摘 要:本文以“編程計(jì)算”教學(xué)為例,立足學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng),依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)業(yè)要求,靈活處理教材,探索如何在高中信息技術(shù)課程中實(shí)施大單元教學(xué),以讓課堂提質(zhì)增效,促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí),提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。
關(guān)鍵詞:高中信息技術(shù);大單元教學(xué);Python教學(xué)
普通高中信息技術(shù)課程是一門旨在全面提升學(xué)生信息素養(yǎng),幫助學(xué)生掌握信息技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)與技能、增強(qiáng)信息意識(shí)、發(fā)展計(jì)算思維、提高數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力、樹立正確的信息社會(huì)價(jià)值觀和責(zé)任感的基礎(chǔ)課程[1]。然而,傳統(tǒng)的信息技術(shù)教學(xué)通常采用講練結(jié)合方式,這種方式只注重知識(shí)傳授,忽略了學(xué)生認(rèn)知水平的不同以及知識(shí)之間的相互聯(lián)系,導(dǎo)致學(xué)生難以建立起完整的知識(shí)體系,難以靈活運(yùn)用知識(shí)來解決實(shí)際問題。傳統(tǒng)的教學(xué)方式已經(jīng)不利于培養(yǎng)學(xué)生的信息技術(shù)核心素養(yǎng),也不符合新的課程標(biāo)準(zhǔn)要求。
為了適應(yīng)新課程標(biāo)準(zhǔn),教師需要轉(zhuǎn)變教學(xué)方式,不再單純地“教教材”,而是需要根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和現(xiàn)有水平,創(chuàng)造性地使用教材。教師可以結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況,對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑鰟h、調(diào)整和重組,以提高學(xué)生對(duì)教材內(nèi)容的理解和接受度,促進(jìn)學(xué)生成為自主學(xué)習(xí)者。以“編程計(jì)算”為例,這是教育科學(xué)出版社出版的《高中信息技術(shù)》必修1中第二單元的內(nèi)容,主要目標(biāo)是讓學(xué)生掌握Python程序設(shè)計(jì)語言的基本知識(shí),并熟練使用順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)編寫程序。在順序結(jié)構(gòu)與選擇結(jié)構(gòu)部分,教材提供了“最適宜運(yùn)動(dòng)心率計(jì)算器”項(xiàng)目;在循環(huán)結(jié)構(gòu)部分,提供了“學(xué)習(xí)投資理財(cái)”項(xiàng)目。這兩個(gè)項(xiàng)目任務(wù)是獨(dú)立的,沒有直接聯(lián)系。如果按照教材的安排進(jìn)行教學(xué),學(xué)生在完成“最適宜運(yùn)動(dòng)心率計(jì)算器”項(xiàng)目后可能會(huì)提出疑問:為什么程序只能計(jì)算一次?如何實(shí)現(xiàn)連續(xù)計(jì)算?面對(duì)這種情況,教師應(yīng)該如何引導(dǎo)學(xué)生解決學(xué)習(xí)困惑?是繼續(xù)基于同一項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行深入學(xué)習(xí),還是轉(zhuǎn)向另一個(gè)項(xiàng)目任務(wù)“學(xué)習(xí)投資理財(cái)”?
為了解決這一問題,筆者嘗試采用大單元教學(xué)法,對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)處理,讓學(xué)生圍繞同一項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行持續(xù)、深入的學(xué)習(xí)。這種方法可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力,同時(shí)培養(yǎng)他們的計(jì)算思維和解決問題的能力。通過這種方式,學(xué)生不僅能夠更深入地理解循環(huán)結(jié)構(gòu),還能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問題,從而更好地適應(yīng)新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求。
一、大單元教學(xué)
在落實(shí)核心素養(yǎng)的課堂轉(zhuǎn)型中,大單元教學(xué)成為被推崇的一種教學(xué)方式。大單元教學(xué)是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方式的一種改革和創(chuàng)新。它將課程內(nèi)容劃分為較大的單元或模塊,比如大概念、大任務(wù)、大項(xiàng)目、大問題或大挑戰(zhàn)等,通過跨學(xué)科的設(shè)計(jì)和教學(xué),使學(xué)生能夠更全面地理解知識(shí),從而培養(yǎng)綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。這種教學(xué)方法也更符合現(xiàn)代社會(huì)對(duì)人才的需求,強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、問題解決能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。
大單元具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。1.整合性:大單元教學(xué)是將原本零散的課程內(nèi)容整合為一個(gè)個(gè)有機(jī)的大單元,涵蓋多個(gè)學(xué)科和知識(shí)領(lǐng)域,幫助學(xué)生建立知識(shí)之間的聯(lián)系。2.跨學(xué)科性:大單元教學(xué)強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科的教學(xué)方法,相互整合不同學(xué)科的知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科思維和應(yīng)用能力。3.綜合性:大單元教學(xué)要求教師在教學(xué)過程中注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力,包括分析問題、解決問題、創(chuàng)新思維等方面的能力。4.實(shí)踐性:大單元教學(xué)注重將學(xué)習(xí)與實(shí)踐相結(jié)合,通過實(shí)際情境的引入和任務(wù)的設(shè)計(jì),促使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí),發(fā)現(xiàn)問題、解決問題,培養(yǎng)他們的實(shí)踐能力和創(chuàng)造力。
根據(jù)目前學(xué)校和一線教師的教學(xué)實(shí)際情況,我們所指的“單元”并非強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科、跨學(xué)段、綜合性的“大單元”,而是指根據(jù)學(xué)科核心素養(yǎng)、學(xué)生認(rèn)知規(guī)律和學(xué)科知識(shí)邏輯體系建構(gòu)的最小學(xué)科教學(xué)單位?!按髥卧虒W(xué)”在于對(duì)學(xué)科教學(xué)單元內(nèi)容進(jìn)行二次開發(fā)和整體設(shè)計(jì)。它不同于教材內(nèi)容單元,而是立足于學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng),整合目標(biāo)、任務(wù)、情境與內(nèi)容的教學(xué)單位[2]。
二、大單元教學(xué)實(shí)例
將大單元教學(xué)引入高中信息技術(shù)課堂,將知識(shí)進(jìn)行有機(jī)的組合和整合,有助于學(xué)生更深入地理解和掌握信息技術(shù)知識(shí),使知識(shí)系統(tǒng)化。筆者以高中信息技術(shù)必修1中“編程計(jì)算”教學(xué)為例,構(gòu)建了大單元教學(xué)模式。該模式的實(shí)施包括以下四個(gè)環(huán)節(jié):
(一)依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn),選擇引領(lǐng)性單元學(xué)習(xí)主題
《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》(2017年版2020年修訂,以下簡(jiǎn)稱《課標(biāo)》)明確指出,本單元的課程標(biāo)準(zhǔn)要求為:1.從生活實(shí)例出發(fā),概述算法的概念與特征,運(yùn)用恰當(dāng)?shù)拿枋龇椒ê涂刂平Y(jié)構(gòu)表示簡(jiǎn)單算法。2.掌握一種程序設(shè)計(jì)語言的基本知識(shí),使用程序設(shè)計(jì)語言實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單算法。通過解決實(shí)際問題,體驗(yàn)程序設(shè)計(jì)的基本流程,感受算法的效率,掌握程序調(diào)試與運(yùn)行的方法。
為了實(shí)現(xiàn)這些標(biāo)準(zhǔn)要求,筆者深入研究教材,并結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況,確定了本單元的學(xué)習(xí)主題為“設(shè)計(jì)最適宜運(yùn)動(dòng)心率計(jì)算器”。這一主題既基于教材,又超越了教材,有助于學(xué)生更自由地探索相關(guān)知識(shí),并有效地利用教材資源。課堂上,筆者創(chuàng)設(shè)如下情境:小明同學(xué)在參加學(xué)校體檢時(shí)被告知體重超標(biāo),醫(yī)生建議他加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)。他了解到,如果運(yùn)動(dòng)時(shí)心率能控制在一定范圍內(nèi),將有助于提升心血管系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)的功能;反之,如果超出該范圍,可能會(huì)對(duì)身體造成損傷。因此,我們的任務(wù)是用Python程序設(shè)計(jì)語言設(shè)計(jì)一款計(jì)算器,幫助小明同學(xué)計(jì)算出最適合他的運(yùn)動(dòng)心率。通過具體的情境描述,讓學(xué)生明確本單元學(xué)習(xí)主題的具體任務(wù)。
(二)根據(jù)學(xué)業(yè)要求,確定單元學(xué)習(xí)目標(biāo)
設(shè)計(jì)單元目標(biāo)時(shí),教師應(yīng)該明確本單元的學(xué)業(yè)要求,并對(duì)學(xué)科核心素養(yǎng)進(jìn)行深入的分析和研究,將學(xué)科核心素養(yǎng)與學(xué)科內(nèi)容建立有機(jī)聯(lián)系,明確在本單元中要落實(shí)哪些學(xué)科核心素養(yǎng)、如何落實(shí)。單元目標(biāo)要結(jié)合學(xué)生生活中的實(shí)際問題,引導(dǎo)學(xué)生將學(xué)以致用作為單元的首要任務(wù),在原有基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能的基礎(chǔ)上有所突破,將學(xué)科內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)整合,并能實(shí)現(xiàn)知識(shí)遷移。
《課標(biāo)》明確指出,本單元的學(xué)業(yè)要求為:1.掌握數(shù)字化學(xué)習(xí)的方法,能夠根據(jù)需要選用合適的數(shù)字化工具開展學(xué)習(xí)(信息意識(shí)、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新)。2.依據(jù)解決問題的需要,設(shè)計(jì)和表示簡(jiǎn)單算法;掌握一種程序設(shè)計(jì)語言的基本知識(shí),利用程序設(shè)計(jì)語言實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單算法,解決實(shí)際問題(計(jì)算思維)。
在整合教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上,根據(jù)學(xué)業(yè)要求,確定如下單元學(xué)習(xí)目標(biāo):
1.知識(shí)與技能目標(biāo):通過解決生活問題,掌握計(jì)算機(jī)解決問題的一般過程,并了解如何使用自然語言、流程圖描述算法;掌握Python語言中的順序結(jié)構(gòu)語句、分支語句、循環(huán)語句的一般格式和使用方法。
2.過程與方法目標(biāo):通過探究學(xué)習(xí),掌握使用Python語言中的順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)編寫程序的基本方法,逐步完善“最適宜運(yùn)動(dòng)心率計(jì)算器”的功能。
3.情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo):通過解決實(shí)際問題,增強(qiáng)信息意識(shí)、發(fā)展計(jì)算思維;通過編程計(jì)算的學(xué)習(xí),激發(fā)對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的興趣和熱愛。
(三)根據(jù)具體學(xué)情,設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)性單元學(xué)習(xí)任務(wù)
在引入本單元的學(xué)習(xí)主題之前,學(xué)生已經(jīng)對(duì)數(shù)據(jù)計(jì)算有了初步的認(rèn)識(shí),了解編程計(jì)算的優(yōu)勢(shì)。然而,超過95%的學(xué)生是首次接觸編程,他們?cè)诰幊袒A(chǔ)知識(shí)方面幾乎是一片空白,對(duì)于如何將現(xiàn)實(shí)世界的問題轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以解決的問題這一過程缺乏清晰的認(rèn)識(shí)。因此,教師的引導(dǎo)在這一階段顯得尤為重要。為了消除學(xué)生可能產(chǎn)生的畏難情緒,教師應(yīng)采取分步策略,將復(fù)雜的學(xué)習(xí)任務(wù)細(xì)化為一系列小目標(biāo),鼓勵(lì)學(xué)生一步一步地實(shí)現(xiàn)這些小目標(biāo)。這種方法不僅能夠讓學(xué)生在完成每個(gè)小目標(biāo)時(shí)都感受到成就感,而且有助于逐漸培養(yǎng)他們的耐心和毅力。
在設(shè)計(jì)具有挑戰(zhàn)性的單元學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí),我們強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中獲得新知,習(xí)得能力。針對(duì)本單元的教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生的實(shí)際情況,筆者整合包括順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)在內(nèi)的知識(shí)點(diǎn),由易到難,引導(dǎo)學(xué)生逐步設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)不同功能的計(jì)算器。這樣的實(shí)踐活動(dòng)不僅能夠加深學(xué)生對(duì)編程邏輯的理解,還能夠提高他們解決實(shí)際問題的能力。
1.“順序結(jié)構(gòu)”學(xué)習(xí)任務(wù)
實(shí)現(xiàn)初級(jí)版功能:輸入某同學(xué)的年齡、安靜心率,計(jì)算他的最適宜的運(yùn)動(dòng)心率。
活動(dòng)1:引導(dǎo)學(xué)生用流程圖描述算法,找出解決問題的方法和步驟,引出要學(xué)習(xí)的新知識(shí)。
活動(dòng)2:依據(jù)流程圖,學(xué)習(xí)相關(guān)的新知識(shí):常量與變量、運(yùn)算符與表達(dá)式、輸入與輸出語句、賦值語句等。
活動(dòng)3:嘗試編寫代碼解決問題。讓學(xué)生在實(shí)踐中應(yīng)用新知識(shí)解決問題,從而學(xué)以致用。
2.“選擇結(jié)構(gòu)”學(xué)習(xí)任務(wù)
實(shí)現(xiàn)中級(jí)版1.0功能:輸入某同學(xué)的年齡age、安靜心率HRrest、性別gender,按性別計(jì)算他的最適宜運(yùn)動(dòng)心率。(男性最適宜運(yùn)動(dòng)心率+(220-年齡數(shù)-安靜心率)×(60%~80%)+安靜心率;女性最適宜運(yùn)動(dòng)心率=(210-年齡數(shù)-安靜心率)×(60%~80%)+安靜心率
實(shí)現(xiàn)中級(jí)版2.0功能:輸入某同學(xué)的年齡age、安靜心率HRrest、性別gender和運(yùn)動(dòng)后心率EHR,按性別計(jì)算出他的最適宜運(yùn)動(dòng)心率,并依據(jù)最適宜運(yùn)動(dòng)心率輸出反饋結(jié)果,如果EHRlt;最低適宜運(yùn)動(dòng)心率,則輸出“您的運(yùn)動(dòng)心率太低,請(qǐng)適當(dāng)提高!”如果最低適宜運(yùn)動(dòng)心率lt;=EHRlt;=最高適宜運(yùn)動(dòng)心率,則輸出“你的運(yùn)動(dòng)心率正好,請(qǐng)保持!”如果EHRgt;最高適宜運(yùn)動(dòng)心率,則輸出“您的運(yùn)動(dòng)心率太高,請(qǐng)適當(dāng)降低!”
活動(dòng)1:引導(dǎo)學(xué)生用流程圖描述算法,直觀呈現(xiàn)該問題需要根據(jù)條件判斷做出不同的選擇,從而引出分支結(jié)構(gòu)。
活動(dòng)2:學(xué)習(xí)不同分支結(jié)構(gòu)的語句,理解語句的執(zhí)行順序,正確書寫語句。
活動(dòng)3:嘗試用雙分支語句編寫代碼,實(shí)現(xiàn)中級(jí)版1.0計(jì)算器的功能。
活動(dòng)4:在中級(jí)版1.0功能的基礎(chǔ)上,用多分支語句進(jìn)行完善,實(shí)現(xiàn)中級(jí)版2.0計(jì)算器的功能。
3.“循環(huán)結(jié)構(gòu)”學(xué)習(xí)任務(wù)
實(shí)現(xiàn)高級(jí)版功能:完善“最適宜運(yùn)動(dòng)心率計(jì)算器”的功能,使它能夠重復(fù)執(zhí)行計(jì)算。
活動(dòng)1:引導(dǎo)學(xué)生用流程圖描述算法,讓計(jì)算器可以重復(fù)計(jì)算有限次數(shù),從而引出循環(huán)結(jié)構(gòu)中的計(jì)數(shù)循環(huán)。
活動(dòng)2:學(xué)習(xí)計(jì)數(shù)循環(huán)for語句及基本格式,學(xué)習(xí)列表與range()函數(shù)。
活動(dòng)3:在中級(jí)版2.0功能的基礎(chǔ)上,嘗試用for語句編寫代碼,讓計(jì)算器可以重復(fù)計(jì)算有限次數(shù)。
活動(dòng)4:在中級(jí)版2.0功能的基礎(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)條件循環(huán)while語句,并用while語句讓計(jì)算器實(shí)現(xiàn)不限次數(shù)計(jì)算。
為了提升教學(xué)的靈活性和個(gè)性化,本單元的學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)遵循由淺入深、由易到難的原則,逐步引導(dǎo)學(xué)生掌握新知識(shí)。在這一過程中,筆者巧妙地將新知識(shí)點(diǎn)整合到各個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)中,使學(xué)生在完成這些任務(wù)的同時(shí),能夠逐步吸收和理解新學(xué)的內(nèi)容??紤]到學(xué)生個(gè)體學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和能力差異,筆者利用超星平臺(tái)進(jìn)行教學(xué),以滿足學(xué)生的自主學(xué)習(xí)需求。在課程開始之前,根據(jù)教學(xué)目標(biāo),將本章節(jié)的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)、實(shí)例分析等學(xué)習(xí)資料上傳至超星平臺(tái),這樣學(xué)生就可以根據(jù)自己的時(shí)間和地點(diǎn)靈活地進(jìn)行預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí),打破了傳統(tǒng)課堂的時(shí)間和空間限制。對(duì)于那些在課堂上未能及時(shí)完成學(xué)習(xí)任務(wù)的學(xué)生,他們可以選擇將作業(yè)提交到超星平臺(tái),課后在家中繼續(xù)完成,確保學(xué)習(xí)進(jìn)度不受影響[3]。此外,教師可以利用超星平臺(tái)提供的大數(shù)據(jù)分析工具,對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行精準(zhǔn)的診斷,從而及時(shí)了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度,并據(jù)此調(diào)整后續(xù)的教學(xué)策略,為學(xué)生提供更加適合其學(xué)習(xí)需求的教學(xué)支持。
(四)根據(jù)教學(xué)目標(biāo),制定學(xué)習(xí)活動(dòng)持續(xù)性評(píng)價(jià)方案
持續(xù)性評(píng)價(jià)是一種教學(xué)評(píng)價(jià)方式,其關(guān)鍵在于不斷地對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行評(píng)估,而不是只在教學(xué)結(jié)束時(shí)做一次性評(píng)價(jià)。這種方法有助于更全面地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展,推動(dòng)教學(xué)個(gè)性化和有針對(duì)性的發(fā)展,為單元教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供指導(dǎo)。通過持續(xù)性評(píng)價(jià),教師可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和問題,有針對(duì)性地調(diào)整教學(xué)策略和方法,促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。此外,持續(xù)性評(píng)價(jià)還可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力,增強(qiáng)其學(xué)習(xí)自覺性和自主性,提高學(xué)習(xí)效果和教學(xué)質(zhì)量。
在本單元主題學(xué)習(xí)活動(dòng)中,學(xué)生能夠熟練使用賦值語句、輸入與輸出語句、分支語句和循環(huán)語句等知識(shí)解決生活實(shí)際問題是根本目標(biāo)?;诖?,筆者確定了持續(xù)性評(píng)價(jià)內(nèi)容和指標(biāo)。評(píng)價(jià)內(nèi)容包括:流程圖繪制、知識(shí)點(diǎn)掌握、問題解決能力、綜合應(yīng)用能力。具體評(píng)價(jià)指標(biāo)包括:1.能否清晰、準(zhǔn)確繪制出解決各問題的流程圖;2.是否掌握常量與變量、運(yùn)算符與表達(dá)式、輸入與輸出語句、賦值語句、分支語句(單分支、雙分支、多分支)、循環(huán)語句(for語句、while語句)、列表(range()函數(shù))等;3.是否能熟練運(yùn)用順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)解決問題;4.是否能夠舉一反三,綜合運(yùn)用程序的三種結(jié)構(gòu)解決實(shí)際問題。
結(jié)束語
在高中信息技術(shù)課堂中應(yīng)用大單元教學(xué)時(shí),教師需要認(rèn)真研讀課程標(biāo)準(zhǔn),充分理解教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo),并根據(jù)學(xué)生的學(xué)情,有效整合整個(gè)單元的主題和內(nèi)容,設(shè)計(jì)多樣化的學(xué)習(xí)活動(dòng)和任務(wù),激勵(lì)學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)。另外,還需要全面、客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,包括知識(shí)掌握程度、問題解決能力等方面。這樣,不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力,還能夠幫助他們構(gòu)建完整的知識(shí)體系,從而培養(yǎng)他們的自主學(xué)習(xí)和綜合解決問題的能力,提升他們的信息技術(shù)核心素養(yǎng)。
參考文獻(xiàn)
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