guī)律，從學(xué)生身邊的生活、學(xué)習(xí)小數(shù)據(jù)入手，引導(dǎo)學(xué)生逐層遞進(jìn)，深入探究身體健康指數(shù)，根據(jù)科學(xué)探究生成的研究報(bào)告，思考小數(shù)據(jù)的內(nèi)涵與價(jià)值，從而提升學(xué)生信息素養(yǎng)。

（一）“數(shù)據(jù) 信息 知識(shí) 智慧”——體驗(yàn)生活，厘清概念

圍繞“健康體檢”項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)，課題組成員王芳老師從學(xué)生“早餐吃什么”話題談起。學(xué)生積極回答，自己會(huì)吃包子、油條、稀飯、豆?jié){、卷饃、雞蛋、各種水果等，這就是學(xué)生最熟悉的信息，也是學(xué)生最感興趣的生活話題。

在學(xué)生積極談?wù)摳髯栽绮头N類的氛圍中，王芳老師深入引導(dǎo)學(xué)生思考：早餐吃什么才能夠更好地補(bǔ)充身體營(yíng)養(yǎng)呢？把學(xué)生談?wù)摰某栽绮驮掝}推向高潮。在學(xué)生激烈討論中，王芳老師引導(dǎo)學(xué)生閱讀導(dǎo)學(xué)案文本，這時(shí)學(xué)生發(fā)現(xiàn)各種食物的卡路里不同，得出早餐吃肉、雞蛋、牛奶等熱量值高的食物好像不覺得餓的結(jié)論，但又產(chǎn)生“為什么我們還要吃水果、蔬菜以及豆制品”等新問題。學(xué)生在共同研討中逐漸明白葷素搭配飲食更健康，而食物的多元化更利于身體發(fā)育。

在研討活動(dòng)快結(jié)束時(shí)，王芳老師再次提問：“關(guān)于數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)、智慧，你是怎樣理解的？”通過思考早餐吃什么、怎樣葷素搭配吃、如何保持健康飲食等問題，學(xué)生在閱讀導(dǎo)學(xué)案和交流研討中梳理了數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)以及智慧之間的關(guān)系，厘清了概念的本質(zhì)。數(shù)據(jù)是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界客觀事物的符號(hào)記錄，是基礎(chǔ)，是源頭；信息是經(jīng)過加工處理的、具有意義的數(shù)據(jù)，初步對(duì)原始數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行了抽象與概括；知識(shí)是人們運(yùn)用大腦對(duì)獲取或積累的抽象信息進(jìn)行系統(tǒng)化地提煉、研究和分析的結(jié)果，能夠精確地反映事物的本質(zhì)，是人們長(zhǎng)期總結(jié)生活與學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的方法與原理；智慧是人們?yōu)榱诉_(dá)到預(yù)定目標(biāo)而運(yùn)用知識(shí)解決復(fù)雜情境下劣構(gòu)問題的創(chuàng)新思維能力。數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)和智慧是逐漸遞進(jìn)的學(xué)科概念。首先厘清數(shù)據(jù)內(nèi)涵，抽象信息；其次挖掘數(shù)據(jù)信息之間的邏輯關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)在價(jià)值就是知識(shí)；再次理解將知識(shí)原理與法則應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)世界中解決實(shí)際問題就是智慧；最后科學(xué)地分析現(xiàn)實(shí)世界記錄數(shù)據(jù)、抽象信息以及學(xué)科知識(shí)之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系而形成學(xué)科核心素養(yǎng)。

（二）“身體健康指數(shù)的測(cè)量”——?jiǎng)邮謱?shí)踐，學(xué)習(xí)技術(shù)

健康飲食是中學(xué)生快樂成長(zhǎng)的基石，那么，怎樣保持身體健康，怎樣衡量中學(xué)生身體健康指數(shù)？課題組成員張宏亮老師在活動(dòng)前準(zhǔn)備了兩個(gè)電子秤、兩把卷尺，而后以幽默的語言，通過不記名的方式讓學(xué)生在紙條上寫下自己的身高、體重、性別等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并幫助小部分不清楚自己身高、體重的學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，最后借助數(shù)字化學(xué)習(xí)工具將收集到的數(shù)據(jù)展示在白板上，從以下的三種計(jì)算方式入手開展教學(xué)活動(dòng)。

1.手工計(jì)算

張宏亮老師引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)閱讀導(dǎo)學(xué)案，并提出問題：“你知道身體健康指數(shù)（BMI）怎樣計(jì)算嗎？身體健康指數(shù)（BMI）怎么才算好呢？”學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源查詢BMI計(jì)算公式，明確BMI值的正常范圍。此時(shí)，張宏亮老師再引導(dǎo)學(xué)生手工計(jì)算自己的BMI值。

2.電子表格計(jì)算

隨著科學(xué)探究活動(dòng)的深入，張宏亮老師要求各小組長(zhǎng)把本小組同學(xué)的BMI值按照大小排序并上報(bào)，并讓學(xué)生打開問卷星的相關(guān)鏈接，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)填寫自己的姓名、性別、身份證號(hào)碼、班級(jí)、身高、體重、飲食、運(yùn)動(dòng)愛好等基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。匹配函數(shù)的引入對(duì)于學(xué)生處理數(shù)據(jù)意義重大，基于此，在問卷星收集完基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)后，張宏亮老師導(dǎo)出基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)，將電子表格發(fā)給全體同學(xué)，要求學(xué)生嘗試應(yīng)用電子表格處理數(shù)據(jù)，熟悉數(shù)據(jù)的計(jì)算、數(shù)據(jù)的排序、數(shù)據(jù)的篩選等基本操作技能，并提出思考問題：這次問卷星收集的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)是本班同學(xué)的，如果要收集全校同學(xué)的數(shù)據(jù)該怎么處理呢？怎樣知道哪些同學(xué)沒有填報(bào)數(shù)據(jù)信息呢？

3.編程計(jì)算

在學(xué)生整理好本班的身體健康指數(shù)（BMI）數(shù)據(jù)后，張宏亮老師再次提出新問題：根據(jù)學(xué)校體質(zhì)測(cè)量的需要，對(duì)于全校高一、高二、高三年級(jí)同學(xué)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，我們應(yīng)如何計(jì)算并形成報(bào)表呢？如何按照各班同學(xué)的身體健康指數(shù)形成各自班級(jí)的健康報(bào)告呢？在學(xué)生思考過后，張宏亮老師示范小程序的操作方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)編程計(jì)算的興趣。

通過以上三個(gè)計(jì)算方式的選擇實(shí)踐，學(xué)生明白了三種計(jì)算方式并沒有優(yōu)劣之分，而需要根據(jù)實(shí)際問題來選擇。手工計(jì)算靈活，適用于日常生活學(xué)習(xí)，是不可缺少的數(shù)學(xué)思維品質(zhì)，也是學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵；電子表格計(jì)算更適用于解決數(shù)據(jù)量多和個(gè)性化操作的問題，是數(shù)字化時(shí)代中學(xué)生必備的信息素養(yǎng)；編制小程序進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，可以有效培養(yǎng)學(xué)生的高階計(jì)算思維。

（三）“小數(shù)據(jù)與大智慧”——研討報(bào)告，領(lǐng)悟智慧

各班“健康體檢”報(bào)告單已生成，課題組成員代玲玲老師引導(dǎo)學(xué)生分析自己的健康體檢情況，從宏觀上把控自己的身體健康情況，并提示學(xué)生：“要想進(jìn)一步深入關(guān)注身體健康情況，我們可以去醫(yī)院進(jìn)一步做健康體檢?！倍竽贸鲎约涸诳h醫(yī)院健康體檢的一份化驗(yàn)單，要求學(xué)生根據(jù)化驗(yàn)單上的內(nèi)容，談一談其中的數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)以及智慧。學(xué)生經(jīng)過討論之后，得出結(jié)論：化驗(yàn)單上“數(shù)字”顯示就是數(shù)據(jù)，化驗(yàn)單每一行的“名稱+數(shù)字”就是信息，“名稱+數(shù)字+上下箭頭”顯示的就是知識(shí)。但對(duì)于其中的“智慧”，學(xué)生們卻疑惑不解。代玲玲老師再以問題引導(dǎo)：“同學(xué)們，你們拿到這張化驗(yàn)單后，可以當(dāng)‘醫(yī)生看病嗎？”學(xué)生紛紛回答不能。由此，代玲玲老師指出其中的“智慧”因素——醫(yī)生結(jié)合化驗(yàn)單的數(shù)據(jù)，通過引導(dǎo)病人鍛煉身體、注意休息、科學(xué)飲食、藥物治療等綜合性理療方法幫助病人康復(fù)身體。由此使學(xué)生領(lǐng)悟從數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)思考身體健康小數(shù)據(jù)的本質(zhì)的智慧。

四、大單元教學(xué)實(shí)施后：實(shí)踐反思，提升素養(yǎng)

智慧教育環(huán)境下的高中信息技術(shù)大單元教學(xué)設(shè)計(jì)在科學(xué)規(guī)劃、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、集體備課、精準(zhǔn)研討的基礎(chǔ)上，需要兼?zhèn)湔n堂教學(xué)的深度、高度、難度以及廣度。因此，在大單元教學(xué)實(shí)施后，教師需要從以下兩個(gè)方面進(jìn)行實(shí)踐反思，提升素養(yǎng)。

（一）選擇項(xiàng)目，貼近生活

課題組在構(gòu)思設(shè)計(jì)《初識(shí)數(shù)據(jù)與計(jì)算》大單元教學(xué)方案時(shí)，圍繞“健康體檢”項(xiàng)目展開了學(xué)習(xí)活動(dòng)實(shí)踐探索。首先，“健康體檢”是學(xué)生在生活與學(xué)習(xí)中最熟悉的話題，易激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性；其次，采用手工計(jì)算、電子表格計(jì)算以及編程計(jì)算是從學(xué)生最熟悉的數(shù)學(xué)計(jì)算方式入手，能在改變數(shù)據(jù)量的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生改變計(jì)算方式，從易到難逐漸過渡到課堂教學(xué)的算法思維；再次，采用支架式學(xué)習(xí)模式，層層遞進(jìn)、螺旋上升，折射出課題組對(duì)DIKW（數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)、智慧）模型的學(xué)科核心知識(shí)結(jié)構(gòu)邏輯關(guān)系框架的建構(gòu)過程與學(xué)科思維本質(zhì)內(nèi)涵的挖掘?qū)嵺`探索；最后，教師引導(dǎo)學(xué)生借助數(shù)字化學(xué)習(xí)工具與數(shù)字資源主動(dòng)開展項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)，能使其通過實(shí)踐體驗(yàn)、科學(xué)探索積極高效地建構(gòu)學(xué)科核心知識(shí)框架結(jié)構(gòu)，提升學(xué)科核心素養(yǎng)。

課堂教學(xué)項(xiàng)目的選取從生活學(xué)習(xí)入手，采用遞進(jìn)螺旋上升學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。

（二）統(tǒng)籌單元，項(xiàng)目學(xué)習(xí)

高中信息技術(shù)大單元課堂教學(xué)中，教師能借助大項(xiàng)目融合新課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)業(yè)質(zhì)量要求，統(tǒng)籌好單元課時(shí)分配。首先，教師要研究新課程標(biāo)準(zhǔn)《初識(shí)數(shù)據(jù)與計(jì)算》模塊中關(guān)于“數(shù)據(jù)與信息”內(nèi)容要求。該要求主要針對(duì)數(shù)據(jù)與信息及其特征、數(shù)據(jù)編碼和數(shù)字化學(xué)習(xí)工具等學(xué)習(xí)內(nèi)容。其次，教師選擇項(xiàng)目要考慮內(nèi)容承載性和學(xué)習(xí)遞進(jìn)性，并且要根據(jù)項(xiàng)目學(xué)習(xí)的各要素統(tǒng)籌設(shè)計(jì)好大項(xiàng)目?jī)?nèi)容以及對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行分解學(xué)習(xí)的活動(dòng)。最后，高中信息技術(shù)大單元課堂教學(xué)由以傳授學(xué)科知識(shí)與操作技能訓(xùn)練為主的傳統(tǒng)課堂教學(xué)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴皩W(xué)生的學(xué)”為中心的數(shù)字化學(xué)習(xí)工具實(shí)踐探索，能在數(shù)字化學(xué)習(xí)工具應(yīng)用過程中培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字化創(chuàng)新思維和創(chuàng)造設(shè)計(jì)思維，進(jìn)而在實(shí)踐反思中培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。

智慧教育環(huán)境下的高中信息技術(shù)大單元教學(xué)不僅要關(guān)注學(xué)生在數(shù)字化時(shí)代對(duì)新興信息科技的學(xué)習(xí)與探索，更要關(guān)注引導(dǎo)學(xué)生思考如何運(yùn)用身邊的信息科技改善生活。

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