剪裁合并教材，設計大單元教學

鄭興航

《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》確定高中信息技術課程由必修、選擇性必修與選修三類課程組成。“數據與計算”是必修課程兩個模塊之一，為保證教材培養目標得以實現，研究標準、分析教材、選擇教學內容、針對具體教學對象制訂教學策略是教師必須修煉的基本功。

課程標準模塊要求梳理

“數據與計算”模塊在內容上有八點要求。其中第一點要求是，在具體感知數據與信息的基礎上，描述數據與信息的特征，知道數據編碼的基本方式;第二點要求是，在運用數字化工具的學習活動中，理解數據、信息與知識的相互關系，認識數據對人們日常生活的影響……;第六點要求是，從生活實例出發，概述算法的概念與特征，運用恰當的描述方法和控制結構表示簡單算法;第七點要求是，掌握一種程序設計語言的基本知識，使用程序設計語言實現簡單算法，通過解決實際問題，體驗程序設計的流程，感受算法的效率，掌握程序調試與運行的方法;要求中，第一點至第五點與其他學科核心素養要求有交叉，人工智能技術開發難度超出普通高中學生認知范圍，面向全體學生的人工智能主要教學方式只能是感受與體驗，而第六點和第七點是需要關注的重點。

粵教版與教科版教材分析

在課程標準框架內，從學情出發，對教材合并與組合、補充與剪裁是教師的必修課。筆者對粵教版與教科版的“數據與計算”從結構、項目、學習要點三方面進行了梳理比對。兩個版本的教材相同點明顯，均包含數據、信息、知識、智慧、數據編碼、算法、人工智能等及其相關的關鍵知識點，均用Python作為算法與程序設計教學語言，語言學習的難度系數要求基本同階，主要有語言基礎、三種程序結構、標準庫與第三方庫調用等，同時嵌入簡單算法。

在內容組織上兩個版本的教材各有特色：粵教版每章用一個大項目統領，項目創設情境，幫助學生加深對本章知識的理解，力圖達到遷移應用。有些項目只是潛在地與所涉及的知識點關聯，有的并不要求學生全部完成。教科版則每小節設計一個小項目，項目內容與本節知識點直接對接。關于Python語言，教科版中所列舉的每一個示例程序，在第三方庫支持下，學生可依照書本輸入，直接調試運行，有利于學生建立知識樹;粵教版第五章程序處理，則采用給出部分片段的方式，學生深入學習需要參閱資料包。教科版中數據編碼與大數據內容散列在第四、第五單元;粵教版概念性知識相對集中。教科版對數據結構部分做了增強，添加了線性表、樹和圖，在數據與系統部分，還納入了數據庫和文件的操作要點，這些內容對于初學程序設計的高中生來說，“學會、掌握”有相當難度，適合于分層教學。

合并剪裁，重組學習單元

基于對兩個版本的教材的分析，并考慮新課程各學科核心素養要求，筆者嘗試對“數據與計算”模塊的教學內容進行了重新編排。

1.合并剪裁，彰顯專業特色

新一輪課程改革中，各學科都開始強調情境設計和任務驅動，提出注重培養學生提煉、分析、加工、表達與整合信息的能力，因此，這部分內容信息技術課程可以去同求異，突出學科特點。

于是，筆者打破教材教學順序，將信息及其特征、知識與智慧、數據與大數據、數字化學習等合并為一個單元，安排3個課時，學習過程圍繞項目“我與信息技術”展開。課前，運用網站進行問卷調查，內容涉及計算機基礎知識（數字化應用水平調查）;學生對信息核心素養內涵的理解程度（對信息技術課程的期待）;疫情期間，學習過程中碰到問題，自己選擇解決問題的方式是什么;作為現代公民，對新技術的關注度如何;線上與線下學習方式的喜愛度等（信息意識）。學生完成問卷后，教師利用管理平臺，將導出的數據在課堂上發送給學生，要求學生選擇合適的工具對數據進行分類匯總，對比其他同學與自己答案的差異度，從中提煉出自認為有價值的信息，使用熟悉的軟件圖文并茂表達（數據提煉與信息表達、大數據的理解等）。為對數據進行深加工，要求學生利用概率知識，從數學角度對項目中獲得的不同數據相關度展開分析，為本學期期中考試出一道模擬情境的數學試題（數字化創新）。單元教學結束前，安排學生用項目中收集的數據舉例，交流對數據、大數據、信息、知識、智慧的概念與特征的認識。

2.根據學情和學理，對教材內容補充完善

新課程標準中，概念性知識學習不再是機械與碎片化的記憶，而是強調知識是在有意義情境下的自然生發。

數據編碼與轉換貫穿于計算機處理信息的全過程，涉及信息的輸入、加工、存儲、顯示。理解了數據編碼，學生就能舉一反三，從本質上理解計算機、數字電子設備與網絡的工作原理。于是，筆者將這部分內容設計為第二教學單元，教學時長為3課時。教學過程中，筆者為學生分發了數塊除去了外殼的舊硬盤，讓學生傳閱，觀察其內部構造，打破學生對硬盤認識上原存的神秘感，同時激發學生去主動探究數據存儲的基本機理。在閱讀材料解決問題的同時，學生們明白了在計算機內所有信息都必須與二進制數建立對應關系。至此，進制數轉換，文件加密，文本、圖像、聲音、視頻等不同類型信息的數據編碼等一系列問題串自然形成，深度學習氛圍自然創設。

3.強調語言素養養成與算法思想滲透

學生解決問題能力的提升需要有必要的知識的掌握作為前提。因此，筆者將原教材三個單元合并成一個單元，小任務與大項目相互配合應用。希望學生通過學習能夠明確，任何高級程序設計語言學習都必須以常量、變量、運算符、表達式、數據類型、輸入語句、輸出語句、賦值語句等為基礎，順序結構、分支結構、循環結構是發展計算思維的基石，庫是編程的力量倍增器。按照知識遞進的復雜程度，本單元內容被分成了五個部分：①案例引入，初識Python（2學時）;②Python基礎（4學時）;③順序、分支與循環（4學時）;④面向對象的Python（2學時）;⑤項目規劃及實施（8學時）。為設計情境，調動學生學習積極性，有些示范樣例有意穿插應用了后面的知識點，這樣的設計符合認知規律，為后面系統學習埋下伏筆。

教學反思

大單元教學設計讓教師能站在核心素養高度思考育人價值，從關鍵能力、必備品格、價值觀念角度設計教學目標，而目標分解、課時目標的累積則是實現素養目標的技術路徑。同時，新課程實施中還不能忽視教學情境設計，設計的情境只有激發起學生學習的欲望，學習才是有效的。另外，教師還要辯證處理好雙基、三維目標、新課程標準要求三者之間的關系，三者在理解深度上表現為螺旋式上升過程。