基于核心素養(yǎng)的信息技術教學設計研究與應用*

趙恒斌，米珍美，高 攀

（石河子大學 信息科學與技術學院，新疆 石河子832003）

一、引言

2017版普通高中信息技術新課標的提出，是為了解決以往高中信息技術學科被邊緣化和學生創(chuàng)新能力不足的問題，同時明確信息技術學科核心素養(yǎng)的四個部分：信息意識、計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新、信息社會責任。[1]并提出以學生為中心，以項目整合教學內(nèi)容來落實信息技術學科核心素養(yǎng)。其目的在于從國際化視角，培養(yǎng)學生的必備品格和關鍵能力，落實立德樹人的要求，培養(yǎng)適應數(shù)字化時代的合格公民。項目教學法就是在老師的指導下,將一個相對獨立的項目交由學生自己處理，信息的收集、方案的設計、項目實施及最終評價,都由學生自己負責，學生通過項目的進行,了解并把握整個過程及每一個環(huán)節(jié)中的基本要求。[2]許多高中信息技術教師反映“老教材，新教法”、抓不住項目教學的內(nèi)涵和本質(zhì)、缺少實踐和實施困難等問題。因此，建立與學生興趣和社會生活相關的項目主題，建立可操作的優(yōu)秀項目模式和案例，顯得尤為重要。

二、基于新課標的項目教學模式設計

為了幫助教師進行項目設計、項目教學與評價，筆者研究了相關文獻，結合老師反映的問題和經(jīng)驗，探究創(chuàng)新出“同一主題，多種形式”的項目教學模式，如圖1所示。

圖1 項目教學模式

此項目教學模式以培養(yǎng)創(chuàng)造性問題解決能力為突破口，讓學生根據(jù)已有認知和興趣思考問題，提出自己的具體項目，進行有意義建構和深度探究學習。教學評估要凸顯以學習為本。[3]學生創(chuàng)新個性化項目以興趣促進合作能力提升，在深度探究中以創(chuàng)造性解決問題來培養(yǎng)實踐創(chuàng)新能力。由此提升學生在學習過程中的主體性，即積極性、主動性、創(chuàng)造性[4]?；谛抡n標進行高中信息技術“必修一”第八單元《人工智能》的教學設計。

1.教學分析，提煉核心素養(yǎng)

根據(jù)分析教材和教學內(nèi)容及學情來確定知識技能目標，并提煉本單元的學科核心素養(yǎng)目標（和核心素養(yǎng)目標），通過本單元學習來重點培養(yǎng)學生的數(shù)字化學習與創(chuàng)新和信息社會責任（實踐創(chuàng)新能力）。如表1所示。

表1 單元教學目標

采用翻轉(zhuǎn)課堂的組織形式開展項目教學[6]。將教學資源發(fā)給學生，學生觀看課件和微課提前預習，教師制定學習任務表供學生學習自測，在課前完成知識內(nèi)化。如表2所示。

表2 學習任務

2.項目主題與方案設計

在新課標落實中，教師要從教學激勵、項目示范、發(fā)現(xiàn)教學、合作教學、教學評價等方面入手，引導學生自主地發(fā)現(xiàn)問題,從而轉(zhuǎn)變學生的學習方式，體現(xiàn)學生的主體性。[7]

（1）確定項目主題

為了讓學生體會人工智能帶來的領域巨變，主題設定為學生用過或者看到過的智能系統(tǒng)的模型解析（用學到的人工智能技術解決問題）。典型案例剖析采用學生比較熟悉的智能校園管理系統(tǒng)，通過帶學生實地參觀或播放視頻的方式，讓學生體驗人工智能和智能信息處理對學校工作效率的極大提高，使學生深入了解人工智能技術。項目要求完成一個簡單的智能系統(tǒng)模型，并用數(shù)字化工具進行小組匯報。優(yōu)秀作品展示如圖2所示。

圖2 優(yōu)秀作品——智能教室系統(tǒng)模型

（2）提供項目案例

教師提供四個具體項目，供學生選擇探究，啟發(fā)學生思考。兩個教育方面較簡單的項目，即學生用過的“猿題庫”和“微軟小英”，讓學生積極思考其中用到的人工智能技術。兩個有難度的項目，即交通領域“智能導航系統(tǒng)”和商業(yè)購物“無人商店”。學生網(wǎng)上查找相關的項目資料。教師播放視頻“人工智能在九個領域帶來的巨變”，讓學生體會人工智能在信息社會中起到重要的促進作用。通過四個項目和視頻中的案例，引導學生匯報自己選擇的方案或自己創(chuàng)新的項目方案。

（3）制定項目方案

引導學生興趣分組，鼓勵思考自己的創(chuàng)新項目并完成項目方案和小組任務分工表。教師根據(jù)組員的能力來引導學生完成項目方案和分工表，如表3所示（內(nèi)容可自行調(diào)整）。

表3 任務分工表

（4）教師輔助

教師在小組間巡視。對優(yōu)秀小組鼓勵其思考創(chuàng)新項目。對小組協(xié)作無法完成的困難進行幫助和策略指導。對有困難的小組進行情感激勵和指導，確保學生的項目方案順利完成。

3.項目實施

各小組完成項目方案后，教師引導小組進行項目制作。

（1）小組協(xié)作，深度探究

學生通過網(wǎng)上查找相關項目資料進行頭腦風暴，創(chuàng)新解決問題，完成智能系統(tǒng)模型。

（2）教師輔助，跟蹤進度

教師要時刻關注各小組的進度和學習的投入度。對于方向偏離的同學給予及時提醒。

4.項目交流與評價

（1）小組匯報與改進

小組按順序派代表進行匯報。教師和小組代表對項目提出改進意見。教師要引導小組發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的問題，如項目是否考慮到社會和安全問題：人臉和身份信息是否會被不法分子利用？地圖導航將人導航到斷橋誰來負責？引導小組討論人工智能應用可能引發(fā)的社會問題，并試著提出對應策略，教師最后進行總結。

（2）基于新課標圍繞學科核心素養(yǎng)開展評價

參考評價體系制定合理的評價標準和可行的評價方式[8]。采用多種評價方式，注重對學生學習過程的評價。評價原則要以全體學生為主體科學合理且公平公正。評價方式為學生自評，小組評價和教師評價相結合。設計了學生評價表和項目評價表兩份評價量表發(fā)放給學生，如表4、表5所示。表4學生人手一張，對知識技能和學科核心素養(yǎng)程度進行評價。表5每小組一張，對項目完成度、協(xié)作和創(chuàng)新等方面進行評價。引導學生完成評價表，并評選出優(yōu)秀項目和優(yōu)秀之星。

（3）拓展思維，展望未來

回顧課程內(nèi)容并展望智能社會。提供拓展資源包，供有興趣的同學進行深入學習。

三、項目教學實踐

為了驗證此項目教學模式的有效性和合理性，筆者對石河子市第一中學的兩個班級進行了等組對照實驗。實驗對象為同一高中挑選程度中等、成績水平相近、學習態(tài)度相似的兩個高一班級。教學由同一個教師來進行，內(nèi)容為必修一第八單元《人工智能》。班級人數(shù)都為30人。對班級A采用項目教學法，對班級B采用傳統(tǒng)項目教學方法，兩個班級都提交了六份作品。實驗結束后對兩個班級的知識技能掌握，核心素養(yǎng)的提高，學生學習投入度等進行了比較，結果如表6和表7所示。

表4 學生評價表學生自評：（學生自主填寫，滿分100分，各項后面數(shù)字為各項最高得分）

1.學習興趣和學習專注度

A班學生的學習興趣大大提高，29人課堂精神活躍，學生學習專注度比B班顯著提高，能夠在興趣驅(qū)動下進行深度探究，利用數(shù)字化工具創(chuàng)造性地設計出問題解決方案或模型（數(shù)字化學習與創(chuàng)新）。B班只有10人對學習很感興趣，有5位學生精力沒有集中在項目上。

表5 項目評價表組間互評：（小組討論后由組長代填寫，自評和他組滿分都為100分）

表6 各項學生態(tài)度統(tǒng)計

表7 各項綜評分析

2.教師教學方式和小組協(xié)作

B班對教師教學方式的厭惡人數(shù)比A班大，達10個。對小組協(xié)作厭惡的人數(shù)多達8個。A班有28人以上對此項目模式和興趣分組表示喜愛。A班學生的課堂交流更頻繁，協(xié)作默契度高，更能夠根據(jù)人工智能引發(fā)的社會問題積極討論對應的策略，成為信息社會的積極參與者。（信息社會責任）

3.實踐創(chuàng)新能力和創(chuàng)造作品滿意度

B組有20人對自己的作品不自信，詢問原因為學生覺得作品重復較多創(chuàng)新較少，或沒有體現(xiàn)自己的最佳水平。A班只有一位同學認為創(chuàng)新能力弱，29人都愿意交流展示作品。

4.學習目標和學習內(nèi)容的掌握情況

從個人綜評和項目綜評來看，A班的優(yōu)秀26人和24人，明顯大于B班的19人和18人。從單元綜評來看，A班2人需要加油，而B班有6位同學未完成學習任務。

5.學生作品對比

通過對學生作品進行對比，結果如表8所示。

表8 學生作品對比

四、結論與反思

1.優(yōu)點

（1）項目模式結合了翻轉(zhuǎn)課堂的理念。把基礎知識和技能用精彩的課件和微課視頻提前發(fā)給學生學習。通過附上學習任務表方便學生自學自測，在課堂上重點完成項目探究。

（2）提出“同一主題，多種形式”的項目教學模式，以培養(yǎng)創(chuàng)造性問題解決能力為突破口，通過典型的項目案例剖析、豐富的項目案例和視頻資源，啟發(fā)學生小組協(xié)作探究來創(chuàng)造性完成項目。該模式的有效性和可操作性強，能夠幫助教師開展項目教學和評價，真正提升學生的核心素養(yǎng)。

（3）創(chuàng)新項目構建個性化教學。同一項目主題下，不同興趣的學生選擇不同的具體項目，關注不同的知識領域進行有意義的建構，從而在核心素養(yǎng)的基礎上培養(yǎng)學生不同的素養(yǎng)特長，促進學生的個性化成長，使學生的創(chuàng)新能力顯著提高。

2.不足

（1）教師要提升課堂掌控能力。如提前進行模擬授課，在教學中合理控制項目方案設計的時間，更多留給小組協(xié)作探究來完成作品。

（2）教師的跨學科教學能力和資源開發(fā)能力有待提高。

（3）教學評價設計不夠完善。注重對學生學習過程的評價，在評價中落實核心素養(yǎng)。