在高中信息技術項目式學習中落實學科核心素養的探究

【摘要】本文基于滬科版高中信息技術必修2《項目四 探索電子點餐信息系統軟件——了解軟件的功能和開發》的教材分析、學情分析、設計方法等，設計“魅力科技，激趣導入；學習新知，導圖梳理；任務驅動，學以致用；學習評價，導圖總結”等四個教學環節，圍繞培養學生的信息意識、計算思維、數學化學習與創新、信息社會責任等信息技術學科核心素養，在教學過程中引導學生觀看視頻、利用在線思維導圖工具整理任務、利用軟件開發設計任務等，突出以學生為主體的開放性、創造性教學理念，體現自主、合作、探究、分享的學習理念。

【關鍵詞】高中信息技術 項目式學習 學科核心素養 了解軟件的功能和開發

【中圖分類號】G63 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2022）26-0085-04

《普通高中信息技術課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱課程標準）明確指出：普通高中信息技術課程是一門旨在全面提升學生信息素養，幫助學生掌握信息技術基礎知識與技術、增強信息意識、發展計算思維、提高數字化學習與創新能力、樹立正確的信息社會價值觀和責任感的基礎課程。2021年是廣西實施新課程、新教材、新高考改革的第一年，在“三新”改革背景下，高中新課程強調以教師為指導，引導學生在和諧的學習環境下自主學習、自主探索、自主發展，進行合作交流學習。本文以滬科版高中信息技術必修2第二單元《信息系統的硬件和軟件》中《項目四 探索電子點餐信息系統軟件——了解軟件的功能和開發》的教學設計為例，通過對教學內容分析、課標內容解讀、學情分析，確立了培養學生信息技術學科核心素養的學習目標，設計了“利用在線思維導圖工具整理學生常用的系統軟件和應用軟件”“從‘班級管理信息系統’中任選一個模塊進行初步的需求分析和設計”這兩大貼合學生生活實際的任務，突破本節課的教學重難點，培養了學生合作、交流、分享的能力；最后，利用課堂總結延伸的方式，引導學生樹立正確的價值觀和提高責任感。

一、課標內容及解讀

本項目教學對應的是課程標準中“通過分析常見的信息系統，理解軟件在信息系統中的作用，借助軟件工具與平臺開發網絡應用軟件”的內容要求，即通過分析典型的信息系統，掌握軟件的概念、主要作用、分類，以及理解軟件和硬件協同工作的過程，說明硬件和軟件是相互依存、協同發展的關系；學生學習了軟件的相關知識后，進一步學習軟件開發的一般過程，并能夠結合實際對任務進行簡單的需求分析和設計，從而提高了計算思維能力。

二、教學內容分析

《信息系統的硬件和軟件》包括兩個子項目，分別是《項目三 分析電子點餐信息系統——認識計算機和移動終端》《項目四 探索電子點餐信息系統軟件——了解軟件的功能和開發》。項目三主要介紹電子點餐信息系統，讓學生了解信息系統硬件的重要組成及其基本工作原理，以及計算機和移動終端的作用；項目四承接上一項目的“硬件”內容，介紹信息系統中的軟件。學生通過本項目的學習，可以了解軟件的概念、主要作用和分類，能夠描述軟硬件協同工作的過程，以及熟悉軟件開發的一般過程；通過在線思維導圖數字化工具整理自己常用的軟件，對班級管理信息系統模塊任務進行初步需求分析和設計，培養學生的數字化學習和計算思維，為學習編程和軟件開發奠定基礎，提高學生學習編程的興趣和創新精神。

三、教學目標及重難點

（一）教學目標

1.通過觀看《無人超市，科技感十足》視頻，以問題層層導入的方式，引導學生了解軟件的概念和主要作用、理解軟件的分類。

2.學生利用在線思維導圖工具整理自己常用的軟件，選擇其中一款軟件與同桌交流討論其與硬件協同工作的過程，并能描述軟硬件協同工作的關系，從而培養學生的合作學習能力和數字化學習能力。

3.教師通過講授軟件開發的一般過程，讓學生熟悉軟件開發的流程，并能夠根據“班級管理信息系統**模塊”任務進行初步的需求分析和設計，從而培養學生的計算思維能力；讓學生熟悉和經歷軟件開發的過程，明白軟件是他人的勞動成果，應遵守相關的法律法規，尊重他人勞動成果，不剽竊他人的勞動成果，更不能開發危害他人、危害社會、危害國家的惡意軟件，從而培養學生的信息社會責任意識。

（二）教學重難點

本教學根據課程標準，以培養學生的學科核心素養為目標，結合學生的理解能力與接受能力，確定學生應該掌握的重要內容以及難以掌握的內容。

1.教學重點：了解系統軟件和應用軟件的概念和功能；了解軟件開發的過程。

2.教學難點：根據軟件開發任務進行初步的需求分析和設計。

四、學情分析

在項目三的教學中，教師結合點餐過程介紹電子點餐信息系統的組成硬件，利用點餐時計算機的處理過程引出計算機的工作原理，讓學生知道計算機在信息系統中是必不可少的，并且能夠分別說出計算機和移動終端的作用，以及兩者的聯系和區別；全班學生以角色扮演的形式分別扮演計算機的各種硬件設備，并開展模擬計算機工作過程的互動游戲，由此提高學生對信息系統相關知識的學習興趣和求知欲。學生對項目四相關軟件知識的學習滿懷期待，但他們面對“三新”改革背景下的項目式學習中主動求知和解決實際問題缺乏自信心。

五、設計方法

根據本節課的知識內容及學科核心素養的培養目標，結合學情分析，教師可以將本節課的教學設計方法分為以下四種。

1.問題導入法。教師通過播放無人超市的視頻作為課堂導入，承接上一個項目的硬件知識內容，讓學生帶著視頻中涉及的硬件設備相關問題觀看視頻；接著，引導學生思考“是什么讓這些硬件協調工作”這個問題，激發學生的求知欲望，從而引出本節課的主題教學內容。

2.聯系實際法。學生經常操作和使用應用軟件，在學習應用軟件的相關知識中，教師要聯系學生實際，比如從軟件和硬件的關系入手，讓學生了解軟硬件的作用及關系，增強學生對相關知識的理解。

3.發散型練習法。學生用思維導圖工具整理系統軟件和應用軟件，充分發揮思維導圖工具的優勢，以培養發散思維能力。

4.探究型練習法。教師布置小組合作探究任務，讓學生通過查找資料、與同學合作攻關等方式，培養自主探究的學習能力。

六、教學過程

（一）環節一：魅力科技，激趣導入（5分鐘，引出課題）

1.師：你所知道或了解的無人超市是什么樣的？你在無人超市購買過商品嗎？如何購買？

（預設答案：無人超市內沒有收銀員、服務員，顧客購物時利用手機支付。）

2.出示探究問題1：請帶著問題“視頻中涉及哪些硬件設備？”，觀看《無人超市，科技感十足》視頻，了解顧客在無人超市購物的過程。

（預設答案：手機、開門機、攝像頭……）

3.出示探究問題2：是什么讓這些硬件設備協同工作的呢？

（預設答案：軟件）

4.師（總結導入）：信息系統由硬件和軟件協同工作才能正常運行。在項目三教學中，我們學習了計算機硬件的相關知識，這節課我們一起來學習軟件的功能和開發。

【設計意圖】以無人超市涉及硬件設備作為導入，承接了上一個項目的學習內容，通過探究“是什么讓這些硬件設備協同工作”這個問題，激發學生的學習興趣，有效引出本節課的教學主題。

（二）環節二：學習新知，導圖梳理（13分鐘，突破重點）

1.教師依托電子點餐信息系統軟件，結合“計算機軟件”知識鏈接這部分內容，引導學生了解計算機軟件及其主要作用。

2.出示探究問題3：系統軟件是控制和管理計算機及外部設備，支持應用軟件開發和運行的相關程序集合，而應用軟件是為了某種特定的用途而開發的軟件。那么，常用的系統軟件和應用軟件分別有哪些？

（預設答案：系統軟件有Windows、Android、USB驅動程序；應用軟件有QQ、微信、瀏覽器等）

3.師（總結）：我們根據接觸和了解的常用系統軟件、應用軟件，可以分別對其進行分類。其中系統軟件包括①操作系統：Windows、Android、Unix等；②設備驅動程序：USB驅動程序、打印驅動程序等；③語言處理程序：高級語言、匯編語言等。應用軟件包括①特定程序：QQ、微信、瀏覽器等；②程序集合：辦公處理軟件（包含文字處理、電子表格、演示文稿等）；③開源軟件等。

4.師：運用思維導圖工具整理自己所使用的系統軟件及應用軟件，包括計算機（PC端）和移動終端（移動端），然后選擇一款應用軟件，與你的同桌一起討論交流這款應用軟件與硬件協同工作的過程。

5.師（總結）：軟件與硬件協同工作的過程，首先是用戶通過應用軟件操作具體任務，然后由系統軟件發出指令，根據需要調用相應設備的驅動程序等，最后由計算機硬件完成具體的任務。

【設計意圖】學生通過思維導圖工具整理自己所用的系統軟件和應用軟件，與同學討論交流軟硬件協同工作的過程，并分享討論交流的結果；教師及時總結，幫助學生厘清知識脈絡，突破本節課的系統軟件和應用軟件知識重點，培養學生的數字化學習能力和協作學習能力。

6.出示探究問題4：學生通過對電子點餐信息系統軟件討論交流，結合教師的總結，能描述軟件與硬件協同工作的過程，并對兩者之間存在的關系產生探究欲望。下面，請進一步探究思考軟件與硬件之間的關系。

7.師（總結）：軟件與硬件之間是互相依存、協同發展的關系。互相依存，即硬件是軟件賴以工作的物質基礎，軟件的正常工作是硬件發揮作用的保障；協同發展，即計算機軟件隨著硬件技術的迅速發展而發展，而軟件的不斷發展與完善，又促進了硬件的更新，兩者密切交織發展，缺一不可。

（三）環節三：任務驅動，學以致用（18分鐘，突破重難點）

1.出示探究問題5：結合電子點餐信息系統軟件的開發過程，探究軟件開發的一般流程。

2.師（總結析義）：軟件開發的一般流程包括需求分析—系統設計—編碼—軟件測試—投放使用等。需求分析，即主要明確軟件的功能需求、性能需求、環境需求、界面需求等；系統設計，主要分為總體設計和詳細設計；編碼，即使用集成開發環境進行編程，實現軟件的每一個功能模塊有效運用；軟件測試，可以分為單元測試和系統測試等。

3.師（創設任務情境）：假如需要開發一個班級管理信息系統，這個系統可以分成學生信息管理、課程管理、作業管理、獎懲管理、考勤管理等五個模塊，請以小組為單位，任選一個模塊進行簡單的需求分析和系統設計，并完成《班級管理信息系統**模塊分析設計表》。

（預設過程：教師選擇任務完成較好的小組，讓小組派代表分享本小組的學習成果及任務完成過程）

4.教師根據各小組的作品及學生的成果分享，總結其中的亮點；同時，肯定其他小組在完成任務過程中的優點，對小組遇到的典型問題提出有效的解決建議。

（四）環節四：學習評價，導圖總結（4分鐘，總結延伸）

教師依據課程標準，并根據本節課基于學科核心素養需要達成的學習目標，以及本節課的活動任務完成情況等設計學習評價表，學習評價表包括評價內容、學生自評、小組互評、教師評價等。在課堂教學中，教師利用思維導圖進行板書，在課堂小結環節利用該板書進行總結回顧。思維導圖主要分為軟件和軟件開發一般流程兩個大分支，第一分支為軟件，包括概念、主要作用、分類（系統軟件、應用軟件）、軟件硬件協同工作過程（應用軟件—系統軟件—硬件）、軟件和硬件的關系（相互依存、協同發展）；第二分支為軟件開發一般流程，包括需求分析—系統設計—編碼—軟件測試—投放使用等。

七、教學反思

《項目四 探索電子點餐信息系統軟件——了解軟件的功能和開發》是在《項目三 分析電子點餐信息系統——認識計算機和移動終端》關于硬件知識的學習基礎上，介紹了信息系統中與軟件相關的知識，學習內容主要包括軟件的基本知識和軟件開發的一般過程。針對項目四的教學，筆者注重讓學生在掌握軟件開發一般過程中培養計算思維。但在本節課的教學設計與教學環節中，筆者以電子點餐信息系統為依托，通過引導學生學習思維導圖工具的使用、小組合作完成探究任務、教師總結延伸等方式，培養學生的信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任等學科核心素養。首先，筆者以《無人超市，科技感十足》視頻導入課堂，使用思維導圖這一數字化學習工具整理學生經常使用的系統軟件和應用軟件，讓學生在分辨系統軟件和應用軟件的過程中理解其概念，突破教學重難點。數字化學習工具思維導圖的運用，充分發揮思維導圖工具的優勢，讓學生慢慢適應數字化環境，體會信息技術創新帶來的新的學習方式。接著，在選擇一款應用軟件進行討論其與硬件協同工作過程的教學環節中，學生因不太理解課本中點餐過程關于軟硬件協同工作的過程，而出現了教學“意外”，筆者通過退回一步的方式，讓學生簡單分享自己通過閱讀課本了解到的軟硬件協同工作過程。有學生提出自己不太理解這個過程，筆者針對學生的困惑點進行答疑，順利進入了“自學—思考—問題—解疑”的教學過程。最后，筆者根據學情分析做好《班級管理信息系統**模塊分析設計表》，并以小組合作探究的形式開展活動，讓學生消除畏難情緒，提高合作交流的能力。

當然，本次教學也存在一些不足。如在開展“選擇一款軟件交流其與硬件之間協同工作過程”的討論活動時，筆者沒有及時發現學生遇到的問題并給予針對性的指導；《班級管理信息系統**模塊分析設計表》只是部分展示了小組進行需求分析和功能模塊設計，而對一些小組選做部分數據庫的設計沒有及時進行分享；另外，由于沒有充分調動學生的學習主動性，學生在課堂上略顯拘謹，在活動分享環節表達不夠順暢等。對此，筆者在今后的教學實踐中將繼續努力加以改進，力爭取得更加理想的教學效果。

作者簡介：劉裕梅（1987— ），廣西貴港人，本科學歷，一級教師，主要研究方向為教育學原理、信息系統管理、信息技術教學與設計、微電影設計與制作、程序設計與制作、人工智能。

（責編 楊 春）