教育信息化背景下的高中編程教學(xué)探索

【摘要】近年來(lái)，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，教育信息化如火如荼地推進(jìn)，由國(guó)家頂層設(shè)計(jì)、省級(jí)推廣，地區(qū)學(xué)校落地實(shí)施，從1.0時(shí)代到2.0時(shí)代取得了非凡的成效。整個(gè)過(guò)程由政府規(guī)劃（包括政策、資金、技術(shù)等）、學(xué)校支持，教師更新理念、學(xué)習(xí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式的優(yōu)化，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)的內(nèi)化。隨著信息化進(jìn)程的加快、信息化手段的豐富、智慧教室的興建、人工智能與大數(shù)據(jù)的融合應(yīng)用，文章探討在高中編程課程中實(shí)現(xiàn)有效教學(xué)、高效教學(xué)的策略。

【關(guān)鍵詞】教育信息化；編程教學(xué)；智慧學(xué)習(xí)環(huán)境；信息技術(shù)

作者簡(jiǎn)介：曾志勇（1983—），男，福建省泉州市第九中學(xué)。

教育信息化由1.0時(shí)代向2.0時(shí)代升級(jí)轉(zhuǎn)變，創(chuàng)造了全新的數(shù)字化環(huán)境。如何更好地利用國(guó)家教育信息化行動(dòng)的契機(jī)，優(yōu)化課堂結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新教學(xué)方式，支持學(xué)生在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境中進(jìn)行自我規(guī)劃、管理和評(píng)價(jià)，提升學(xué)生解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，提升學(xué)生的數(shù)字素養(yǎng)與技能，是高中信息科技課程要著重探索和研究的課題。

一、教育信息化背景下學(xué)科落地現(xiàn)狀

自進(jìn)入教育信息化1.0時(shí)代以來(lái)，國(guó)家致力于發(fā)展教育裝備，開(kāi)發(fā)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，優(yōu)化和改善教育信息化環(huán)境，推進(jìn)多媒體課件逐步代替教師板書(shū)，使學(xué)校教育呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、多媒體化態(tài)勢(shì)。在信息化教學(xué)環(huán)境下，教師的備課、授課行為可存檔、可更新、可合作、可迭代，課堂教學(xué)資源內(nèi)容豐富、圖文并茂，學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)也更高效、更便捷，教師向?qū)W生傳播知識(shí)的效率、容量和質(zhì)量均不斷提升。

隨著移動(dòng)終端、人工智能、大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，教育信息化不再滿足于網(wǎng)絡(luò)、資源、空間的互聯(lián)互通，逐步向互聯(lián)網(wǎng)的大資源觀邁進(jìn)，向智慧學(xué)習(xí)環(huán)境過(guò)渡，教育信息化2.0時(shí)代由此到來(lái)?；趪?guó)家教育現(xiàn)代化頂層設(shè)計(jì)，教育信息化2.0行動(dòng)提出了“三全兩高一大”的戰(zhàn)略目標(biāo)，旨在推動(dòng)信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，創(chuàng)新信息時(shí)代教育治理新模式，使教育信息化朝著更加科學(xué)、規(guī)范和大眾化的方向發(fā)展。

在智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下，信息科技課程依托網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和教學(xué)平臺(tái)不斷更新升級(jí)，師生互動(dòng)、課堂即時(shí)反饋、聽(tīng)評(píng)課記錄、在線能力檢測(cè)、作品提交與評(píng)價(jià)等課堂教學(xué)功能均在不斷增強(qiáng)，教與學(xué)的效率不斷提升，以學(xué)生為主體的教學(xué)模式正在有序形成。教育信息化2.0時(shí)代，信息科技課程的信息化不能僅停留在技術(shù)應(yīng)用層面，還應(yīng)將信息技術(shù)與學(xué)科教育深度融合，深化素養(yǎng)立意，依托技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)情的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，推動(dòng)教師教學(xué)方式、學(xué)生學(xué)習(xí)方式和師生互動(dòng)方式的變革，構(gòu)建一個(gè)更為高效的信息化學(xué)習(xí)環(huán)境。

二、教育信息化背景下高中編程教學(xué)的優(yōu)化路徑

編程教學(xué)是高中信息科技學(xué)科的重要內(nèi)容模塊，是中學(xué)階段培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維和創(chuàng)新能力的重要載體。教育信息化2.0時(shí)代從學(xué)情分析、教學(xué)設(shè)計(jì)、學(xué)法指導(dǎo)、學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)四個(gè)維度對(duì)教師隊(duì)伍的信息技術(shù)應(yīng)用能力提出更精確的微能力點(diǎn)要求，信息技術(shù)已經(jīng)成為教育的重要工具。在此背景下，高中信息科技教師需立足教師、學(xué)生、教學(xué)環(huán)境以及教學(xué)資源等要素，推動(dòng)更為高效的數(shù)字化教育形態(tài)的形成。

（一）以學(xué)生為主體，開(kāi)展學(xué)情分析

教學(xué)是因人而異的，有效的學(xué)情分析能夠幫助教師更好地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，針對(duì)不同類型的學(xué)生制訂教學(xué)計(jì)劃，推送教學(xué)內(nèi)容，確定具體教學(xué)方向。由于學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展情況受年齡、生活經(jīng)驗(yàn)等多方面因素的影響，因此學(xué)生的信息素養(yǎng)存在一定差異。教師實(shí)施學(xué)情分析時(shí)應(yīng)該做到：課前利用多元方式了解學(xué)生的基本情況；課中通過(guò)觀察、提問(wèn)、交流或討論等方式采集學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)；課后通過(guò)測(cè)驗(yàn)、習(xí)題等關(guān)注學(xué)生的知識(shí)掌握情況和能力發(fā)展情況，以便及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，加強(qiáng)對(duì)教學(xué)重難點(diǎn)的突破。在這一過(guò)程中，教師要轉(zhuǎn)變自身的角色定位，秉持“輔助教”“促進(jìn)學(xué)”的教學(xué)思路，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況［1］。

（二）回歸教學(xué)，重視教學(xué)過(guò)程

教育信息化背景下的高中編程教學(xué)要突破傳統(tǒng)教學(xué)模式，綜合考量教師、學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)方式四要素的綜合作用。教師要利用數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)擴(kuò)大課堂的知識(shí)容量，以生動(dòng)直觀的教學(xué)方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。教師應(yīng)熟悉教材內(nèi)容，具備整合教學(xué)內(nèi)容和開(kāi)發(fā)課程的能力，創(chuàng)設(shè)密切聯(lián)系學(xué)生生活實(shí)際的教學(xué)情境，調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的好奇心。在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)結(jié)合數(shù)據(jù)加工、問(wèn)題解決和信息系統(tǒng)操作的真實(shí)過(guò)程，發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀的統(tǒng)一。

（三）提升教學(xué)能力，引導(dǎo)自主學(xué)習(xí)

掌握現(xiàn)代化的教學(xué)技能，是信息科技教師的必備素養(yǎng)之一。在教學(xué)過(guò)程中，教師需發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。教師可以巧妙運(yùn)用練習(xí)、測(cè)驗(yàn)等輔助手段，全面記錄每一個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)成效，滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，促使學(xué)生積極參與到信息技術(shù)支持的具有交互性、真實(shí)性的學(xué)習(xí)活動(dòng)中，獲得最佳的教學(xué)效果。教師還應(yīng)借助網(wǎng)絡(luò)搜集整合學(xué)習(xí)資源，引導(dǎo)學(xué)生更好地開(kāi)展自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和平臺(tái)工具的幫助下積極進(jìn)行人機(jī)交互、師生交互，最大限度地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率［2］。

（四）構(gòu)建評(píng)價(jià)體系，及時(shí)跟蹤反饋

教育信息化背景下的教學(xué)評(píng)價(jià)是一項(xiàng)綜合性的工作，不僅要跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果，還應(yīng)起到優(yōu)化教學(xué)、為教師的教學(xué)提供指引的作用。因此，教育信息化背景下的教學(xué)評(píng)價(jià)應(yīng)注重評(píng)價(jià)反饋的實(shí)時(shí)性、動(dòng)態(tài)性和整體性。教師應(yīng)通過(guò)靈活多樣的評(píng)價(jià)方式激勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，豐富評(píng)價(jià)方式，使評(píng)價(jià)更加開(kāi)放、多元、客觀。而教師也要利用評(píng)價(jià)結(jié)果反思和改進(jìn)自己的教學(xué)，發(fā)揮評(píng)價(jià)與教學(xué)的相互促進(jìn)作用。

三、以“可以復(fù)用的代碼”為例進(jìn)行案例剖析

本文以教育科學(xué)出版社信息技術(shù)必修一“數(shù)據(jù)與計(jì)算”中的“可以復(fù)用的代碼”為例，分析高中編程教學(xué)策略。筆者認(rèn)真研讀教材、教參，結(jié)合班級(jí)學(xué)情和校本情況，最終確定將本課教學(xué)設(shè)計(jì)分為六大部分。

（一）課前調(diào)查

以往的學(xué)情分析，主要依靠教師對(duì)學(xué)生的觀察和了解，通過(guò)對(duì)學(xué)生進(jìn)行提問(wèn)來(lái)簡(jiǎn)單評(píng)估，分析結(jié)果缺乏有效數(shù)據(jù)支持，有較強(qiáng)的主觀性。在這節(jié)課中，筆者根據(jù)教學(xué)目標(biāo)預(yù)設(shè)學(xué)情分析的方向，提前將本節(jié)課的學(xué)情問(wèn)題進(jìn)行細(xì)化、量化，整合成問(wèn)卷的形式。學(xué)生需在教學(xué)平臺(tái)系統(tǒng)上完成問(wèn)卷填寫(xiě)，軟件后臺(tái)會(huì)形成真實(shí)數(shù)據(jù)支持下的圖文報(bào)表，以供教師進(jìn)行更加準(zhǔn)確、可量化的學(xué)情分析，從而為后續(xù)的教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施提供有效支持。

通過(guò)課前學(xué)情分析，教師了解到，學(xué)生對(duì)本節(jié)課三種程序結(jié)構(gòu)的整體掌握情況較好（其中順序結(jié)構(gòu)掌握良好占比100%、分支結(jié)構(gòu)掌握良好占比98%、循環(huán)結(jié)構(gòu)掌握良好占比90%），同時(shí)他們對(duì)復(fù)雜程序的結(jié)構(gòu)優(yōu)化呈現(xiàn)出濃厚的興趣和強(qiáng)烈的求知欲。因此，筆者在導(dǎo)學(xué)案中清晰梳理了順序、分支、循環(huán)三種基礎(chǔ)程序結(jié)構(gòu)，以期深化學(xué)生的認(rèn)識(shí)和理解，為本節(jié)課的順利開(kāi)展奠定良好的基礎(chǔ)。

（二）課堂活動(dòng)

為拓展編程學(xué)習(xí)的深度和廣度，教師引入數(shù)學(xué)學(xué)科里的排列組合知識(shí)，創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，設(shè)計(jì)課堂活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科教學(xué)。

活動(dòng)1：了解階乘的由來(lái)和發(fā)明背景

教師列出多種排列組合，引導(dǎo)學(xué)生探究階乘，并讓學(xué)生通過(guò)編程計(jì)算5！，10！，15！，并找出規(guī)律，使學(xué)生能夠更加深刻地理解循環(huán)結(jié)構(gòu)中各參數(shù)的含義。

活動(dòng)2：解決實(shí)際問(wèn)題

在學(xué)生體驗(yàn)了用計(jì)算機(jī)編程求解階乘這種大規(guī)模數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)問(wèn)題后，教師列出更多的排列組合—P=n！/（n-r）！，C= n！/（r！*（n-r）?。⒆寣W(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題。

（1）從六個(gè)同學(xué)中選三人進(jìn)行排隊(duì)，共有幾種排法？

（2）在高考選科時(shí)，從六門(mén)課程中選修三門(mén)，共有幾種選法？

針對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題，學(xué)生運(yùn)用排列組合來(lái)解決問(wèn)題并呈現(xiàn)如下編程代碼。

n3 = 1

for i in range（1，4）：

n3=n3*i

n6 = 1

for i in range（1，7）：

n6=n6*i

print（n6/n3）

print（n6/（n3*n3））

（三）學(xué)生探索

通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，上面的兩個(gè)程序多次出現(xiàn)相同或類似的代碼段。筆者提問(wèn)：“如果遇到一個(gè)需求、一段代碼反復(fù)被使用到，有什么方法可以使程序更簡(jiǎn)化？”由此，筆者強(qiáng)調(diào)編寫(xiě)自定義函數(shù)的必要性，并指出，編寫(xiě)自定義函數(shù)后，可以在需要用到這段代碼時(shí)直接調(diào)用，這樣就能夠大大優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)，減少代碼的重復(fù)出現(xiàn)，使程序更加優(yōu)美、簡(jiǎn)潔。筆者順勢(shì)提問(wèn)：“那么，我們?cè)撊绾尉帉?xiě)自定義函數(shù)呢？”筆者通過(guò)展示學(xué)習(xí)材料，引導(dǎo)學(xué)生了解，自定義函數(shù)一般包括函數(shù)名、參數(shù)、返回值和函數(shù)體等四個(gè)部分。自定義函數(shù)的基本格式如下。

def函數(shù)名（參數(shù)）：

語(yǔ)句或語(yǔ)句組

return返回值

學(xué)生探索自定義函數(shù)f（n）=n！，呈現(xiàn)如下代碼。

def f（n）：

p = 1

for i in range（1，n+1）：

p = p*i

return p

print（f（6）/（f（3）））

print（f（6）/（f（3）*f（3）））

教學(xué)過(guò)程中，筆者借助信息化手段，在教學(xué)輔助平臺(tái)ITtools3.0上搜集了豐富多樣的教育資源，如文字型的學(xué)案、結(jié)構(gòu)化的演示文稿、視頻類的微課等，幫助學(xué)生更深刻地理解函數(shù)知識(shí)，提升計(jì)算思維。

（四）拓展活動(dòng)

在完成前面兩個(gè)課堂活動(dòng)后，部分學(xué)有余力的學(xué)生可以繼續(xù)探索本節(jié)課的拓展知識(shí)—遞歸函數(shù)。問(wèn)題描述：有小兔一對(duì)，若第二個(gè)月它們成年，第三個(gè)月生下小兔一對(duì)，以后每月生產(chǎn)一對(duì)小兔，而所生小兔亦在第二個(gè)月成年，第三個(gè)月生產(chǎn)一對(duì)小兔，以后亦每月生產(chǎn)小兔一對(duì)，假定每產(chǎn)一對(duì)小兔必為一雌一雄，且均無(wú)死亡，試問(wèn)一年后共有小兔幾對(duì)（提示：用函數(shù)編程解決問(wèn)題）［3］？

該問(wèn)題涉及遞歸函數(shù)、函數(shù)嵌套，是對(duì)函數(shù)學(xué)習(xí)的有效延伸，供學(xué)有余力的學(xué)生深入探索，實(shí)現(xiàn)能力進(jìn)階，以確保各個(gè)層次的學(xué)生都能獲得有效發(fā)展。

（五）師生評(píng)價(jià)

在本課中，筆者利用ITtools3.0教學(xué)輔助平臺(tái)設(shè)計(jì)多個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)節(jié)點(diǎn)，方便學(xué)生自主學(xué)習(xí)，支持學(xué)生在“Python自動(dòng)閱卷”模塊自行上傳代碼、提交作業(yè)。該平臺(tái)具有存儲(chǔ)課堂作業(yè)、留痕學(xué)習(xí)過(guò)程數(shù)據(jù)等功能，方便教師對(duì)作業(yè)進(jìn)行逐一或批量化批改、點(diǎn)評(píng)，實(shí)現(xiàn)課堂作業(yè)上交、批改、反饋的閉環(huán)，解決了信息科技課堂長(zhǎng)期以來(lái)的作業(yè)收集難題，使教學(xué)活動(dòng)、教學(xué)評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)更加高效。

（六）課堂小結(jié)

本節(jié)課的重點(diǎn)在于教會(huì)學(xué)生使用自定義函數(shù)實(shí)現(xiàn)程序代碼的可復(fù)用，從而實(shí)現(xiàn)程序代碼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。通過(guò)課堂實(shí)踐和評(píng)價(jià)，學(xué)生已初步掌握函數(shù)的定義及函數(shù)的調(diào)用。但是對(duì)于Python編程學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō)，學(xué)生僅僅掌握自定義函數(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，Python編程語(yǔ)言極具開(kāi)放性，擁有大量的第三方庫(kù)，因此，學(xué)生不僅要學(xué)會(huì)使用自定義函數(shù)編程，還應(yīng)善于使用Python標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)及豐富的第三方庫(kù)編程，提升編程能力，發(fā)展信息素養(yǎng)。

結(jié)語(yǔ)

在教育信息化時(shí)代背景下，高中信息科技教師要更新教學(xué)觀念，提升自身的專業(yè)能力，發(fā)展信息技術(shù)應(yīng)用能力，善于在教學(xué)與科研中運(yùn)用信息技術(shù)手段。在開(kāi)展編程教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)具備學(xué)情分析的能力，能夠整合教材開(kāi)展項(xiàng)目活動(dòng)，利用教學(xué)平臺(tái)提供的豐富資源，為學(xué)生打造富有挑戰(zhàn)性和創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)環(huán)境。同時(shí)，教師應(yīng)理清思路，適應(yīng)變化，習(xí)得新知識(shí)和新技能，構(gòu)建全新的教與學(xué)模式，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的變革，將學(xué)生培養(yǎng)成社會(huì)需要的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才。

【參考文獻(xiàn)】

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