大單元教學(xué)下初中信息技術(shù)的教學(xué)優(yōu)化探究

在我國(guó)的基礎(chǔ)教育階段，初中信息技術(shù)課程肩負(fù)著提升學(xué)生基本信息技術(shù)素養(yǎng)和信息能力的重任[]。近年來，大單元教學(xué)作為一種注重整體性和促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，日益受到教育研究者和實(shí)踐者的關(guān)注[2]。大單元教學(xué)可以幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中構(gòu)建知識(shí)之間的聯(lián)系，解決傳統(tǒng)教學(xué)方法中知識(shí)點(diǎn)碎片化的問題，提升其綜合問題解決能力[3-4]?！读x務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》強(qiáng)調(diào)，信息科技課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)主要包括信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任[5]。這為信息技術(shù)課程探索大單元教學(xué)模式的創(chuàng)新路徑提供了政策依據(jù)。筆者以大單元教學(xué)理念為指導(dǎo)，圍繞“智能家居設(shè)計(jì)”主題探討大單元教學(xué)在信息技術(shù)課程中的應(yīng)用價(jià)值和優(yōu)化方向。

一、大單元教學(xué)設(shè)計(jì)的核心理念

大單元教學(xué)遵循整體性原則與系統(tǒng)性設(shè)計(jì)思路，要求教師結(jié)合學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)生學(xué)情，構(gòu)建連貫的教學(xué)活動(dòng)體系。大單元教學(xué)設(shè)計(jì)框架包含以下4個(gè)核心環(huán)節(jié)。

（一）教學(xué)目標(biāo)設(shè)定

大單元教學(xué)目標(biāo)應(yīng)從知識(shí)、技能、素養(yǎng)3個(gè)維度進(jìn)行設(shè)定，以促使學(xué)生深度學(xué)習(xí)。知識(shí)目標(biāo)聚焦學(xué)科核心概念與原理的掌握；技能目標(biāo)著重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐操作與任務(wù)執(zhí)行能力；素養(yǎng)目標(biāo)則關(guān)注學(xué)生創(chuàng)新思維、團(tuán)隊(duì)合作及問題解決能力的培養(yǎng)。

（二）內(nèi)容組織與任務(wù)設(shè)計(jì)

大單元教學(xué)的內(nèi)容組織圍繞主題任務(wù)，采用分層遞進(jìn)的方式展開，由基礎(chǔ)知識(shí)逐步過渡到復(fù)雜應(yīng)用。任務(wù)設(shè)計(jì)需遵循問題驅(qū)動(dòng)和實(shí)踐導(dǎo)向的原則，學(xué)生在真實(shí)任務(wù)情境中自主構(gòu)建知識(shí)體系，并通過分工協(xié)作完成任務(wù)目標(biāo)。任務(wù)包括基礎(chǔ)任務(wù)、進(jìn)階任務(wù)和綜合任務(wù)，各任務(wù)契合不同學(xué)習(xí)階段的需求。

（三）教學(xué)實(shí)施流程

教學(xué)流程分為以下4個(gè)階段：第一階段一任務(wù)導(dǎo)入與知識(shí)構(gòu)建：以真實(shí)情境和問題驅(qū)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；第二階段一一任務(wù)分解：圍繞核心任務(wù)進(jìn)行分解，設(shè)定合理的子任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生以小組合作的方式完成不同模塊的學(xué)習(xí)任務(wù)；第三階段一任務(wù)實(shí)施：學(xué)生在實(shí)踐過程中完成任務(wù)，逐步構(gòu)建完整的知識(shí)體系；第四階段一一成果展示：學(xué)生展示學(xué)習(xí)成果，并通過評(píng)價(jià)和討論優(yōu)化學(xué)習(xí)策略，為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

（四）教學(xué)評(píng)價(jià)體系

大單元教學(xué)的評(píng)價(jià)體系需兼顧過程性評(píng)價(jià)與結(jié)果性評(píng)價(jià)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行全面考查。過程性評(píng)價(jià)聚焦任務(wù)執(zhí)行、課堂表現(xiàn)和團(tuán)隊(duì)合作，結(jié)果性評(píng)價(jià)則側(cè)重最終學(xué)習(xí)成果的完整性和質(zhì)量。評(píng)價(jià)方式包括自評(píng)、互評(píng)、教師評(píng)等，是一種多元評(píng)價(jià)體系。

二、案例展示

（一）案例背景及研究目標(biāo)

該教學(xué)案例以西南某中學(xué)八年級(jí)信息技術(shù)課堂為載體。該班學(xué)生掌握一定計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)，但缺乏系統(tǒng)性項(xiàng)目學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。選擇“智能家居設(shè)計(jì)”作為教學(xué)主題，原因有：一是主題貼近生活，可促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；二是其涉及多學(xué)科知識(shí)，便于開展跨學(xué)科教學(xué)；三是契合大單元教學(xué)理念，有利于推動(dòng)知識(shí)系統(tǒng)學(xué)習(xí)與實(shí)踐。

該研究確定以下目標(biāo)：一是探究大單元教學(xué)在初中信息技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用成效；二是運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維、創(chuàng)新能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力；三是評(píng)估大單元教學(xué)模式對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐能力的影響。

（二）教學(xué)過程設(shè)計(jì)

該教學(xué)案例嚴(yán)格按照“教學(xué)目標(biāo)設(shè)定一內(nèi)容組織與任務(wù)設(shè)計(jì)一教學(xué)實(shí)施流程一教學(xué)評(píng)價(jià)體系”的邏輯架構(gòu)推進(jìn)。

1.教學(xué)目標(biāo)設(shè)定

知識(shí)目標(biāo)：學(xué)生掌握光學(xué)傳感器、溫度傳感器工作原理，理解變量等編程基礎(chǔ)概念，學(xué)會(huì)將數(shù)據(jù)輸入、處理、輸出，形成完整智能控制邏輯；技能目標(biāo)：學(xué)生能夠獨(dú)立完成傳感器數(shù)據(jù)采集、邏輯控制程序編寫、模塊功能調(diào)試，并集成完整的智能家居系統(tǒng)；素養(yǎng)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力、邏輯推理能力、團(tuán)隊(duì)合作能力，增強(qiáng)其信息技術(shù)應(yīng)用意識(shí)。

2.內(nèi)容組織與任務(wù)設(shè)計(jì)

課程內(nèi)容圍繞“智能家居設(shè)計(jì)”主題展開，運(yùn)用層次化任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式，任務(wù)設(shè)計(jì)如表1所示。

3.教學(xué)實(shí)施流程

教師圍繞“智能家居設(shè)計(jì)”主題，開展4個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)。

（1）第一環(huán)節(jié)：任務(wù)導(dǎo)入與知識(shí)構(gòu)建

首先，教師播放智能家居系統(tǒng)宣傳視頻，視頻涵蓋智能燈光、溫度調(diào)節(jié)及門禁系統(tǒng)等場(chǎng)景，引導(dǎo)學(xué)生思考其中的技術(shù)應(yīng)用。其次，教師通過“是否接觸過智能設(shè)備”“智能設(shè)備運(yùn)用了哪些核心技術(shù)”等問題，引發(fā)學(xué)生思考。再次，教師講解光學(xué)傳感器、溫度傳感器的工作原理，利用實(shí)物教具展示傳感器數(shù)據(jù)采集過程；同時(shí)，講解變量定義、條件判斷語(yǔ)句，通過代碼實(shí)操展示傳感器數(shù)據(jù)讀取流程，并在投影儀上演示光學(xué)傳感器連接方式及光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)讀取過程。理論講授結(jié)束后，教師組織學(xué)生開展小組合作，學(xué)生依據(jù)教師示范在模擬軟件上進(jìn)行線路連接、代碼運(yùn)行與數(shù)據(jù)讀取。在巡視過程中，教師幫助學(xué)生解決連接錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)異常等問題。最后，教師收集學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程反饋，針對(duì)學(xué)生疑問，進(jìn)行針對(duì)性講解，闡釋傳感器數(shù)據(jù)處理概念。

（2）第二環(huán)節(jié)：任務(wù)分解與小組合作

首先，教師借助多媒體展示智能家居系統(tǒng)，引導(dǎo)學(xué)生分析其組成部分。其次，教師將課程內(nèi)容劃分為燈光控制、溫度監(jiān)測(cè)、門禁控制三大核心模塊，并講解各模塊功能：燈光控制模塊依靠光學(xué)傳感器實(shí)現(xiàn)亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)；溫度監(jiān)測(cè)模塊讀取環(huán)境溫度，通過閾值設(shè)定調(diào)控風(fēng)扇、加熱器；門禁控制模塊采用密碼輸入或RFID識(shí)別技術(shù)保障安全。再次，教師結(jié)合實(shí)際案例，演示各模塊應(yīng)用場(chǎng)景，提出“各模塊如何協(xié)同工作”“傳感器數(shù)據(jù)如何在系統(tǒng)中發(fā)揮作用”等問題，引導(dǎo)學(xué)生思考。教師依據(jù)學(xué)生興趣與技術(shù)水平，將學(xué)生分成3一4人的小組，確保組內(nèi)成員技術(shù)能力多元化。小組成員進(jìn)一步明確分工，分別承擔(dān)編程員、硬件調(diào)試員、數(shù)據(jù)分析員等角色，并基于“確定目標(biāo)、梳理所需硬件、預(yù)估時(shí)間”制訂任務(wù)計(jì)劃。隨后，學(xué)生小組構(gòu)建代碼框架，同步編寫基礎(chǔ)代碼。在巡視指導(dǎo)過程中，教師糾正代碼邏輯錯(cuò)誤，提出個(gè)性化優(yōu)化建議。最后，各小組匯報(bào)項(xiàng)目進(jìn)展，反饋技術(shù)難題，教師針對(duì)共性問題進(jìn)行總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生優(yōu)化代碼邏輯。

（3）第三環(huán)節(jié)：任務(wù)實(shí)施與系統(tǒng)整合

各小組明確分工，進(jìn)行智能家居系統(tǒng)模塊開發(fā)與整合工作。燈光控制組根據(jù)光學(xué)傳感器采集的環(huán)境光強(qiáng)數(shù)據(jù)，編寫代碼以實(shí)現(xiàn)LED燈亮度的自動(dòng)化調(diào)節(jié)；溫度監(jiān)測(cè)組對(duì)溫度傳感器進(jìn)行調(diào)試，實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度的實(shí)時(shí)采集，并確保在溫度超出設(shè)定閾值時(shí)觸發(fā)警報(bào)機(jī)制；門禁控制組則著手編寫密碼輸入模塊，確保密碼輸入正確時(shí)門鎖開啟，并對(duì)錯(cuò)誤輸入進(jìn)行提示反饋。完成單個(gè)模塊的基礎(chǔ)功能開發(fā)后，各小組進(jìn)行代碼合并工作。由于不同小組代碼風(fēng)格、變量命名存在差異，需先統(tǒng)一變量命名，規(guī)范數(shù)據(jù)通信格式。調(diào)試過程中，學(xué)生進(jìn)行交叉測(cè)試，對(duì)不同模塊間的兼容性進(jìn)行檢測(cè)，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

4.第四環(huán)節(jié)：成果展示與評(píng)價(jià)

各小組輪流展示智能家居系統(tǒng)，并闡述設(shè)計(jì)思路、技術(shù)難點(diǎn)及對(duì)應(yīng)的解決方案。燈光控制組圍繞光照強(qiáng)度變化自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光亮度機(jī)制進(jìn)行展示；溫度監(jiān)測(cè)組演示溫度數(shù)據(jù)采集與報(bào)警功能的實(shí)現(xiàn)過程；門禁控制組則通過密碼輸入展示門鎖解鎖操作。展示期間，其他小組針對(duì)展示內(nèi)容提出疑問，燈光控制組需解釋其設(shè)計(jì)原理。展示結(jié)束后，教師從代碼結(jié)構(gòu)、功能完整性、創(chuàng)新性和團(tuán)隊(duì)合作等方面對(duì)各小組項(xiàng)目進(jìn)行點(diǎn)評(píng)并給出評(píng)價(jià)反饋；同時(shí)，組織學(xué)生進(jìn)行互評(píng)，各小組對(duì)其他小組成果打分，并提出具體的改進(jìn)建議。評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)結(jié)束后，教師引導(dǎo)學(xué)生回顧整個(gè)開發(fā)過程，并思考：“在任務(wù)執(zhí)行過程中遇到了哪些挑戰(zhàn)？是如何解決的？哪些地方還可以改進(jìn)？”學(xué)生依次分享心得。

（三）實(shí)踐效果分析

此環(huán)節(jié)從知識(shí)掌握、技能提升、學(xué)生反饋、團(tuán)隊(duì)合作4個(gè)維度進(jìn)行評(píng)價(jià)，采用課堂測(cè)試、項(xiàng)目成果評(píng)估、問卷調(diào)查和教師觀察記錄等方式獲取數(shù)據(jù)。根據(jù)評(píng)估數(shù)據(jù)，教學(xué)實(shí)踐效果如表2所示。

教學(xué)實(shí)踐效果表明，學(xué)生總體上對(duì)理論知識(shí)掌握扎實(shí)，在變量定義、條件判斷方面表現(xiàn)較好，但對(duì)循環(huán)結(jié)構(gòu)、模塊間通信理解較差，導(dǎo)致部分模塊功能實(shí)現(xiàn)受影響。多數(shù)學(xué)生能正確編寫并實(shí)現(xiàn)模塊功能，但代碼優(yōu)化能力有待提升。大部分學(xué)生可獨(dú)立完成硬件連接調(diào)試，少數(shù)學(xué)生在模塊聯(lián)調(diào)時(shí)需教師指導(dǎo)?？傮w而言，大單元教學(xué)設(shè)計(jì)能夠顯著提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與團(tuán)隊(duì)協(xié)作效率，有利于加深學(xué)生對(duì)信息技術(shù)的理解，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，初中信息技術(shù)課程在培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)、創(chuàng)新能力與實(shí)踐能力方面的重要性日益凸顯。傳統(tǒng)教學(xué)模式在知識(shí)體系構(gòu)建、實(shí)踐教學(xué)及學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)等方面的不足，在較大程度上制約了學(xué)生綜合能力的發(fā)展。與之相比，大單元教學(xué)將知識(shí)點(diǎn)有機(jī)融入真實(shí)情境任務(wù)，有助于學(xué)生深入理解信息技術(shù)的實(shí)際價(jià)值。未來教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)依據(jù)學(xué)校教學(xué)條件、學(xué)生個(gè)體需求及社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)，優(yōu)化大單元教學(xué)設(shè)計(jì)，拓展其應(yīng)用范圍，促進(jìn)信息技術(shù)教育持續(xù)發(fā)展。

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