基于分層教學(xué)的高中信息技術(shù)課程核心素養(yǎng)培養(yǎng)應(yīng)用實(shí)踐
——以“算法程序?qū)崿F(xiàn)的綜合應(yīng)用”學(xué)習(xí)為例

茅婧瑾

(浙江省湖州市濱湖高級(jí)中學(xué) 浙江 湖州 313099)

1.高中信息技術(shù)課程分層教學(xué)實(shí)踐模型

隨著浙教版信息技術(shù)新教材的投入使用，高中信息技術(shù)課程教學(xué)面臨改革。高中信息技術(shù)教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生的信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新及信息社會(huì)責(zé)任。尤其是在核心素養(yǎng)背景下，更應(yīng)該加強(qiáng)對信息技術(shù)教學(xué)的重視，促進(jìn)學(xué)生能力素養(yǎng)的全面發(fā)展。而我國高中信息技術(shù)教學(xué)仍存在教師主導(dǎo)性強(qiáng)、教學(xué)方法單一、教學(xué)內(nèi)容固定化等問題，分層教學(xué)能夠較好克服這些問題，在促進(jìn)學(xué)生聽課效率，提高學(xué)生問題解決能力和各項(xiàng)思維能力等方面，效果較好，因此也得到越來越廣泛的應(yīng)用。針對學(xué)生在必修1中算法程序?qū)崿F(xiàn)的綜合應(yīng)用學(xué)習(xí)中的問題，我們擬引進(jìn)“分層教學(xué)”的教學(xué)方法。通過分層教學(xué)，以算法為切入點(diǎn)，確立不同層次的分層目標(biāo)；在吃透算法思想本質(zhì)后進(jìn)行分層教學(xué)，實(shí)現(xiàn)拓展提升；通過分層作業(yè)進(jìn)行訓(xùn)練，綜合情景實(shí)戰(zhàn)演練；開展分層評(píng)價(jià)，形成客觀評(píng)價(jià)，樹立學(xué)習(xí)的信心，為提升學(xué)生技術(shù)思維核心素養(yǎng)助力?；谝陨纤悸?，我們確立了高中信息技術(shù)課程分層教學(xué)實(shí)踐模型，如圖所示。

高中信息技術(shù)課程分層教學(xué)實(shí)踐模型

2.分層教學(xué)在高中信息技術(shù)課堂中的運(yùn)用

2.1 分層必要性。所謂分層是指在教學(xué)班內(nèi)依據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和知識(shí)水平的差異,科學(xué)地將學(xué)生分為層次不同的群體,并輔以不同的教學(xué)目標(biāo)、課堂教學(xué)、課堂練習(xí)等,使學(xué)生在個(gè)性化的學(xué)習(xí)過程中獲得良好的發(fā)展與提高。分層教學(xué)是教學(xué)組織與實(shí)施的一種方式，而不是一種教學(xué)管理模式，他要求教師在課堂教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施、評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)中，做到具有突出性和層次性，要正確的理解分層教學(xué)的“內(nèi)涵”。分層教學(xué)應(yīng)要注意：分層教學(xué)的著眼點(diǎn)是為了學(xué)生的發(fā)展；分層教學(xué)的對象是面向全體學(xué)生；分層教學(xué)需簡單易行,可操作性強(qiáng)；實(shí)施分層教學(xué)應(yīng)當(dāng)注意學(xué)生、教師、教材、教學(xué)項(xiàng)目四要素。

分層教學(xué)的必要性：學(xué)生在客觀上是存在差異的，會(huì)從生理、心理、能力等表現(xiàn)出來，但目前大部分的教學(xué)班級(jí)授課制的限制下，學(xué)生的差異幾乎被忽略了。全班四五十人,在基礎(chǔ)知識(shí)的理解與記憶中，接受能力必然參差不齊，這些差異也在學(xué)前和課堂中表現(xiàn)出來。學(xué)前差異：了解學(xué)情(學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，接受能力，孩子性格等)，求助家長(課堂觀察，課后反饋等)，長線記錄(從進(jìn)入高中第一堂課開始形成的習(xí)慣等)；學(xué)生的課后差異：題量，題型，輔助(老師幫助學(xué)生解決難題、學(xué)生互幫)，從而對學(xué)習(xí)方法的選擇、學(xué)習(xí)習(xí)慣的培養(yǎng)、教學(xué)內(nèi)容的理解方面存在較大的差異，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果和成績上的差異。

2.2 分層實(shí)施。

2.2.1 教學(xué)準(zhǔn)備。

(1)分層學(xué)生。學(xué)生的差異主要由智力、原有知識(shí)水平和認(rèn)知能力三個(gè)因素決定，這三個(gè)因素共同作用、綜合表現(xiàn)，我們在進(jìn)行分層的時(shí)候就可以參照學(xué)生的成績和認(rèn)知差異上的共性，將學(xué)生分為A、B、C三層即將教學(xué)對象分為優(yōu)、中、差三層。優(yōu)層學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度端正、學(xué)習(xí)基礎(chǔ)好、學(xué)習(xí)能力和操作能力強(qiáng),解決問題能力高；中層學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度比較端正、學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較好、學(xué)習(xí)能力和操作能力較強(qiáng),解決問題能力較高；差層學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)基礎(chǔ)一般、學(xué)習(xí)能力和操作能力弱,解決問題能力弱。不建議超過三層，是考慮到教師的時(shí)間精力有限，以及多層級(jí)的管理難度是指數(shù)級(jí)增長的。

以技選1班48人教學(xué)班為例，把學(xué)生分為三個(gè)層次，選的標(biāo)準(zhǔn)是近兩次的測試成績和我對學(xué)生課堂表現(xiàn)的主觀評(píng)定，一個(gè)層次是班內(nèi)的薄弱C層，大約為24人，起名為“披荊斬棘”，一個(gè)層次是班內(nèi)的中等B層大約為16人，起名為“乘風(fēng)破浪”，最后一個(gè)層次是班內(nèi)的優(yōu)A層大約為8人，起名為“揚(yáng)帆起航”，在學(xué)考4班的按照同樣的方法學(xué)生分層。在分層基礎(chǔ)上,再進(jìn)行分組?？紤]到某些層人數(shù)多的特點(diǎn),基于簡單易行的原則,在實(shí)踐中采用同質(zhì)分組。每組8人左右,分別設(shè)置一名小組長。因此,A層“揚(yáng)帆起航”8人分為一組A1，B層“乘風(fēng)破浪”16人分為兩組B1、B2，B層“披荊斬棘”24人分為三組C1、C2、C3。在分工上, A層主要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)開展自組學(xué)習(xí)；B層學(xué)生骨干負(fù)責(zé)組內(nèi)學(xué)習(xí)；B層教師負(fù)責(zé)組內(nèi)學(xué)習(xí)。

其次是目標(biāo)分層，是分層教學(xué)中的一個(gè)變量，也是區(qū)別于傳統(tǒng)教學(xué)的顯著標(biāo)志，可以將原來過于刻板和統(tǒng)一性的目標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生可選擇的彈性目標(biāo)。

(2)分層目標(biāo)。學(xué)生進(jìn)入高中，三年的時(shí)間，如何讓不同認(rèn)知水平的孩子能夠在符合自身的認(rèn)知路徑中，最大程度的達(dá)到學(xué)考或選考對知識(shí)的考查量，這是分層教學(xué)在三年規(guī)劃中要考慮的。以技選1班教學(xué)班為例，在宏觀上來看，以選技術(shù)作為選考科目時(shí)的計(jì)劃起點(diǎn)，在考察知識(shí)的量、設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)施的時(shí)候，就要清楚的意識(shí)到三個(gè)層次孩子的達(dá)標(biāo)路徑也是很不一樣的。在微觀上來看，每一周、每一節(jié)課的教學(xué)實(shí)施中，如何進(jìn)行分層呢，就是本文要進(jìn)行討論的重點(diǎn)。

高中信息技術(shù)教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生的信息意識(shí)和計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新及信息社會(huì)責(zé)任最終成為具備素養(yǎng)的人。信息素養(yǎng)內(nèi)涵廣泛，分不同層次。他們是由易到難，由簡到繁，由低到高發(fā)展的。這也給分層教學(xué)的目標(biāo)分類提供了非常好的分類標(biāo)準(zhǔn)，分層教學(xué)的彈性目標(biāo)就可以通過這五個(gè)層級(jí)進(jìn)行劃分。信息意識(shí)、計(jì)算思維是基礎(chǔ)性目標(biāo)，需要全部人達(dá)成；數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新發(fā)展性目標(biāo)，由尖子生和中等生達(dá)成；信息社會(huì)責(zé)任是社會(huì)性目標(biāo)，需要刻意培養(yǎng)尖子生的良好的社會(huì)觀。

以技選1班的“算法程序?qū)崿F(xiàn)的綜合應(yīng)用”這一節(jié)課為例，以下是該課的教學(xué)目標(biāo)及指向的核心素養(yǎng)。教學(xué)目標(biāo):能熟練使用Python語言PIL庫解決實(shí)際問題,掌握模塊化編程的方法。掌握 Python語言文件讀寫操作的基本技能。通過綜合解決實(shí)際問題,編寫實(shí)用性程序,培養(yǎng)編程解決問題的能力。

指向的核心素養(yǎng):信息意識(shí):能夠根據(jù)解決問題的需要，自覺、主動(dòng)地尋求恰當(dāng)?shù)姆绞将@取與處理信息；在合作解決問題的過程中，愿意與團(tuán)隊(duì)成員共享信息，實(shí)現(xiàn)信息的更大價(jià)值。計(jì)算思維:針對給定的任務(wù)進(jìn)行需求分析,明確需要解決的關(guān)鍵問題﹔能提取問題的基本特征,進(jìn)行抽象處理,并用形式化的方法表述問題。運(yùn)用基本算法設(shè)計(jì)解決問題的方案,能使用編程語言或其他數(shù)字化工具實(shí)現(xiàn)這一方案。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：能使用編程語言實(shí)現(xiàn)機(jī)讀卡問題,引申到類似問題的解決,比如圖片去水印等現(xiàn)實(shí)問題的解決,及使用該算法對某些現(xiàn)實(shí)問題進(jìn)行創(chuàng)新。

2.2.2 教學(xué)實(shí)施。

(1)分層教學(xué)。在分層教學(xué)中，學(xué)生和教師的行為發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變，從學(xué)生行為轉(zhuǎn)變在于，學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)方式是自主的，全體同學(xué)全體參與，朝自己的目標(biāo)奮進(jìn)，其學(xué)習(xí)方式可以采用小組學(xué)習(xí)的方式。而教師的行為轉(zhuǎn)變在于，不僅只是講解和傳授，而是充分了解學(xué)情，進(jìn)行針對性的指導(dǎo)。以技選1班的“算法程序?qū)崿F(xiàn)的綜合應(yīng)用”這一節(jié)課教學(xué)實(shí)施。

本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)是通過分析和實(shí)踐“答題卡填涂識(shí)別”項(xiàng)目，讓學(xué)生完整體驗(yàn)真實(shí)應(yīng)用程序的形成與完善的全過程，綜合解決實(shí)際問題，編寫實(shí)用性程序，培養(yǎng)編程解決問題的能力。

問題1(基礎(chǔ))：判斷答題卡中的一個(gè)像素點(diǎn)是黑色還是白色？采用解析算法。

詳細(xì)解析：“判斷某像素的黑白顏色”和“判斷某個(gè)信息點(diǎn)是否被填涂的方法”，并把該兩個(gè)子問題的解決方案設(shè)計(jì)成了兩個(gè)函數(shù)掃描的圖像可能是彩色圖像(RGB圖像)或者是灰度圖像(只有黑白灰的圖像)，為了提高識(shí)別準(zhǔn)確率，我們統(tǒng)一將圖像轉(zhuǎn)換為黑白圖像。通過灰度值公式(灰度值=0.299*紅色顏色分量+0.587*綠色顏色分量+0.114*藍(lán)色顏色分量)如果灰度值小于132，判定為黑色，否則判定為白色。

樣例：R=43 G=10 B=241

代碼如下所示：

hd=0.299*R+0.587*G+0.114*B

if hd<132:

print(“黑色”)

else :

print(“白色”)

問題2(基礎(chǔ))：將程序改為自定義函數(shù)并調(diào)用(函數(shù))。

將問題1解析算法轉(zhuǎn)換成函數(shù)調(diào)用，圖片有很多個(gè)像素點(diǎn)組成，需多次判斷，采用函數(shù)可以多次調(diào)用，讓其具有通用性。在前面的課程中，學(xué)生已經(jīng)單獨(dú)學(xué)習(xí)了函數(shù)，將問題理解之后轉(zhuǎn)換成函數(shù)。該問題是對上一節(jié)課的復(fù)習(xí)與鞏固。這是所有學(xué)生必須掌握的知識(shí)點(diǎn)。代碼如下所示：

def pd(R,G,B):

hd=0.299*R+0.587*G+0.114*B

if hd<132:

print(“黑色”)

else:

print(“白色”)

pd (43,10,241)

問題3(提升)：完整“判斷圖片中某個(gè)信息點(diǎn)是否被填涂”，還需要對該信息點(diǎn)區(qū)域中的所有像素進(jìn)行判斷。(枚舉算法、Python語言PIL庫)

“判斷圖片中某個(gè)信息點(diǎn)是否被填涂”是本節(jié)課的一個(gè)前置任務(wù)，通過解決這個(gè)小任務(wù)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何確定信息點(diǎn)的坐標(biāo)及大小，掌握獲取和存儲(chǔ)信息點(diǎn)區(qū)域各像素點(diǎn)顏色信息等方法。通過解決簡單的問題，幫助學(xué)生掌握基本工具的使用方法，提供思維錨點(diǎn)，為解決復(fù)雜的問題做好鋪墊。

任務(wù)一：確定信息點(diǎn)的坐標(biāo)范圍(確定枚舉范圍)

任務(wù)二：獲取像素點(diǎn)(x,y)的RGB顏色參數(shù)

from PlL import lmage

im=lmage.open(“xx.bmp”) #打開圖像文件

pix=im.load() #讀取圖像信息到Pix

R,G,B=pix[x,y] #獲取像素點(diǎn)[x,y]的RGB顏色參數(shù)

任務(wù)三：判斷像一個(gè)素點(diǎn)(x,y)是否為黑色(篩選條件)

Python實(shí)現(xiàn)(部分代碼如下)：

…………

for x in range (12,37):

for y in range (92,105):

R,G,B=pix[x,y]

if pd(R,G,B)==“黑色”:

count=count+1

if count>=((105-92)*(37-12)*0.64):

print(“已填涂!”)

else:

print(“未填涂!”)

def tt(x, y):

count=0

for i in range (x,x+fill_width+1):

for j in range(y, y+fill_height+1):

R,G,B=pix[i,j]

if pd(R,G,B)==“黑色”:

count+=1

if count>=fill_width*fill_height*0.64:

return “已填涂”

else:

return “未填涂”

問題4(提升)：“編程讀取準(zhǔn)考證號(hào)”，答題卡的填涂判斷中，需要對一批信息點(diǎn)進(jìn)行檢測，才能確定所填涂的準(zhǔn)考證號(hào)。

“編程讀取準(zhǔn)考證號(hào)”是本節(jié)課的重點(diǎn)任務(wù)，教材花了大量的筆墨來分析和描述本任務(wù)。由于項(xiàng)目比較復(fù)雜，學(xué)生自主學(xué)習(xí)教材內(nèi)容難度較大，教師要對項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行分解，引導(dǎo)學(xué)生理解算法設(shè)計(jì)的每一個(gè)步驟和代碼中每個(gè)變量的含義。還要鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行小組討論與合作，以強(qiáng)帶弱，共同進(jìn)步。(詳細(xì)代碼略,學(xué)生代碼以填空形式出現(xiàn))。

問題5(拓展)：拓展練習(xí)圖片去水印。此問題在理解機(jī)讀卡原理的基礎(chǔ)上拓展實(shí)現(xiàn)。

課堂要解決的問題針對的是課程要達(dá)到的能力目標(biāo)。操作課程的能力內(nèi)容可分為三塊:基礎(chǔ)模塊﹑提升模塊、拓展模塊?；A(chǔ)模塊指基礎(chǔ)技能,難度較小，所有小組需完成；提升模塊指課程大綱目標(biāo),難度中等，A、B層需完成；拓展模塊指超綱訓(xùn)練,難度較大，A層學(xué)生嘗試完成。以該課為例，在完成任務(wù)的同時(shí)，在同層小組之間,還可采取以強(qiáng)帶弱、點(diǎn)評(píng)等方式，,增強(qiáng)訓(xùn)練趣味,鞏固課堂分層效果。

(2)分層作業(yè)。學(xué)生是否完成教學(xué)目標(biāo)，作業(yè)是一個(gè)重要的反應(yīng)指標(biāo)，學(xué)生要獲得較強(qiáng)的操作技能，單靠課堂練習(xí)，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,必須通過大量的課后作業(yè)來鞏固和提升。

針對不同層組學(xué)生,布置與其學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、能力、水平相匹配的課后作業(yè)，是保證分層分組教學(xué)效果必不可少的環(huán)節(jié)?；趶椥阅繕?biāo)，相應(yīng)的確定彈性作業(yè)，彈性作業(yè)并不一定適合學(xué)生的層次一一對應(yīng)的，學(xué)生可根據(jù)自己的目標(biāo)進(jìn)行選擇，分層作業(yè)知識(shí)劃定了一條作業(yè)基準(zhǔn)線，對于低層次的分組也要鼓勵(lì)他們?nèi)ネ瓿商岣咝缘哪繕?biāo)。以技選1班的“算法程序?qū)崿F(xiàn)的綜合應(yīng)用”這一節(jié)課課后作業(yè)為例，A1組、B1組完成基礎(chǔ)(配套作業(yè)本)、提升(試卷)作業(yè)及課后思考，B2組、C1組完成基礎(chǔ)和提升作業(yè)，C2組、C3組完成基礎(chǔ)作業(yè).

(3)分層評(píng)價(jià)。在課堂教學(xué)中，教學(xué)評(píng)價(jià)對學(xué)習(xí)者的內(nèi)在影響是較大的，在分層教學(xué)中更是如此。在每次課及不同訓(xùn)練階段,教師和學(xué)生骨干要善于評(píng)價(jià)不同層組課堂表現(xiàn)及訓(xùn)練情況,并根據(jù)課堂練習(xí)、課后作業(yè)打出平時(shí)成績,從而形成從客觀的評(píng)價(jià)到學(xué)生更加努力的正反饋。教師對全體學(xué)生開展分層評(píng)價(jià)，對某一個(gè)具體的學(xué)生進(jìn)行全面評(píng)價(jià)，應(yīng)堅(jiān)持分層評(píng)價(jià)和全面評(píng)價(jià)相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。在教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生的具體學(xué)習(xí)情況，構(gòu)建分層評(píng)價(jià)體系，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)成績處于哪一個(gè)層次，不同層次的學(xué)生評(píng)價(jià)程度也不一樣，促進(jìn)學(xué)生在學(xué)習(xí)方面的個(gè)性化發(fā)展?？梢苑纸處熢u(píng)價(jià)及學(xué)生自評(píng)，具體評(píng)分表如表1所示。

表1

通過學(xué)生根據(jù)自身完成任務(wù)的情況，對完成情況做一個(gè)闡述，并明確后續(xù)的完善方向，從而促進(jìn)學(xué)生下學(xué)習(xí)方面得到完善，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和激情。具體如表2所示。學(xué)生在高二上學(xué)期正式進(jìn)行課堂分層，學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效率顯著提升，直接體現(xiàn)在學(xué)生的信息技術(shù)成績數(shù)據(jù)上。2021學(xué)年高二上學(xué)期開始分層教學(xué)，技選1班和技學(xué)4班實(shí)行分層教學(xué)，其他教學(xué)班則是傳統(tǒng)教學(xué)，分層后的班級(jí)期中考試成績平均分明顯高于其它班級(jí)，兩個(gè)班級(jí)的信息技術(shù)成績C層學(xué)生的及格率高，及選考1班的優(yōu)秀率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過年級(jí)優(yōu)秀率。分層教學(xué)有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)自信心；B層的部分學(xué)生不再對信息技術(shù)不知所措，教師要在幫助學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)的前提下，適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，嘗試思維思考、解題策略的多樣性，提升自我思考的能力；A層大部分學(xué)生在教師策略性教學(xué)下，更側(cè)重于自我探究能力提高，并立足于知識(shí)內(nèi)容的基本掌握，有更深層次的思考和整體把握，明確研究的基本方向。

表2

3.教學(xué)效果

4.結(jié)束

在高中信息技術(shù)教學(xué)實(shí)踐中，分層次教學(xué)法不僅有利于提高傳統(tǒng)課堂的教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，還有利于構(gòu)建良好的師生關(guān)系，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。教師應(yīng)積極采用分層次教學(xué)法，并將分層次教學(xué)貫徹到整個(gè)數(shù)學(xué)教學(xué)過程中，通過科學(xué)合理地將學(xué)生分層，設(shè)計(jì)層次化的教學(xué)目標(biāo)，并開展針對性的教學(xué)過程，對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行分層次評(píng)價(jià)，以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，堅(jiān)持學(xué)生在課堂中的中心地位，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性邏輯思維能力，促進(jìn)學(xué)生成為具有信息素養(yǎng)的人。