智慧教育環境下高中信息技術大單元教學實踐研究

摘 要：教育信息化能夠促進智慧學校建設加速，發展學生核心素養，推動課堂教學變革。在新時代、新課標、新教材背景下，文章以教科版《初識數據與計算》單元為例，深度研究大單元教學的實施流程，結合智慧教育的內涵，提出實施路徑：大單元教學實施前為學情分析，單元設計；大單元教學實施中為圍繞項目，展開活動；大單元教學實施后為實踐反思，提升素養。

關鍵詞：智慧教育；大單元教學；項目學習；學科核心素養

基金項目：本文系2021年度安徽省教育科學研究立項項目“核心素養下高中信息技術大單元教學實踐研究”（課題編號：JK21044）的研究成果。

作者簡介：盧慶廣（1983—），男，安徽省阜陽市阜南一中。

一、引言

以互聯網、大數據、云計算等新興信息科技為支撐，構建中小學智慧學習環境，旨在為學生搭建自主學習、協作探究以及合作研討的學習平臺，創設課堂教學變革的學習空間場所。發展學生核心素養重在培育新時代數字原住民把握世界變局的關鍵能力與必備品格［1］。新課標倡導以項目學習活動為載體，以融入學科大概念為抓手，以培育學科核心素養為目標，借助項目學習設計大單元教學，重塑課堂教學的育人生態，推動課堂教學變革，激發學生自主學習、協作探究以及合作研討的內驅力［2］。

新一輪課程改革提出要培養“全面發展的人”，倡導在課程中融入智慧教育方法，借助數字化工具促進學生在項目學習活動中積極、主動地建構學科大概念核心知識結構框架，實現智慧學習。在新課標、新教材背景下，安徽省教科院借助優質課評選推進大單元教學。本文結合阜陽市高中信息技術大單元教學主題教研活動，以教育科學出版社信息技術必修1的第一單元《初識數據與計算》為例，展開智慧教育環境下高中信息技術大單元教學實踐探索。

二、大單元教學實施前：學情分析，單元設計

大單元教學設計是以學科核心素養和學科大概念為統籌，借助項目學習活動，按照學生認知發展規律和核心知識邏輯體系逐漸建構的，能幫助學生跨學期、跨教材、跨課時搭建學科核心知識框架，能促進學生在項目學習活動中應用信息技術重新對學科核心素養和學科大概念進行整合與梳理。

（一）問卷調查，學情分析

在大單元教學實施前，課題組首先訪談個別高一新生，實地了解、記錄學生在初中階段信息科技學習情況，特別是對電子表格的操作應用能力，關于數據、信息、知識以及智慧概念的理解程度。由于訪談學生數有限，課題組在抽樣訪談的基礎上針對性地設計問卷調查，主要收集學生姓名、班級、身份證號碼、性別、年齡、身高、體重、運動愛好、喜歡吃的食物等基礎性數據。通過問卷調查，收集數據、整合信息，掌握高一學生的生活、學習以及身體健康的綜合情況。

（二）借助項目，統籌單元

本單元共有兩節內容：“我們身邊的數據” 與 “數據的計算”。

本單元的學習目標：（1）理解數據、信息、知識以及智慧的相互關系；（2）體驗數字化學習過程并學會選用恰當的數字化計算工具；（3）在參與項目學習活動過程中感受數字化學習工具和利用豐富網絡資源的優勢。

課題組利用問卷星分析學情，按照新課標提出的學習目標要求，根據教科版新教材《初識數據與計算》單元學習內容，結合高一學生生活、學習的數據信息，科學規劃、合理設計“健康體檢”項目學習活動，分3課時完成。第1課時是“數據 信息 知識 智慧”；第2課時是“身體健康指數的測量”；第3課時是“小數據與大智慧”。借助這一項目學習活動，將學科知識建構、技能培養訓練與學科思維發展融入智慧教育環境下的課堂自主學習、科學探究以及協作交流研討活動中，培養學生關注生活、學習，關心身體健康有關數據的信息意識。以分析數據、對比計算為基礎，從體驗數字化學習工具與網絡資源的優勢入手，提高學生的計算思維能力，培養學生創新思維與數字化學習能力，使學生理解保護數據隱私、數據安全以及信息責任的理念。圍繞“健康體檢”項目活動展開教學，將傳統課堂教學中“教師的教”轉變為智慧教育學習空間下“學生的學”，能夠重塑高中信息技術課堂學習生態。

三、大單元教學實施中：圍繞項目，展開活動

本單元教學設計的關鍵是以大項目為統籌，圍繞項目學習展開教學活動，按照學生學習認知規律，從學生身邊的生活、學習小數據入手，引導學生逐層遞進，深入探究身體健康指數，根據科學探究生成的研究報告，思考小數據的內涵與價值，從而提升學生信息素養。

（一）“數據 信息 知識 智慧”——體驗生活，厘清概念

圍繞“健康體檢”項目學習活動，課題組成員王芳老師從學生“早餐吃什么”話題談起。學生積極回答，自己會吃包子、油條、稀飯、豆漿、卷饃、雞蛋、各種水果等，這就是學生最熟悉的信息，也是學生最感興趣的生活話題。

在學生積極談論各自早餐種類的氛圍中，王芳老師深入引導學生思考：早餐吃什么才能夠更好地補充身體營養呢？把學生談論的吃早餐話題推向高潮。在學生激烈討論中，王芳老師引導學生閱讀導學案文本，這時學生發現各種食物的卡路里不同，得出早餐吃肉、雞蛋、牛奶等熱量值高的食物好像不覺得餓的結論，但又產生“為什么我們還要吃水果、蔬菜以及豆制品”等新問題。學生在共同研討中逐漸明白葷素搭配飲食更健康，而食物的多元化更利于身體發育。

在研討活動快結束時，王芳老師再次提問：“關于數據、信息、知識、智慧，你是怎樣理解的？”通過思考早餐吃什么、怎樣葷素搭配吃、如何保持健康飲食等問題，學生在閱讀導學案和交流研討中梳理了數據、信息、知識以及智慧之間的關系，厘清了概念的本質。數據是對現實世界客觀事物的符號記錄，是基礎，是源頭；信息是經過加工處理的、具有意義的數據，初步對原始數據記錄進行了抽象與概括；知識是人們運用大腦對獲取或積累的抽象信息進行系統化地提煉、研究和分析的結果，能夠精確地反映事物的本質，是人們長期總結生活與學習經驗的方法與原理；智慧是人們為了達到預定目標而運用知識解決復雜情境下劣構問題的創新思維能力。數據、信息、知識和智慧是逐漸遞進的學科概念。首先厘清數據內涵，抽象信息；其次挖掘數據信息之間的邏輯關聯，發現內在價值就是知識；再次理解將知識原理與法則應用在現實世界中解決實際問題就是智慧；最后科學地分析現實世界記錄數據、抽象信息以及學科知識之間的內在邏輯關系而形成學科核心素養。

（二）“身體健康指數的測量”——動手實踐，學習技術

健康飲食是中學生快樂成長的基石，那么，怎樣保持身體健康，怎樣衡量中學生身體健康指數？課題組成員張宏亮老師在活動前準備了兩個電子秤、兩把卷尺，而后以幽默的語言，通過不記名的方式讓學生在紙條上寫下自己的身高、體重、性別等基礎數據，并幫助小部分不清楚自己身高、體重的學生現場測量，最后借助數字化學習工具將收集到的數據展示在白板上，從以下的三種計算方式入手開展教學活動。

1.手工計算

張宏亮老師引導學生繼續閱讀導學案，并提出問題：“你知道身體健康指數（BMI）怎樣計算嗎？身體健康指數（BMI）怎么才算好呢？”學生利用網絡資源查詢BMI計算公式，明確BMI值的正常范圍。此時，張宏亮老師再引導學生手工計算自己的BMI值。

2.電子表格計算

隨著科學探究活動的深入，張宏亮老師要求各小組長把本小組同學的BMI值按照大小排序并上報，并讓學生打開問卷星的相關鏈接，在規定時間內填寫自己的姓名、性別、身份證號碼、班級、身高、體重、飲食、運動愛好等基礎性數據。匹配函數的引入對于學生處理數據意義重大，基于此，在問卷星收集完基礎性數據后，張宏亮老師導出基礎性數據，將電子表格發給全體同學，要求學生嘗試應用電子表格處理數據，熟悉數據的計算、數據的排序、數據的篩選等基本操作技能，并提出思考問題：這次問卷星收集的基礎性數據是本班同學的，如果要收集全校同學的數據該怎么處理呢？怎樣知道哪些同學沒有填報數據信息呢？

3.編程計算

在學生整理好本班的身體健康指數（BMI）數據后，張宏亮老師再次提出新問題：根據學校體質測量的需要，對于全校高一、高二、高三年級同學的基礎數據，我們應如何計算并形成報表呢？如何按照各班同學的身體健康指數形成各自班級的健康報告呢？在學生思考過后，張宏亮老師示范小程序的操作方式，激發學生學習編程計算的興趣。

通過以上三個計算方式的選擇實踐，學生明白了三種計算方式并沒有優劣之分，而需要根據實際問題來選擇。手工計算靈活，適用于日常生活學習，是不可缺少的數學思維品質，也是學習的基礎和關鍵；電子表格計算更適用于解決數據量多和個性化操作的問題，是數字化時代中學生必備的信息素養；編制小程序進行數據計算，可以有效培養學生的高階計算思維。

（三）“小數據與大智慧”——研討報告，領悟智慧

各班“健康體檢”報告單已生成，課題組成員代玲玲老師引導學生分析自己的健康體檢情況，從宏觀上把控自己的身體健康情況，并提示學生：“要想進一步深入關注身體健康情況，我們可以去醫院進一步做健康體檢。”而后拿出自己在縣醫院健康體檢的一份化驗單，要求學生根據化驗單上的內容，談一談其中的數據、信息、知識以及智慧。學生經過討論之后，得出結論：化驗單上“數字”顯示就是數據，化驗單每一行的“名稱+數字”就是信息，“名稱+數字+上下箭頭”顯示的就是知識。但對于其中的“智慧”，學生們卻疑惑不解。代玲玲老師再以問題引導：“同學們，你們拿到這張化驗單后，可以當‘醫生看病嗎？”學生紛紛回答不能。由此，代玲玲老師指出其中的“智慧”因素——醫生結合化驗單的數據，通過引導病人鍛煉身體、注意休息、科學飲食、藥物治療等綜合性理療方法幫助病人康復身體。由此使學生領悟從數據、信息、知識思考身體健康小數據的本質的智慧。

四、大單元教學實施后：實踐反思，提升素養

智慧教育環境下的高中信息技術大單元教學設計在科學規劃、統籌協調、集體備課、精準研討的基礎上，需要兼備課堂教學的深度、高度、難度以及廣度。因此，在大單元教學實施后，教師需要從以下兩個方面進行實踐反思，提升素養。

（一）選擇項目，貼近生活

課題組在構思設計《初識數據與計算》大單元教學方案時，圍繞“健康體檢”項目展開了學習活動實踐探索。首先，“健康體檢”是學生在生活與學習中最熟悉的話題，易激發學生學習的積極性和主動性；其次，采用手工計算、電子表格計算以及編程計算是從學生最熟悉的數學計算方式入手，能在改變數據量的同時，引導學生改變計算方式，從易到難逐漸過渡到課堂教學的算法思維；再次，采用支架式學習模式，層層遞進、螺旋上升，折射出課題組對DIKW（數據、信息、知識、智慧）模型的學科核心知識結構邏輯關系框架的建構過程與學科思維本質內涵的挖掘實踐探索；最后，教師引導學生借助數字化學習工具與數字資源主動開展項目學習活動，能使其通過實踐體驗、科學探索積極高效地建構學科核心知識框架結構，提升學科核心素養。

課堂教學項目的選取從生活學習入手，采用遞進螺旋上升學習方式，培養學生學科核心素養。

（二）統籌單元，項目學習

高中信息技術大單元課堂教學中，教師能借助大項目融合新課程標準學習內容與學業質量要求，統籌好單元課時分配。首先，教師要研究新課程標準《初識數據與計算》模塊中關于“數據與信息”內容要求。該要求主要針對數據與信息及其特征、數據編碼和數字化學習工具等學習內容。其次，教師選擇項目要考慮內容承載性和學習遞進性，并且要根據項目學習的各要素統籌設計好大項目內容以及對項目進行分解學習的活動。最后，高中信息技術大單元課堂教學由以傳授學科知識與操作技能訓練為主的傳統課堂教學，轉變為以“學生的學”為中心的數字化學習工具實踐探索，能在數字化學習工具應用過程中培養學生數字化創新思維和創造設計思維，進而在實踐反思中培養學生學科核心素養。

智慧教育環境下的高中信息技術大單元教學不僅要關注學生在數字化時代對新興信息科技的學習與探索，更要關注引導學生思考如何運用身邊的信息科技改善生活。

［參考文獻］

祝智庭.智慧教育引領未來學校教育創變［J］.基礎教育，2021，18（2）：5-20.

孫重陽，孫德志，劉國康.單元教學設計：學科核心素養落地的有效途徑［J］.江蘇教育，2018（51）：52-54.