初中信息科技單元作業(yè)設(shè)計的實踐與探索
——以“走進程序世界”單元為例

福建省廈門市金尚中學(xué)（361009）鄒斌

當(dāng)前，深化教育評價改革，加強“五項管理”（即作業(yè)、睡眠、手機、讀物、體質(zhì)管理），實施“雙減”（減輕義務(wù)教育階段學(xué)生作業(yè)負擔(dān)和校外培訓(xùn)負擔(dān)）等，是教育改革發(fā)展的重點任務(wù)，是落實“五育并舉”、打造良好教育生態(tài)、實現(xiàn)教育現(xiàn)代化的重要舉措。引導(dǎo)學(xué)生完成好基礎(chǔ)性作業(yè)，強化實踐性作業(yè)，探索彈性作業(yè)和跨學(xué)科作業(yè)，是教學(xué)改革對教師的作業(yè)設(shè)計能力和作業(yè)實施質(zhì)量提出的新要求。單元教學(xué)是當(dāng)下教學(xué)改革實踐的一個熱點，而單元作業(yè)設(shè)計是單元教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié)。本文以閩教版信息科技（2020 年修訂版）七年級下冊“走進程序世界”單元的作業(yè)設(shè)計為例，探討初中信息科技單元作業(yè)的設(shè)計。

一、科學(xué)設(shè)計單元作業(yè)

科學(xué)地設(shè)計作業(yè)是實現(xiàn)課程目標、教學(xué)目標的必然要求，是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)、關(guān)鍵能力和必備品格的育人育才之道，是診斷教學(xué)實情、檢測教學(xué)現(xiàn)狀、把握教學(xué)節(jié)奏、調(diào)節(jié)教學(xué)深度的重要手段。

（一）研讀文本材料，統(tǒng)整單元作業(yè)內(nèi)容

課程標準和教材是教師進行作業(yè)設(shè)計的重要參考文本材料，教師在進行作業(yè)設(shè)計之前應(yīng)精細地研讀課程標準和教材?！读x務(wù)教育信息科技課程標準（2022 年版）》明確了信息科技課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)包括信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任四個方面，特別指出“計算思維是指個體運用計算機科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在問題解決過程中涉及的抽象、分解、建模、算法設(shè)計等思維活動”。因此，初中信息科技單元作業(yè)設(shè)計應(yīng)以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，強化對抽象、分解、建模、算法設(shè)計等思維的訓(xùn)練，做到既提質(zhì)增效、控時減負，又充分發(fā)揮作業(yè)的育人功能?！白哌M程序世界”單元的學(xué)習(xí)內(nèi)容是較為經(jīng)典的C 語言，主要由編程基礎(chǔ)、程序設(shè)計的三種基本結(jié)構(gòu)和綜合活動三個部分組成，其中編程基礎(chǔ)2 課時，程序設(shè)計的三種基本結(jié)構(gòu)（順序、分支、循環(huán)結(jié)構(gòu)）6 課時，綜合活動2 課時，整個單元一共安排10 課時。教材的作業(yè)以8 個動手實踐、8 個創(chuàng)新實踐、1 個探究活動和1 個創(chuàng)新活動的形式呈現(xiàn)，沒有專門的課后作業(yè)要求，每課僅附一份學(xué)習(xí)評價，這也從另一個側(cè)面說明教材編排者希望學(xué)生以完成課內(nèi)作業(yè)為主。我校七年級學(xué)生有學(xué)過優(yōu)必選uKit Explore編程，因此可把程序設(shè)計基礎(chǔ)部分的動手實踐與創(chuàng)新實踐進行統(tǒng)整，將學(xué)生學(xué)過的“AI 超級工程師——環(huán)境監(jiān)測”溫濕度檢測與uKit Explore 編程相結(jié)合實現(xiàn)將檢測到的溫度與濕度在串口監(jiān)視器中自動換行顯示程序，巧妙地把程序和算法統(tǒng)整融入實踐性作業(yè)中。攝氏溫度轉(zhuǎn)化為華氏溫度、計算打車費用和三角形成立的判定等可以統(tǒng)整為通過設(shè)計程序解決問題類實踐性作業(yè)，包含順序和分支兩個語句的學(xué)習(xí)?！靶『镎摇薄绊n信點兵”“密碼解鎖”等實踐性作業(yè)可統(tǒng)一歸整為循環(huán)語句的鞏固作業(yè)，把for語句和whhile語句統(tǒng)整在一起進行比較練習(xí)，體會兩個循環(huán)語句在不同情境下使用的優(yōu)劣。從程序設(shè)計基礎(chǔ)的第一個程序編寫開始，都要求學(xué)生以自然語言或流程圖來表示解決問題的方法、路徑，搭起知識關(guān)聯(lián)與具體問題解決的支架，引導(dǎo)學(xué)生有效解決問題，鍛煉學(xué)生抽象、分解、建模、算法設(shè)計等思維，提升學(xué)生的思維品質(zhì)。

我校地處閩南地界，可結(jié)合當(dāng)?shù)氐拿袼谆顒?，布置、引?dǎo)學(xué)生完成“弘揚民俗文化——制作閩南‘博餅’擲骰子游戲”項目實踐活動，要求學(xué)生以小組為單位，調(diào)查研究這項地方民俗活動的歷史背景和意義，統(tǒng)整動畫界面設(shè)計、骰子隨機數(shù)程序設(shè)計等內(nèi)容，綜合運用Flash 制作骰子投擲動畫、C 語言程序編寫可實現(xiàn)民俗活動相關(guān)需求的程序，簡要說明設(shè)計需求、算法分析、程序?qū)崿F(xiàn)相關(guān)模塊。這一項目實踐活動整合了歷史、美術(shù)、信息科技等學(xué)科，具有一定的綜合性、長周期性和跨學(xué)科性，課內(nèi)無法完成，可延伸到課外。總之，單元作業(yè)的設(shè)計應(yīng)堅持以學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)為導(dǎo)向，潛移默化地實現(xiàn)育人功能。

（二）制訂單元作業(yè)目標

教師應(yīng)圍繞教學(xué)目標來設(shè)計教學(xué)活動、教學(xué)評價，并以教學(xué)目標的達成與否來開展教學(xué)反思。同樣，作業(yè)設(shè)計也要依據(jù)國家課程方案、課程標準、教學(xué)目標來制訂相應(yīng)的作業(yè)目標。具體的，“走進程序世界”單元作業(yè)目標主要有：

1.通過動手操作、觀察，理解并熟悉相關(guān)操作軟件平臺或編程工具及其環(huán)境參數(shù)，達到應(yīng)用水平，培養(yǎng)信息意識。

2.根據(jù)所提供的教學(xué)材料，模仿操練課堂內(nèi)例題或教材相關(guān)例題，自主整理繪制以每課內(nèi)容知識點為主線的思維導(dǎo)圖，達到理解并學(xué)會遷移的水平，提升數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)。

3.了解C 語言的基本數(shù)據(jù)類型和常量及變量，理解和運用輸入輸出函數(shù)、算術(shù)運算、賦值運算、關(guān)系運算、邏輯運算等程序語句表達，達到理解的水平，并能夠在實際編程中靈活運用Online judge 平臺（如HUSTOJ），發(fā)展計算思維。

4.用IF 語句編寫簡單的分支結(jié)構(gòu)程序，用for、while 循環(huán)語句編寫程序解決簡單的實際問題，達到綜合應(yīng)用知識解決實際問題的水平，喚起信息社會責(zé)任意識。

5.建立“反思錯題集”，根據(jù)錯題自主地、實事求是地反思知識欠缺，有針對性地進行補缺漏、糾錯誤。在實踐操作和反思過程中把握學(xué)習(xí)的主動權(quán)，養(yǎng)成學(xué)習(xí)好習(xí)慣，形成學(xué)習(xí)好品行。

通過這一單元的作業(yè)練習(xí)，學(xué)生會逐步認識到程序和算法是推動計算機自動化的重要工具，對整個計算機軟件的工作原理有一個全局性的認識，并逐步形成信息意識和計算思維。

二、確定作業(yè)類型

根據(jù)“走進程序世界”單元作業(yè)具體目標的不同側(cè)重點，可將“走進程序世界”單元作業(yè)分為預(yù)學(xué)類、導(dǎo)學(xué)類、分層類等類型，并以一條明線或暗線把整個單元作業(yè)串聯(lián)起來，使得每個單課作業(yè)都指向?qū)崿F(xiàn)若干單元作業(yè)目標，最終落實所有單元作業(yè)目標。

（一）預(yù)學(xué)類作業(yè)

預(yù)學(xué)類作業(yè)是課前學(xué)生用3～5 分鐘即可完成的微型作業(yè)。一般是對前概念知識的整理，對新概念的初步淺層學(xué)習(xí)，建立新舊知識之間的關(guān)聯(lián)，以微課程、微視頻、微練習(xí)、微文本等形式輔助完成學(xué)習(xí)。這里所指的課前，可以是一節(jié)課上課前的課余時間，也可以是一節(jié)課上課中的前階段時間。預(yù)學(xué)類作業(yè)可以是對知識要點的梳理，也可以是對與本次課相關(guān)的前知識內(nèi)容的回顧和鞏固。

例如，在“分支結(jié)構(gòu)”教學(xué)中，筆者先給出“關(guān)系表達式與邏輯運算表達式”提綱式的自主學(xué)習(xí)單內(nèi)容，設(shè)計6 道關(guān)系表達式“是真是假”判斷題，引導(dǎo)學(xué)生辨析正誤，并分析自身在邏輯表達方面存在的問題。具體呈現(xiàn)的作業(yè)如下：

除了算術(shù)運算符（+、-、*、/、%、++、--）和賦值運算符（=），在初中C 語言的學(xué)習(xí)中還會經(jīng)常碰到關(guān)系運算符（＜、＜=、＞、＞=、==、!=）和邏輯運算符（&&、||、!）。比如5＞3 返回值為真（1）；5＞3==1，先判斷5＞3（返回結(jié)果為1），再以所得結(jié)果1去判斷是否與1 相等，返回結(jié)果為真（1）；8＜9＜10，先判斷8＜9（返回結(jié)果為1），再以所得結(jié)果1去判斷是否＜10，返回結(jié)果為真（1）。C 語言里是不能進行區(qū)間運算的。不同運算符有不同優(yōu)先級，具體參見教材第75 頁表6-2，同級運算由左到右，可用“（）”改變運算的優(yōu)先級。

請完成以下練習(xí)，判斷其結(jié)果返回值是真（1）還是假（0）。

①10＜9

②12+1!=11

③12+1==10+3

④12＞10＞9

⑤10＞9&&8＞5

⑥!0==1||2＞3||5＜=9

這要求學(xué)生掌握關(guān)系表達式的表示方法和判定方法，知道如何通過邏輯運算解決比較復(fù)雜的邏輯判斷問題，學(xué)會使用常用運算符及其優(yōu)先級實現(xiàn)正確的邏輯表達，這些為后面的分支語句的學(xué)習(xí)埋下了伏筆。

（二）導(dǎo)學(xué)類作業(yè)

根據(jù)教學(xué)進度和學(xué)生學(xué)情，提供給學(xué)生所需的學(xué)習(xí)資源與學(xué)法建議，并從學(xué)生學(xué)的角度設(shè)計“以學(xué)定教”所需要的課堂作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)后反思。

例如，在“常量與變量”的教學(xué)中，筆者在布置導(dǎo)學(xué)作業(yè)前提出學(xué)法建議：可通過實例重溫數(shù)據(jù)類型，體驗常量、變量定義與賦值，并在實際問題的解決中學(xué)習(xí)運用常量和變量表達計算機語言；結(jié)合練習(xí)正確理解常量與變量概念，正確命名、賦值，并借助實例體驗常量與變量在編程中的運用，訓(xùn)練邏輯思維和計算思維。

接著，在探究C 語言中的常量的表達的環(huán)節(jié)中，給出如下知識儲備：在程序執(zhí)行過程中，值不能進行修改的量稱為常量。

C 語言中是如何表達常量的呢？請看教材給出的兩種方法：

方法一：使用#define 宏定義來定義常量。例如，“常量NUMBER定義為5”表示為：

#define NUMBER 5

方法二：使用const關(guān)鍵字來修飾變量。例如，“常量NUMBER定義為5”表示為：

const int a=5

然后，給學(xué)生布置以下“探究實踐”作業(yè)：

警察抓到一個小偷，有個重要的物件被他丟棄了。為找回物件，警察帶小偷到現(xiàn)場指認，可是小偷說他慌亂中忘了是朝哪個方向扔的，于是警察只能根據(jù)小偷的力道來判斷物件所在范圍，即以小偷站位為圓心，以小偷的最大力道拋距為半徑的圓內(nèi)。如果用自動探測器尋找，請思考探測器要尋找的范圍。

探究：探測器要尋找的范圍是如何算的？請列出算式。

練習(xí)：上面列出的算式中的常量是什么？嘗試在Dev-C++中用C 語言來正確表達，想一想什么地方容易出錯。

學(xué)生在完成這項作業(yè)后，C 語言中常量的表達得到了鞏固。這樣設(shè)計作業(yè)，還能檢測學(xué)生對常量表達的運用情況，教師可據(jù)此確定課堂精講內(nèi)容及施教策略。

（三）分層類作業(yè)

在教學(xué)實踐中，學(xué)生的學(xué)習(xí)目標達成不可能整齊劃一，這就要求作業(yè)的設(shè)計要分層展開，使得每一個學(xué)生都有事想做，有事能做，讓優(yōu)生不會“閑”著，學(xué)困生不被“困”著，中等生不至“?！敝?，讓設(shè)計出來的作業(yè)真正地促進學(xué)生的學(xué)。

例如，在“分支結(jié)構(gòu)”的教學(xué)中，筆者依托學(xué)校搭建的Online judge平臺設(shè)計了以下分層作業(yè)。

“博餅”起源于泉州府，是鄭成功當(dāng)年為了鼓舞思鄉(xiāng)將士，命令其下屬發(fā)明的游戲，是閩南地區(qū)幾百年來獨有的中秋傳統(tǒng)活動，是用骰子投擲結(jié)果來決定參與者的獎品的獨特月餅文化，是對傳統(tǒng)文化的一種傳承。請以投擲一個骰子為例，編寫人機投擲骰子的程序，按要求顯示人機投擲骰子的點數(shù)。

A 層程序?qū)崿F(xiàn)：人的點數(shù)大于等于機的點數(shù)，則顯示“人贏了”，另起一行顯示贏了幾個點數(shù)。

B 層程序?qū)崿F(xiàn)：人的點數(shù)大于等于機的點數(shù)，則顯示“人贏了”，并另起一行顯示贏了幾個點數(shù)；否則顯示“機贏了”，并另起一行顯示贏了幾個點數(shù)。

C 層程序?qū)崿F(xiàn)：人的點數(shù)大于機的點數(shù)，則顯示“人贏了”，并把贏了幾個點數(shù)也顯示出來；人的點數(shù)小于機的點數(shù)，則顯示“機贏了”，并把贏了幾個點數(shù)也顯示出來；人的點數(shù)與機的點數(shù)相等，則顯示“人機平局”。

學(xué)生根據(jù)自身實際學(xué)習(xí)水平，自主選擇其中的一至兩個層次作業(yè)。在完成作業(yè)的過程中如遇到困難，學(xué)生可先尋求小組幫助，并將自己的困難作為問題進行提交，教師根據(jù)學(xué)生提交的問題篩選精講內(nèi)容，從而提高教學(xué)效率。

三、單元作業(yè)設(shè)計的反思

為了讓單元作業(yè)更加符合校情、班情、學(xué)情，助力學(xué)校作業(yè)管理，進行單元作業(yè)設(shè)計的自評與反思，并據(jù)此進行改進、提升是十分必要的。筆者就“走進程序世界”單元作業(yè)目標達成情況，對學(xué)生單課作業(yè)和單元整體作業(yè)情況進行訪談和問卷調(diào)查，以此引導(dǎo)學(xué)生展開自評。主要自評內(nèi)容有：（1）作業(yè)是否落實了對知識、品格、技能、能力、價值觀等方面的要求，并發(fā)揮正確導(dǎo)向；（2）作業(yè)內(nèi)容是否與作業(yè)目標一致；（3）作業(yè)是否具有科學(xué)性（包括內(nèi)容準確易理解、要求明確合理、評價科學(xué)等）；（4）作業(yè)類型是否合適；（5）作業(yè)難度、時長、結(jié)構(gòu)是否合理；（6）作業(yè)是否關(guān)注學(xué)生的個體差異，提供給學(xué)生選擇的機會。從學(xué)生的反饋情況來看，這一單元作業(yè)還需要在難度要求和科學(xué)評價方面再做進一步改進。