初中信息技術(shù)主題式單元教學(xué)的實(shí)踐與探索
——以“走進(jìn)程序世界”單元教學(xué)為例

福建廈門市金尚中學(xué)（361009）鄒 斌

信息技術(shù)主題式單元教學(xué)是指以信息技術(shù)的一個單元為基本單位，以某一個主題或內(nèi)容為教學(xué)核心，在一定的情境化教學(xué)背景下，讓學(xué)生自主建構(gòu)知識、深入探究學(xué)習(xí)某一特定學(xué)習(xí)主題的一種教學(xué)模式。在信息技術(shù)主題式教學(xué)中，教師應(yīng)結(jié)合信息技術(shù)的關(guān)鍵能力、必備品格和學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)，科學(xué)凝練單元主題，分析、整合單元教學(xué)資源，精準(zhǔn)制訂單元教學(xué)方案，精心組織課堂教學(xué)。本文以閩教版信息技術(shù)（2020 年修訂版）七年級下冊“走進(jìn)程序世界”單元教學(xué)為例，闡述初中信息技術(shù)主題式單元教學(xué)的實(shí)踐與探索。

一、精準(zhǔn)制訂教學(xué)方案

在實(shí)施初中信息技術(shù)主題式單元教學(xué)前，教師應(yīng)認(rèn)真研讀信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)、教材，分析學(xué)生的具體學(xué)習(xí)情況，確定單元教學(xué)目標(biāo)和課時教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合信息技術(shù)學(xué)科的特點(diǎn)，圍繞目標(biāo)的靶向做好單元教學(xué)方案和教學(xué)活動設(shè)計。

（一）確立單元教學(xué)主旨

“走進(jìn)程序世界”單元主要由程序設(shè)計基礎(chǔ)、程序設(shè)計的三種基本結(jié)構(gòu)和綜合活動等三個部分組成。

在學(xué)習(xí)本單元之前，學(xué)生學(xué)過文字處理、圖片處理、動畫制作，甚至學(xué)過Scratch 編程，絕大多數(shù)學(xué)生有一定的數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)，對解決問題的算法表達(dá)有一定的認(rèn)知基礎(chǔ)，但對于編程的認(rèn)知很少或僅僅停留在操作與實(shí)踐層面，缺乏對程序?qū)崿F(xiàn)方法的設(shè)計與思考。通過研讀中小學(xué)綜合實(shí)踐活動課程指導(dǎo)綱要和教學(xué)文本材料以及教學(xué)基本要求，筆者確立了這一單元的教學(xué)主旨：結(jié)合具體事例情境，利用流程圖描述解決簡單的實(shí)際問題的算法，利用三種程序結(jié)構(gòu)編寫程序解決簡單的實(shí)際問題，培育學(xué)生的計算思維，提升學(xué)生的思維品質(zhì)。

（二）描繪單元知識圖譜

“走進(jìn)程序世界”單元的教學(xué)明線是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)程序設(shè)計基礎(chǔ)及程序設(shè)計的三種基本結(jié)構(gòu)后，能將所學(xué)知識運(yùn)用于“猜價格游戲”“石頭、剪刀、布”游戲的程序設(shè)計。“基礎(chǔ)知識+基本結(jié)構(gòu)+綜合活動”的教學(xué)模式體現(xiàn)了活動與體驗(yàn)、遷移與應(yīng)用的深度學(xué)習(xí)特點(diǎn)。其中，“基礎(chǔ)知識”部分要求的關(guān)鍵知識或技能是兩個“了解”、一個“掌握”、一個“運(yùn)用”及一個“操作”：了解程序與指令，了解程序設(shè)計語言及其編譯；掌握C 語言的基本語法；能運(yùn)用自然語言和流程圖描述算法；能編寫一個簡單程序。“基本結(jié)構(gòu)”部分中的“順序結(jié)構(gòu)”要求了解數(shù)據(jù)類型、常量與變量的定義與使用，掌握算術(shù)運(yùn)算與賦值運(yùn)算，能運(yùn)用輸入函數(shù)與輸出函數(shù)；“分支結(jié)構(gòu)”要求了解關(guān)系運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、三目運(yùn)算，能運(yùn)用單分支結(jié)構(gòu)、雙分支結(jié)構(gòu)以及理解多分支結(jié)構(gòu)；“循環(huán)結(jié)構(gòu)”則要求會運(yùn)用for 循環(huán)和while 循環(huán)。“走進(jìn)程序世界”單元的教學(xué)暗線是問題的解決以及算法的描述。描繪完本單元的知識圖譜后，筆者又列出了本單元的預(yù)設(shè)教學(xué)方法和教學(xué)設(shè)計要點(diǎn)。

（三）分析評估分類，擬定學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)習(xí)目標(biāo)的雙向細(xì)目表

單元教學(xué)和課時教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，要有明確的知識評估分類與之配套，這便于課時作業(yè)、分層作業(yè)、單元作業(yè)、階段測評等的設(shè)計，有利于教學(xué)的診斷、分析、反思、調(diào)整和改進(jìn)，體現(xiàn)了集教、評、學(xué)、研于一體，符合教學(xué)可觀察、可測評、可操作的重要設(shè)計理念。教學(xué)中，筆者按核心知識和目標(biāo)歸類，把評估要素分為記憶、說明性理解或掌握、探究性理解或靈活運(yùn)用。“走進(jìn)程序世界”單元中的這幾個評估要素之間是有一定的邏輯遞進(jìn)關(guān)系的，與思維的不斷推進(jìn)相緊扣。比如程序及其執(zhí)行要求達(dá)到說明性理解，由于暫時不涉及具體的程序含義與表達(dá)，也沒有具體語句的描述，因此只需要了解程序與常見程序設(shè)計語言。程序設(shè)計的一個重要目的是應(yīng)用程序解決需要解決的問題。因此，在本單元的教學(xué)中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生掌握流程圖，運(yùn)用流程圖描述具體算法，從而培養(yǎng)學(xué)生的計算思維；讓學(xué)生在反復(fù)的實(shí)踐操作中理解性地記憶數(shù)據(jù)類型、常量和變量，著重掌握int、float、double 的區(qū)別以及變量的取名規(guī)則和常量的定義；讓學(xué)生能夠探究性理解賦值運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算、輸入與輸出函數(shù)、if 語句、for語句、while語句、關(guān)系運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。對學(xué)生學(xué)習(xí)的評估關(guān)鍵是看他們能不能將所學(xué)知識靈活運(yùn)用于程序編寫。

（四）確定教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)重難點(diǎn)

在“走進(jìn)程序世界”單元中，通過學(xué)習(xí)編程的基本知識、C 語言的變量等基本概念和printf 等基本語句以及順序、分支、循環(huán)三種結(jié)構(gòu)的表達(dá)和應(yīng)用，學(xué)生逐步認(rèn)識到程序和算法是計算機(jī)自動化的重要基礎(chǔ)工具，并對計算機(jī)軟件的工作原理有一個全局性的認(rèn)識，從而逐步建立起計算思維。

具體來說，本單元的教學(xué)目標(biāo)是聯(lián)系生活實(shí)際問題的解決，掌握利用流程圖描述簡單算法的方法，提高解決問題的能力；了解C 語言的基本數(shù)據(jù)類型和常量及變量，掌握輸入與輸出函數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、賦值運(yùn)算、關(guān)系運(yùn)算、邏輯運(yùn)算；學(xué)會用if 語句編寫簡單的分支結(jié)構(gòu)程序；學(xué)會用for 循環(huán)和while循環(huán)語句編寫程序解決簡單的實(shí)際問題。

本單元的教學(xué)重點(diǎn)是掌握C 語言的基本語法結(jié)構(gòu)、程序及其執(zhí)行過程；理解數(shù)據(jù)類型、賦值運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算；掌握關(guān)系運(yùn)算以及if語句、while語句和for 語句，能進(jìn)行簡單的程序功能需求分析并設(shè)計流程圖。教學(xué)難點(diǎn)是運(yùn)用流程圖描述算法；編譯和調(diào)試程序；掌握輸入與輸出函數(shù)、邏輯運(yùn)算符及算術(shù)運(yùn)算符“/”“%”“++”“--”的功能；運(yùn)用if 語句、for語句、while語句編寫程序解決實(shí)際問題；綜合應(yīng)用分支語句、循環(huán)語句進(jìn)行編程和調(diào)試。

二、預(yù)判學(xué)生學(xué)習(xí)困難

教師要結(jié)合教學(xué)實(shí)踐、教研交流和必要的循證分析，預(yù)判學(xué)生在學(xué)習(xí)本單元時將會遇到的主要困難，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化問題的設(shè)計，在問題設(shè)計上做足文章，啟發(fā)、引導(dǎo)、點(diǎn)撥學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

首先，初學(xué)者容易出現(xiàn)標(biāo)點(diǎn)符號和語法錯誤，比如在輸入逗號、分號、圓括號、雙引號時，將半角字符輸入成全角字符；句末“；”、大括號、頭文件漏輸或輸不全；在if 語句后直接加“；”從而變成空語句。

其次，學(xué)生容易將調(diào)用的函數(shù)輸錯，比如調(diào)用C語言標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)中的格式輸出函數(shù)printf、格式輸入函數(shù)scanf時會習(xí)慣性地少輸入字母“f”；printf格式字符串出現(xiàn)多個輸出控制符，但在輸出列表中沒有對應(yīng)好或列表中的變量個數(shù)少了；前后的數(shù)據(jù)類型沒有匹配好或是不一致，導(dǎo)致出現(xiàn)輸出控制符弄錯的提示；scanf 的變量地址少了“&”，與printf 的控制符相混淆；調(diào)用隨機(jī)函數(shù)時忘記先通過srand（（unsigned）time（NULL））利用時間來獲取隨機(jī)數(shù)種子而變成偽隨機(jī)數(shù)。

再次，學(xué)生容易在條件表達(dá)式的理解和運(yùn)用上存在偏差，比如因?yàn)闆]有建立起包含關(guān)系的概念，所以在理解“或”和“與”的關(guān)系時出現(xiàn)混淆，得出不同的取值范圍；不能很好地理解取模的運(yùn)算，不清楚為什么要取模，什么情況下要用上模運(yùn)算，且容易忽視取模只能是整數(shù)運(yùn)算，不自覺地會帶小數(shù)進(jìn)行模運(yùn)算；對除（“/”）運(yùn)算中整數(shù)除整數(shù)得整數(shù)不能透徹理解。

最后，學(xué)生容易將賦值運(yùn)算符“=”與關(guān)系運(yùn)算符“==”相混淆。由于學(xué)生是首次學(xué)習(xí)計算機(jī)編程語言，他們一看到“=”馬上會想到數(shù)學(xué)中的等于號，對計算機(jī)的存儲及變量沒有建立起相關(guān)的概念，而對于語句中的“A1=B1=9；”或是”A1＞=B1==9；”更是摸不著頭腦。讓學(xué)生了解賦值運(yùn)算符“=”與數(shù)學(xué)中的“等于”是一種什么關(guān)系，以及“==”與“=”表示什么，這是教學(xué)的難點(diǎn)。

三、精心設(shè)計主題式單元教學(xué)活動

（一）預(yù)學(xué)反饋，直切主題

對于本單元中“程序設(shè)計基礎(chǔ)”部分的程序與指令、程序語言及其編譯，教師可課前給學(xué)生提供微課程、自主學(xué)習(xí)單及相應(yīng)的輔助理解練習(xí)等，讓學(xué)生進(jìn)行針對性預(yù)學(xué)。對于流程圖，教師則可讓學(xué)生通過參與完成一項(xiàng)家務(wù)活動而掌握其畫法。比如可讓學(xué)生在家長的指導(dǎo)下做一道菜，之后先用自然語言把這道菜的烹飪過程記敘下來，再用流程圖把這道菜的烹飪過程畫出來，最后在班級群中進(jìn)行交流。在交流過程中，教師應(yīng)針對學(xué)生暴露出的問題進(jìn)行有針對性的講解，為學(xué)生掃清學(xué)習(xí)障礙。此外，數(shù)據(jù)基本類型、變量和常量、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、關(guān)系運(yùn)算等都可讓學(xué)生自主預(yù)學(xué)，教師可設(shè)計一定量的鞏固練習(xí)來幫助學(xué)生理解和掌握。課堂上，教師可借助希沃軟件上的雙人比賽、填空、連線等游戲活動，來了解學(xué)生的自主學(xué)習(xí)情況，并據(jù)此精講相關(guān)重要概念。

（二）緊抓主線，前呼后應(yīng)

本單元的核心內(nèi)容是算法和程序，重點(diǎn)培養(yǎng)的核心素養(yǎng)是計算思維。基于此，教學(xué)中筆者緊抓案例主線來展開教學(xué)，把相關(guān)內(nèi)容串聯(lián)起來。筆者以自己設(shè)計的第一個程序?yàn)榍腥朦c(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生通過printf 這個函數(shù)，“說出”“HELLO WORLD”或者其他帶各種圖案的“話語”。學(xué)生在這過程中逐步掌握了相關(guān)環(huán)境參數(shù)的設(shè)置和程序基本語句的表達(dá)要求。對于順序語句，筆者引入生成隨機(jī)數(shù)的程序，進(jìn)一步生成隨機(jī)數(shù)種子，再由rand 語句隨機(jī)生成規(guī)定范圍的隨機(jī)數(shù)。對于分支語句，筆者先以曹天元《上帝擲骰子嗎》一書以及一個關(guān)于隨機(jī)數(shù)生成的小程序，承、轉(zhuǎn)、啟地引入人機(jī)單個骰子的擲骰子游戲。由于骰子的點(diǎn)數(shù)是隨機(jī)生成的，由此可引入“隨機(jī)”大概念，建構(gòu)骰子點(diǎn)數(shù)這一具體事物抽象化成隨機(jī)數(shù)由計算機(jī)自動生成的計算思維，判斷人和機(jī)擲骰子后所得點(diǎn)數(shù)的大小后顯示輸贏結(jié)果；再以閩南“博餅”游戲活動為例，由單個骰子過渡到三個甚至六個骰子。在這過程中，筆者根據(jù)學(xué)生不同學(xué)力層次進(jìn)行分層要求，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與思考，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。學(xué)生展示程序編寫過程并改進(jìn)程序，在糾錯與改進(jìn)程序的過程中不斷生成新的認(rèn)知，從而實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。在此基礎(chǔ)上，筆者再逐步強(qiáng)化學(xué)生對分糖果、打車計費(fèi)、青蛙益智接龍、猴子摘桃、韓信點(diǎn)兵、競猜價格等經(jīng)典游戲編程實(shí)例的學(xué)習(xí)，充分激發(fā)學(xué)生的編程興趣。

（三）綜合活動，自我診斷

本單元設(shè)計了“猜價格游戲”和“石頭、剪刀、布游戲”的程序來展開綜合活動。“綜合活動”部分，教師既可以通過項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動來組織教學(xué)，也可以從真實(shí)情境中提煉出問題，以問題為導(dǎo)向?qū)嵤┤蝿?wù)驅(qū)動教學(xué)。在綜合活動中，教師可引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用一定的編程技能，編寫結(jié)構(gòu)清晰、結(jié)果正確、界面友好的程序，讓學(xué)生對程序進(jìn)行理解、應(yīng)用與遷移。教師還要引導(dǎo)學(xué)生自我診斷評估運(yùn)用程序解決問題的優(yōu)勢與不足，針對具體問題形成解決的算法，并通過流程圖可視化表示，以程序語言來正確表達(dá)，再把所理解的算法通過程序表達(dá)出來。在課堂中，有的學(xué)生在判斷語句中把“if a＞b==1”作為條件表達(dá)語句，這一課堂生成尤為珍貴。筆者組織學(xué)生討論，引導(dǎo)學(xué)生思考“‘==1’這一表述是否有錯？這樣表述是否有必要？”，從而加深學(xué)生對邏輯運(yùn)算的理解，訓(xùn)練學(xué)生的計算思維。

四、循證分析

筆者對一學(xué)年所任教的三個班級的教學(xué)過程和結(jié)果及學(xué)生填寫的調(diào)查問卷進(jìn)行循證分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：

（一）學(xué)生參與度很高

筆者所任教的三個班級共有161 名學(xué)生。在本單元的教學(xué)過程中，學(xué)生自主學(xué)習(xí)預(yù)學(xué)單，或是參與游戲環(huán)節(jié)，或是進(jìn)行小組合作學(xué)習(xí)，每個學(xué)生都有機(jī)會參與活動，并且能自然融入各個分層活動中。每個活動環(huán)節(jié)總有一個層級適合學(xué)生去進(jìn)階學(xué)習(xí)，學(xué)生“吃得飽”且“還想吃更多”，持續(xù)的思考使學(xué)生的思維能力得到了很好的提升。

（二）以真實(shí)的游戲情境推進(jìn)教學(xué)，有利于學(xué)生計算思維的培養(yǎng)

本單元的教學(xué)通過真實(shí)的游戲情境來推進(jìn)。在游戲過程中，筆者引導(dǎo)學(xué)生形成解決問題的算法，在此基礎(chǔ)上完成流程圖的建立，并將流程圖轉(zhuǎn)化成計算機(jī)語言，把分析出來的需求通過計算機(jī)程序語言“說”出來，從而實(shí)現(xiàn)問題的解決。學(xué)生在真實(shí)游戲情境引領(lǐng)下，一步步尋求問題的解決途徑，在解決問題的過程中完成程序設(shè)計。這樣的教學(xué)，有利于學(xué)生計算思維的培養(yǎng)。

（三）學(xué)生的高階思維能力得到了提高

本單元教學(xué)以擲骰子游戲?yàn)橹骶€，把零散的知識點(diǎn)串聯(lián)起來，并創(chuàng)設(shè)問題情境引導(dǎo)學(xué)生探討程序設(shè)計基礎(chǔ)知識、程序設(shè)計的三種基本結(jié)構(gòu)，促使學(xué)生主動建構(gòu)知識框架，有效遷移應(yīng)用知識，進(jìn)一步給學(xué)生提供分層的拓學(xué)單，以拓展學(xué)生的視野，讓學(xué)生真正實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。