面向學科核心素養的高中信息技術教學實踐

閔慜

高中信息技術新教材的編程和算法教學注重培養學生的計算思維，強調讓學生從生活出發，利用所學編程知識來解決生活中的實際問題。因此，教師在創設教學任務時，需考慮學生認知的實際情況，創設情境，引發學生興趣，從生活數據出發，注重任務與任務之間的聯系與拓展，引導學生主動思考，不斷分析探究，進一步優化學生計算思維，創設高效課堂教學模式。下面，筆者以教科版信息技術必修1《數據與計算》中的《周而復始的循環》一課為例，從生活中的數據出發，優化課本中的項目案例，探究課堂項目式案例布局與設計，探尋學生信息技術學科素養的培養。

● 分析探究生活數據，優化項目案例設計

在《周而復始的循環》這節課中，如何通過典型的項目式案例讓學生體驗Python語言中循環的意義以及兩種循環結構的區別，從而使學生在面對不同實際問題時選擇合適的編程語言結構體系，是需要突破的一個難點。怎樣既能吸引學生的興趣，引發學生對同一種項目不同問題的思考與總結，又能更好地融合信息技術學科素養呢？筆者認為，課堂項目式地引入案例尤為重要。

在計算機程序中，某些代碼的反復執行稱為循環。Python中既有重復一定次數的計數循環，也有重復到某種情況結束的條件循環。本節課主要圍繞“別小看循環的魅力”項目展開學習，分成子項目一“別小看一張紙的高度”和子項目二“別小看0.01的作用”。兩個項目的案例均來源于學生能接觸到的生活案例。子項目一主要通過不斷折紙的方式，探究能達到怎樣的高度;子項目二主要以網絡中的雞湯公式1.01365=37.8和0.99365=0.03為基礎進行變式，探究人的成長依據網紅公式的計算方式，多久能達到夢想的高度。

筆者通過子項目一幫助學生復習for循環，并設立條件，引入while循環的使用。問題如下：假設現有一張白紙的厚度大約是0.1毫米，對折一次，厚度變為0.2毫米，再對折一次，厚度變為0.4毫米……每對折一次，其厚度均變為對折前的2倍。假設這張紙有足夠大，可對折任意次，那么把它折疊20次，求出折疊20次后的厚度h（米）。學生利用Python中for循環的語法結構求出厚度后，教師再提出疑問：折疊多少次，紙的厚度能超過珠穆朗瑪峰的高程？學生已有的知識無法解決該問題，因此筆者自然引入新的知識要點——while循環語句的語法結構，學生獲得新知后再進一步解決項目問題。

項目中設立對立的條件讓學生思考新舊知識的聯系與異同，同時擴充生活中的實時數據，讓學生進一步感受利用編程語句解決實際生活問題的過程，初步融入信息技術核心素養的培養。

● 總結提煉，突破編程語言難點

本節課中，通過子項目一突破了區分計數循環和條件循環的不同之處，學生對兩種循環的使用及程序編寫有了一定認知，但仍停留于教師引導下的被動思維與被動的程序編寫。如何更好地引導學生運用新知解決新的問題，從而實現新知識的遷移？項目案例的設計需要提升難度，同時又要與子項目一的思維方式有一定的聯系，在聯系的基礎上進行拓展，進一步促進學生的思維遷移，強化編程語言的難點內容。

基于此，本節課中引入了子項目二“別小看0.01的作用”。該項目中以網絡中的雞湯公式1.01365=37.8和0.99365=0.03為基礎進行變式，把學生分成100組和0.01組，分別利用Python程序去探究，按照網絡中的雞湯公式的計算方法：如果你每天比原來多做一點點（+0.01），每天以原來的1.01倍成長，多久之后，你就達到你原來水平的100倍？（100組研究內容）如果你每天比原來少做一點點（-0.01），每天以原來的0.99倍成長，多久之后，你達到了原來水平的0.01？（0.01組研究內容）

筆者與學生共同總結提煉出了項目中的核心要素：①判斷循環執行的條件是什么？②重復執行的語句又是什么？學生在新知學習的基礎上進一步思考如何將新知進行遷移，融合新知難點，解決新項目中的相關問題。例如，100組要解決如何通過Python語句實現“達到原來水平的100倍”“每天以原來的1.01倍成長”“天數增加”？0.01組要解決如何通過Python語句實現“達到原來水平的0.01”“每天以原來的0.99倍成長”“天數增加”？看似兩組內容相似，其實不然。對比兩組程序語句，學生要思考增長與負增長對應的編程語句和運算符號的正確使用，需要在總結中合理遷移，突破編程語言難點。

● 融合升華，拓展學生計算思維

Python編程語言的使用能幫助學生更好地進行數據的計算，但在計算的過程中，需要學生對現實生活中的項目數據進行論證，辨別數據的真偽，這也是學生計算思維的體現。本節課中，在學生解決子項目二的基礎上，教師結合100組和0.01組的編程語句，升華提煉，優化成一個小程序，讓學生輸入每天努力或退步的因素以及夢想達到的倍數，程序系統給出答案：多少天后能達到夢想的高度。讓學生測試運行程序，同時讓學生思考：人的努力或成長用這種計算方式是否可行？學生通過測試發現，指數級別的成長速度是不可取的。網絡中的雞湯公式只能是表面上的激勵，通過程序語句深思推敲后，可能就會漏洞百出。教師給出案例，讓學生進一步思考：1.01365=37.8，1.02365=1377.4和0.01*365=3.65，0.02*365=7.3兩組計算方式，讓學生發現計算的方式不一樣，編寫程序的算法不一樣，得到的結果往往是千差萬別的。當然，不論是累乘指數級的上升還是累加一點一滴的進步，它都是人不斷進步、積少成多的綜合體現。

筆者設計子項目二的目的，不僅是讓學生掌握while循環的基本使用，更是讓學生體驗循環結構的魅力。每天積累一點點，日積月累，就能有不一樣的收獲，這是人生的閱歷，也是循環帶給學生的啟示。編程不僅是更好地實現計算，更要注重算法的設計以及算法在實際生活中的真實運用，這也是信息技術核心素養的體現。

本節課是基于循環結構課例的嘗試，通過優化課本中的項目案例幫助學生更好地感受Python編程語句中循環的意義及使用方法，同時希望通過案例的設計及優化，進一步幫助學生感受發掘生活數據的魅力，更好地培養學生的信息技術素養。在信息技術教學中，教師應結合項目案例帶領學生激發學習的主動性，主動地對知識進行深入挖掘，引導學生獨立思考。項目任務的設計要結合學生的認知能力，合理制訂學習目標，合理設計每個項目的意義，確保項目內容的趣味性和深刻性，讓學生掌握知識內涵，使其能夠自主學習，提升計算思維能力。