數(shù)字化環(huán)境下的初中Python大單元教學(xué)研究

◎ 北京師范大學(xué)?？诟綄賹W(xué)校 王艷玲

◎ 海南省?？谑薪逃芯颗嘤?xùn)院 吳 斌

初中信息科技的課程標準在2022年已經(jīng)頒布，現(xiàn)在使用的教材存在章節(jié)知識零散分布，聯(lián)系不緊密，教學(xué)素材老舊等問題。新課標老教材無法滿足學(xué)生學(xué)習需求。本校教師重新梳理和重組八年級信息科技教材進行大單元教學(xué)，從知識碎片化學(xué)習到模塊化、系統(tǒng)化學(xué)習。學(xué)生進入高中后，需要較高的編程水平，但存在大部分學(xué)生編程基礎(chǔ)較差，進入高中后只能重新學(xué)習最基礎(chǔ)的程序及算法，影響教學(xué)進度及學(xué)習效果。不構(gòu)成體系的教學(xué)，使得學(xué)生無法進行小初高知識的銜接，影響學(xué)生學(xué)習編程語言的進度。因此，有必要進行教材梳理，整體規(guī)劃課程，進行大單元教學(xué)。

一、信息科技課程標準下大單元教學(xué)的提出

初中信息科技教育是小學(xué)信息教育和高中信息技術(shù)教育的中轉(zhuǎn)站，只有在初中開設(shè)好信息科技課，學(xué)生的信息素養(yǎng)才能得到持續(xù)的提升?！读x務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》明確了信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵。義務(wù)教育階段信息科技課程和高中信息技術(shù)課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)有信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習與創(chuàng)新、信息社會責任，但在每個階段都有不同的體現(xiàn)。在信息科技7 ～9年級新課標中指出：要強化課程的育人導(dǎo)向，強化實踐性要求，注重“教—學(xué)—評”一致，加強學(xué)段銜接。大單元教學(xué)能夠基于學(xué)生的認知水平與成長規(guī)律較大程度地實現(xiàn)有計劃有規(guī)律的教學(xué)，把相對獨立而又具有關(guān)聯(lián)的知識進行整合，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，樹立正確的價值觀，培養(yǎng)學(xué)生的關(guān)鍵能力和必備品格，初中信息科技大單元教學(xué)實踐研究應(yīng)順應(yīng)新一輪課程改革需求。

二、Python大單元課程中的數(shù)字化資源開發(fā)

在進行Python大單元教學(xué)時，產(chǎn)生了短視頻、教學(xué)微課、教學(xué)課件、教學(xué)設(shè)計、學(xué)生作品集等數(shù)字資源。

1.導(dǎo)入環(huán)節(jié)——短視頻

大單元教學(xué)主要內(nèi)容之一是要創(chuàng)設(shè)真實的情境，讓學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題，并想通過自己的學(xué)習解決問題。Python大單元教學(xué)中可采用小視頻作為導(dǎo)入，小視頻可以是以學(xué)生為主角錄制的小視頻，或是單純使用別人的視頻進行剪輯，或是制作動畫。

2.操作指導(dǎo)環(huán)節(jié)——微課

初中Python課程的教學(xué)過程中，教師如果只進行一次講解，學(xué)生無法快速記住并完成操作，所以老師只能重復(fù)多次講解。微課可采用錄制屏幕的方式講解操作過程，也可自制動畫展示操作過程。在錄制微課時，需統(tǒng)籌規(guī)劃，不僅考慮到本節(jié)課的知識點，操作要點，還應(yīng)考慮到不同學(xué)生的學(xué)習水平不一樣，制作具有階梯式講解的微課，方便不同層次水平的學(xué)生通過觀看微課便能夠自主學(xué)習和合作學(xué)習。

3.交流環(huán)節(jié)——課件和教學(xué)設(shè)計

課件可輔助教學(xué)，使用課件突破重難點是一個重要途徑。因為教學(xué)對象為初中學(xué)生，則課件不能過于單調(diào)，摻雜一些符合初中學(xué)生認知的元素，交互式課件效果會更佳。教學(xué)設(shè)計能夠幫助教師梳理整個教學(xué)過程，體現(xiàn)教師的主導(dǎo)地位和學(xué)生的主體地位。教學(xué)課件和教學(xué)設(shè)計也可方便教師間的經(jīng)驗交流，有利于教師共同成長。

4.反饋環(huán)節(jié)——學(xué)生作品集

Python的作品是可視化的作品，通過編程貓平臺收集學(xué)生的Python作品，進行評分，方便學(xué)生及時了解個人學(xué)習情況。如果涉及硬件的使用，也可錄制學(xué)生展示作品時的視頻，記錄學(xué)生的成長過程。

三、融合數(shù)字化資源的大單元教學(xué)設(shè)計

1.制定單元主題

確定單元主題涉及的知識，明確培養(yǎng)的核心素養(yǎng)為信息意識和計算思維。以“Micro：bit初探析”大單元教學(xué)為例。

圖1 單元主題構(gòu)思

從學(xué)習階段來分，“Micro:bit初探析”單元屬于初二年級學(xué)生入門學(xué)習內(nèi)容。本教學(xué)結(jié)合硬件設(shè)備，讓學(xué)生了解Micro:bit軟硬件的使用，編程的基本概念以及程序間的邏輯關(guān)系。融入了變量、賦值、循環(huán)結(jié)構(gòu)的認識、函數(shù)的定義及運用，使用Micro:bit實現(xiàn)物聯(lián)，本章內(nèi)容是學(xué)習人工智能和物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。原教材的安排是：第一課Hello Bit，第二課璀璨星空，第三課呼吸燈，第四課計數(shù)器。四節(jié)課沒有主題情境，都是為了點亮開發(fā)板中的LED點而設(shè)計的任務(wù)，任務(wù)缺乏興趣點并與學(xué)生現(xiàn)實生活相脫離，不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣和培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。因此筆者把項目改成與學(xué)生生活息息相關(guān)的案例，引起學(xué)生的共鳴。在筆者進行代碼教學(xué)實踐時發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生對于代碼編程感到恐懼，并且代碼中注重語法的書寫，對于短時間內(nèi)培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維有很大的難度。在初中進行以圖形化編程為主導(dǎo)的大單元教學(xué)，更能培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維的形成。

2.確定教學(xué)內(nèi)容

以大單元“Micro:bit初探析”中的“Hello Bit”一課為例，“Micro：bit初探析”學(xué)習主題屬于《信息技術(shù)》八年級下冊第一課至第四課的內(nèi)容，從課標要求分析，7 ～9年級在物聯(lián)網(wǎng)實踐與探索中提出要通過對身邊真實應(yīng)用場景中物聯(lián)網(wǎng)的分析，認識物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)萬物互聯(lián)的基本原理，通過簡易物聯(lián)系統(tǒng)的設(shè)計與搭建，探索物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)采集、處理、反饋控制等基本功能。無論在物聯(lián)網(wǎng)實踐與探索還是人工智能與智慧社會模塊的學(xué)習中，都需要培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)中的計算思維。在本學(xué)段的計算思維要求是：（1）能在真實情境中發(fā)現(xiàn)問題，提取問題的基本特征，對問題進行抽象、分解、建模，制定解決方案；（2）能執(zhí)行問題解決方案，通過對數(shù)據(jù)的采集與分析，反思和優(yōu)化解決方案，并將其遷移運用與解決其他問題。

3.制定教學(xué)目標

在制定本單元大的教學(xué)目標時，充分考慮數(shù)字化教學(xué)資源在每一節(jié)課的作用，根據(jù)每節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，制作相應(yīng)的數(shù)字化資源。教學(xué)目標充分考慮核心素養(yǎng)在信息科技教學(xué)中的達成，也注重與學(xué)生數(shù)字生活經(jīng)驗、現(xiàn)實社會信息科技應(yīng)用場景的聯(lián)系。新課標中與“Micro：bit初探析”相關(guān)的目標有兩點：（1）通過對身邊真實應(yīng)用場景中物聯(lián)網(wǎng)的分析，認識物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)萬物互聯(lián)的基本原理；（2）通過簡易物聯(lián)系統(tǒng)的設(shè)計與搭建，探索物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)采集、處理、反饋控制等基本功能。常見結(jié)構(gòu)的認識、分類和經(jīng)典結(jié)構(gòu)欣賞。“Hello Bit”一課的教學(xué)目標有：通過任務(wù)驅(qū)動，學(xué)生自主學(xué)習，完成micro：bit程序新建，顯示英文、數(shù)字倒計時、愛心閃爍效果、自定義圖案等任務(wù)；通過猜字游戲，鞏固micro:bit初學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生思維，增強學(xué)習積極性。

4.開展教學(xué)活動

大單元教學(xué)中的活動注重相互聯(lián)系，數(shù)字化資源能夠讓學(xué)生循序漸進體驗活動，并從活動中形成信息科技核心素養(yǎng)?；顒拥脑O(shè)計要根據(jù)學(xué)生的學(xué)情制定，以問題的解決為導(dǎo)向，幫助學(xué)生自主探究。以“Hello Bit”一課的教學(xué)活動為例，對數(shù)字化資源的運用進行剖析。

活動環(huán)節(jié)：情境導(dǎo)入。

播放小視頻：小明去做核酸的時候發(fā)現(xiàn)發(fā)燒的患者如果在隊伍里也不能被發(fā)現(xiàn)，存在很大的風險，并且規(guī)定十個或是二十個咽拭子裝入一根管中，但是采樣人員又要采樣又要記數(shù)，工作量很大。小明便利用 micro:bit來解決測溫和計數(shù)的問題。

提問：小明是如何制作的呢？

設(shè)計意圖：這里使用了一個導(dǎo)入小視頻，小視頻由學(xué)生親自錄制，通過情境導(dǎo)入，學(xué)生聯(lián)系生活實際，對micro:bit產(chǎn)生興趣。

活動環(huán)節(jié)：Micro:bit是何物？

Micro:bit是一款專門為青少年學(xué)習編程設(shè)計的可編程嵌入式設(shè)備，通過編程，可以在micro:bit上實現(xiàn)很多炫酷的小發(fā)明。播放視頻了解一下micro:bit。我們編寫的程序，只要拷貝到micro：bit的存儲器中就可以自行運行，看到開發(fā)板上呈現(xiàn)的圖案或文字，我們可以在海龜編輯器中編寫程序，然后通過平臺提交給老師。也可通過在線編程與模擬器來了解micro:bit的使用。

設(shè)計意圖：通過觀看視頻，了解micro:bit的功能和平臺的使用。

活動環(huán)節(jié)：任務(wù)驅(qū)動。

任務(wù)一：觀看“新建micro：bit文件”視頻，在micro：bit的LED屏幕上開機時滾動顯示“Hello Bit!”。任務(wù)二：做開機倒計時（5、4、3、2、1）展示學(xué)生成果。提示學(xué)生的倒計時要插入延遲1秒。任務(wù)三：觀看視頻“顯示內(nèi)置圖案”，做成視頻“愛心閃爍”的效果。任務(wù)四：觀看視頻“顯示自定義圖案”，制作一個一直顯示自定義的圖案，不要跟視頻里的圖案一致。

提問：micro：bit可以顯示漢字嗎？

任務(wù)五：自主探究如何顯示出一、二、木等漢字。

設(shè)計意圖：通過學(xué)生自主探究視頻內(nèi)容，完成任務(wù)。在完成任務(wù)的同時了解開機時滾動英文、開機時倒計時、循環(huán)顯示內(nèi)置圖案、顯示自定義圖案以及簡單漢字的顯示方法。

活動環(huán)節(jié)：玩游戲。

播放“猜字游戲”視頻，提出游戲規(guī)則。四個人為一個小組，討論要出的兩道猜字題，該字由三個漢字或偏旁組成，每個字間隔1秒顯示，并加入倒計時5、4、3、2、1，并顯示到屏幕上。指定小組答題，如果對方答出，則對方加1分。如果對方未答出，本小組答案合理，則本小組加1分，并由本小組公布答案。本小組給出答案不合理，則要扣除1分。最高分組別為冠軍，頒發(fā)獎品。

設(shè)計意圖：通過游戲環(huán)節(jié)，讓學(xué)生學(xué)以致用，在快樂中鞏固所學(xué)知識。

活動環(huán)節(jié)：課堂小結(jié)。

使用思維導(dǎo)圖總結(jié)micro:bit的功能和利用micro：bit實現(xiàn)顯示中英文，呈現(xiàn)閃爍效果和自定義圖案。

設(shè)計意圖：使用思維導(dǎo)圖總結(jié)本節(jié)課所學(xué)，方便學(xué)生記憶。

5.借助數(shù)字化教學(xué)平臺評價

制定評價標準才能從各個維度評價學(xué)生的學(xué)習情況。如我們可以對評價目標、評價任務(wù)、評價標準及評價方法進行設(shè)計。

使用數(shù)字化平臺可以方便記錄學(xué)生的成長軌跡，可以記錄學(xué)生每一次的作業(yè)，教師也能夠在平臺上批改學(xué)生的作業(yè)，作為評價依據(jù)。學(xué)生可在海龜編輯器里編寫程序，把程序上傳到micro:bit開發(fā)板上驗證程序的可行性。也可通過屏幕共享分享程序，以便進行交流和評價。在平臺上也可保留學(xué)生的作品，方便存儲和二次使用。

四、初中Python大單元教學(xué)策略

1.整體規(guī)劃大單元內(nèi)容

確定大單元主題、章節(jié)目標及教學(xué)模式，挖掘真實情境。只有進行整體規(guī)劃，才能夠總體把控全局，才能讓學(xué)生循序漸進地提高核心素養(yǎng)?；谡鎸崋栴}創(chuàng)設(shè)Python大單元情境，善于發(fā)現(xiàn)和總結(jié)日常生活中的問題與編程之間的關(guān)聯(lián)。

2.借助數(shù)字化平臺進行教學(xué)

使用學(xué)生自錄導(dǎo)入視頻、micro:bit用途的剪輯視頻、操作視頻、游戲解說視頻等多個視頻，幫助學(xué)生實現(xiàn)了自主探究和合作探究，充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)地位。學(xué)生的參與度和作品的完成度較傳統(tǒng)教學(xué)有明顯提高。使用思維導(dǎo)圖幫助學(xué)生對整堂課進行總結(jié)及梳理，使用數(shù)字化平臺幫助記錄學(xué)生的學(xué)習情況，提高了大單元學(xué)習效率。

3.設(shè)計具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)

教師需要熟讀教材、課程標準，了解什么任務(wù)適合學(xué)生來完成，不同水平的學(xué)生分別設(shè)計什么任務(wù)，設(shè)計要具有挑戰(zhàn)性又貼合課程內(nèi)容的任務(wù)，激發(fā)學(xué)生積極性。

4.及時有效地評價

使用平臺記錄學(xué)生的作業(yè)，并進行正確、持續(xù)評價。教師需在每一次學(xué)生上交作業(yè)之后進行評價，確保評價的及時性和有效性。要制定相應(yīng)的評價標準，及時對學(xué)生的學(xué)習進行反饋。