基于計算思維的中學信息技術的混合教學模式探索與研究

石云　肖立志

【摘要】隨著互聯網+、大數據時代的到來，在中學信息技術課程中融入計算思維教育的呼聲此起彼伏。就如何解決中學信息技術課程的學時限制，以及基于計算思維的中學信息技術課程內容選擇、教學模式等展開論述。

【關鍵詞】中學信息技術 計算思維 混合教學模式 Python

一、引言

計算+、互聯網+、大數據極大地推動了智能化在各行業的深入，也推動著中學信息技術課程的改革。以高端機械為例，計算+實現了機械設備的數字化控制，互聯網+實現了數字數據的采集與傳輸，大數據技術實現了對采集數據的分析，從而達成機械設備的智能化操作，最終實現計算+促進“制造”的延伸。因此，時代需要大量具有計算思維的跨界復合型人才，中學信息技術課程改革大勢所趨。

本文基于2014省教育科學規劃課題數據撰寫，經課題組成員對貴州省六盤水市區中學的深入細致的調研發現，絕大多數的中學生已經具備了使用智能手機、電腦解決基本生活、學習問題的應用能力，因此，中學信息技術課程理應與時俱進，將教學重心放在軟件素養培養和建立學生初步的計算思維能力上，從而為大學深入開展計算思維教育奠定基礎。

二、課程定位

首先，中學信息課程居于小學階段《信息技術》課程與大學階段《大學計算機》課程之間，既要體現出對小學內容的鞏固和延伸，培養學生的軟件素養，又要體現出對大學內容的先導，培養學生的初步計算思維。

其次，從中學信息技術課程開啟計算思維培養，循序漸進，更能確保質量。中學信息技術課程重點培養學生具有“初步理解——各種計算/仿真系統工作機制”的能力，教師在教學過程中側重于知識的貫通而非知識的細節，以促進學生在思維層面的聯想。

三、課程內容選擇

課程內容選擇要考慮：課程教學內容的分解，由知識單元（通常是章），到知識點（通常是節），既要考慮知識單元之間的先后次序與銜接關系，又要考慮知識點間的先后次序與銜接關系，能夠體現出教學內容之間的脈絡和骨架。根據課題組關于中學生認知能力和中學信息技術課程學時情況的調研數據，提出以下方案：

⑴面向初中生的16學時方案——強調軟件素養培養。《初中信息技術》課程被設計為5章。如下：

CH1.獲取網上信息（1學時）

CH2.文字處理（5學時）

CH3.制作演示文稿（2學時）

CH4.數據表處理（7學時）

CH5.網上交流（1學時）

⑵面向高中生的16學時方案——強調計算思維的初步理解。《高中信息技術》課程被設計為6章。如下：

CH1.計算機與計算（2學時）

CH2.符號化、計算化與自動化（2學時）

CH3.程序與計算機語言（2學時）

CH4.Python編程之基本方法（2學時）

CH5.Python編程之數據類型（3學時）

CH6.Python編程之控制結構（5學時）

四、教學組織思路

針對中學信息技術課程的兩種不同方案，確定兩種不同的教學內容選擇與次序組織思路：

⑴面向初中生，強調軟件素養培養的教學組織思路：以項目驅動的方式，側重于實際問題分析與軟件使用技巧的傳授，講解如何獲取網上信息，如何進行圖文混排，如何根據選定的主題制作演示文稿，如何對數據進行統計處理，以及如何將材料通過網絡傳遞給指定的人。

⑵面向高中生，強調計算思維初步理解的教學組織思路：首先從簡單的社會/自然問題求解案例開始，講解什么是計算→什么是自動計算→自動計算需要解決的關鍵問題，進而引出自動計算系統與程序的關系，講解如何用Python高級語言編寫一些簡單程序，如用turtle庫繪制有興趣的圖形，用Python語言編程實現高中數學必修三第一章算法初步中的算法，以及幫助學生理解數學教材中流程圖與程序的關系。

五、線上線下混合式教學設計

中學信息技術課程以實際開課班級為教學單位，其采用的是教師督導下的學生個人MOOC/SPOC自學與小組討論，+思路講解結合課堂練習，+生講生評。其中，教師督導下的學生個人MOOC/SPOC自學與小組討論、思路講解結合課堂練習是傳統課堂教學，生講生評是翻轉課堂。所有環節均以整個開課班為單位，翻轉課堂的匯報與答辯僅針對翻轉組成員，其余學生到場旁觀。翻轉組成員的確定采取學生自愿報名教師遴選、滾動淘汰且出局后不可再進的方式。

下面以高中16學時信息技術教學方案的教學設計進行詳細介紹，教學學時安排如圖1示意。

本課程基于中國大學MOOC愛課程北京理工大學嵩天副教授的“零基礎學Python語言”MOOC課程內容，按照學生實際情況進行內容剪裁與重新組合，在SPOC里搭建和發布學生的專屬教學內容（如短視頻、作業等），根據所授知識的特點采用“MOOC+SPOC+翻轉課堂”相結合的混合教學模式。當第1章至第4章的教師督導下的學生個人MOOC/SPOC自學與小組討論、思路講解結合課堂練習的傳統教學后即組織針對第1章至第4章的生講生評的翻轉課堂，當傳統教學至第6章后組織針對第5、6章的翻轉課堂。

首先，確定翻轉組成員。學生按照自愿選擇、弱者淘汰及出局后不復進的原則，凡是按時在規定時間提交第1～4章學習筆記和匯報PPT，完成互評打分的學生，且學習筆記成績達到80分以上，匯報PPT達到70分以上的的學生均被劃分到第1次翻轉組，其余學生歸入普通組。第1次翻轉組學生在規定時間提交第5-6章學習筆記和匯報PPT，完成互評打分的學生，且學習筆記成績達到85分以上，匯報PPT達到80分以上的學生被劃分到第2次翻轉組。普通組學生和翻轉組學生都必須參加所有課堂學習，在生講生評課堂普通組學生只觀摩不參與互動，翻轉組學生必須完成課堂講授、質疑和評價。