數字化環境下的初中Python大單元教學研究

【摘要】使用數字化資源開展大單元教學，研究初中生學習Python課程的有效教學策略，幫助學生梳理碎片化知識，聯系生活實際，提高學生的信息科技學科核心素養。

【關鍵詞】數字化；Python；大單元教學

初中信息科技的課程標準在2022年已經頒布，現在使用的教材存在章節知識零散分布，聯系不緊密，教學素材老舊等問題。新課標老教材無法滿足學生學習需求。本校教師重新梳理和重組八年級信息科技教材進行大單元教學，從知識碎片化學習到模塊化、系統化學習。學生進入高中后，需要較高的編程水平，但存在大部分學生編程基礎較差，進入高中后只能重新學習最基礎的程序及算法，影響教學進度及學習效果。不構成體系的教學，使得學生無法進行小初高知識的銜接，影響學生學習編程語言的進度。因此，有必要進行教材梳理，整體規劃課程，進行大單元教學。

一、信息科技課程標準下大單元教學的提出

初中信息科技教育是小學信息教育和高中信息技術教育的中轉站，只有在初中開設好信息科技課，學生的信息素養才能得到持續的提升?！读x務教育信息科技課程標準（2022年版）》明確了信息技術學科核心素養的內涵。義務教育階段信息科技課程和高中信息技術課程要培養的核心素養有信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任，但在每個階段都有不同的體現。在信息科技7～9年級新課標中指出：要強化課程的育人導向，強化實踐性要求，注重“教—學—評”一致，加強學段銜接。大單元教學能夠基于學生的認知水平與成長規律較大程度地實現有計劃有規律的教學，把相對獨立而又具有關聯的知識進行整合，優化課程結構，樹立正確的價值觀，培養學生的關鍵能力和必備品格，初中信息科技大單元教學實踐研究應順應新一輪課程改革需求。

二、Python大單元課程中的數字化資源開發

在進行Python大單元教學時，產生了短視頻、教學微課、教學課件、教學設計、學生作品集等數字資源。

1.導入環節—短視頻

大單元教學主要內容之一是要創設真實的情境，讓學生自主發現問題，并想通過自己的學習解決問題。Python大單元教學中可采用小視頻作為導入，小視頻可以是以學生為主角錄制的小視頻，或是單純使用別人的視頻進行剪輯，或是制作動畫。

2.操作指導環節—微課

初中Python課程的教學過程中，教師如果只進行一次講解，學生無法快速記住并完成操作，所以老師只能重復多次講解。微課可采用錄制屏幕的方式講解操作過程，也可自制動畫展示操作過程。在錄制微課時，需統籌規劃，不僅考慮到本節課的知識點，操作要點，還應考慮到不同學生的學習水平不一樣，制作具有階梯式講解的微課，方便不同層次水平的學生通過觀看微課便能夠自主學習和合作學習。

3.交流環節—課件和教學設計

課件可輔助教學，使用課件突破重難點是一個重要途徑。因為教學對象為初中學生，則課件不能過于單調，摻雜一些符合初中學生認知的元素，交互式課件效果會更佳。教學設計能夠幫助教師梳理整個教學過程，體現教師的主導地位和學生的主體地位。教學課件和教學設計也可方便教師間的經驗交流，有利于教師共同成長。

4.反饋環節—學生作品集

Python的作品是可視化的作品，通過編程貓平臺收集學生的Python作品，進行評分，方便學生及時了解個人學習情況。如果涉及硬件的使用，也可錄制學生展示作品時的視頻，記錄學生的成長過程。

三、融合數字化資源的大單元教學設計

1.制定單元主題

確定單元主題涉及的知識，明確培養的核心素養為信息意識和計算思維。以“Micro：bit初探析”大單元教學為例。

圖1 單元主題構思

從學習階段來分，“Micro：bit初探析”單元屬于初二年級學生入門學習內容。本教學結合硬件設備，讓學生了解Micro：bit軟硬件的使用，編程的基本概念以及程序間的邏輯關系。融入了變量、賦值、循環結構的認識、函數的定義及運用，使用Micro：bit實現物聯，本章內容是學習人工智能和物聯網的基礎。原教材的安排是：第一課Hello Bit，第二課璀璨星空，第三課呼吸燈，第四課計數器。四節課沒有主題情境，都是為了點亮開發板中的LED點而設計的任務，任務缺乏興趣點并與學生現實生活相脫離，不能激發學生學習興趣和培養學生解決問題的能力。因此筆者把項目改成與學生生活息息相關的案例，引起學生的共鳴。在筆者進行代碼教學實踐時發現，很多學生對于代碼編程感到恐懼，并且代碼中注重語法的書寫，對于短時間內培養學生的邏輯思維有很大的難度。在初中進行以圖形化編程為主導的大單元教學，更能培養學生邏輯思維的形成。

2.確定教學內容

以大單元“Micro：bit初探析”中的“Hello Bit”一課為例，“Micro：bit初探析”學習主題屬于《信息技術》八年級下冊第一課至第四課的內容，從課標要求分析，7～9年級在物聯網實踐與探索中提出要通過對身邊真實應用場景中物聯網的分析，認識物聯網實現萬物互聯的基本原理，通過簡易物聯系統的設計與搭建，探索物聯網中數據采集、處理、反饋控制等基本功能。無論在物聯網實踐與探索還是人工智能與智慧社會模塊的學習中，都需要培養學生核心素養中的計算思維。在本學段的計算思維要求是：（1）能在真實情境中發現問題，提取問題的基本特征，對問題進行抽象、分解、建模，制定解決方案；（2）能執行問題解決方案，通過對數據的采集與分析，反思和優化解決方案，并將其遷移運用與解決其他問題。

3.制定教學目標

在制定本單元大的教學目標時，充分考慮數字化教學資源在每一節課的作用，根據每節課的教學內容，制作相應的數字化資源。教學目標充分考慮核心素養在信息科技教學中的達成，也注重與學生數字生活經驗、現實社會信息科技應用場景的聯系。新課標中與“Micro：bit初探析”相關的目標有兩點：（1）通過對身邊真實應用場景中物聯網的分析，認識物聯網實現萬物互聯的基本原理；（2）通過簡易物聯系統的設計與搭建，探索物聯網中數據采集、處理、反饋控制等基本功能。常見結構的認識、分類和經典結構欣賞?！癏ello Bit”一課的教學目標有：通過任務驅動，學生自主學習，完成micro：bit程序新建，顯示英文、數字倒計時、愛心閃爍效果、自定義圖案等任務；通過猜字游戲，鞏固micro：bit初學內容，激發學生思維，增強學習積極性。

4.開展教學活動

大單元教學中的活動注重相互聯系，數字化資源能夠讓學生循序漸進體驗活動，并從活動中形成信息科技核心素養?；顒拥脑O計要根據學生的學情制定，以問題的解決為導向，幫助學生自主探究。以“Hello Bit”一課的教學活動為例，對數字化資源的運用進行剖析。

活動環節：情境導入。

播放小視頻：小明去做核酸的時候發現發燒的患者如果在隊伍里也不能被發現，存在很大的風險，并且規定十個或是二十個咽拭子裝入一根管中，但是采樣人員又要采樣又要記數，工作量很大。小明便利用 micro：bit來解決測溫和計數的問題。

提問：小明是如何制作的呢？

設計意圖：這里使用了一個導入小視頻，小視頻由學生親自錄制，通過情境導入，學生聯系生活實際，對micro：bit產生興趣。

活動環節：Micro：bit是何物？

Micro：bit是一款專門為青少年學習編程設計的可編程嵌入式設備，通過編程，可以在micro：bit上實現很多炫酷的小發明。播放視頻了解一下 micro：bit。我們編寫的程序，只要拷貝到micro：bit的存儲器中就可以自行運行，看到開發板上呈現的圖案或文字，我們可以在海龜編輯器中編寫程序，然后通過平臺提交給老師。也可通過在線編程與模擬器來了解micro：bit的使用。

設計意圖：通過觀看視頻，了解micro：bit的功能和平臺的使用。

活動環節：任務驅動。

任務一：觀看“新建 micro：bit文件”視頻，在micro：bit的LED屏幕上開機時滾動顯示“Hello Bit！”。任務二：做開機倒計時（5、4、3、2、1）展示學生成果。提示學生的倒計時要插入延遲1秒。任務三：觀看視頻“顯示內置圖案”，做成視頻“愛心閃爍”的效果。任務四：觀看視頻“顯示自定義圖案”，制作一個一直顯示自定義的圖案，不要跟視頻里的圖案一致。

提問：micro：bit可以顯示漢字嗎？

任務五：自主探究如何顯示出一、二、木等漢字。

設計意圖：通過學生自主探究視頻內容，完成任務。在完成任務的同時了解開機時滾動英文、開機時倒計時、循環顯示內置圖案、顯示自定義圖案以及簡單漢字的顯示方法。

活動環節：玩游戲。

播放“猜字游戲”視頻，提出游戲規則。四個人為一個小組，討論要出的兩道猜字題，該字由三個漢字或偏旁組成，每個字間隔1秒顯示，并加入倒計時5、4、3、2、1，并顯示到屏幕上。指定小組答題，如果對方答出，則對方加1分。如果對方未答出，本小組答案合理，則本小組加1分，并由本小組公布答案。本小組給出答案不合理，則要扣除1分。最高分組別為冠軍，頒發獎品。

設計意圖：通過游戲環節，讓學生學以致用，在快樂中鞏固所學知識。

活動環節：課堂小結。

使用思維導圖總結micro：bit的功能和利用micro：bit實現顯示中英文，呈現閃爍效果和自定義圖案。

設計意圖：使用思維導圖總結本節課所學，方便學生記憶。

5.借助數字化教學平臺評價

制定評價標準才能從各個維度評價學生的學習情況。如我們可以對評價目標、評價任務、評價標準及評價方法進行設計。

使用數字化平臺可以方便記錄學生的成長軌跡，可以記錄學生每一次的作業，教師也能夠在平臺上批改學生的作業，作為評價依據。學生可在海龜編輯器里編寫程序，把程序上傳到micro：bit開發板上驗證程序的可行性。也可通過屏幕共享分享程序，以便進行交流和評價。在平臺上也可保留學生的作品，方便存儲和二次使用。

四、初中Python大單元教學策略

1.整體規劃大單元內容

確定大單元主題、章節目標及教學模式，挖掘真實情境。只有進行整體規劃，才能夠總體把控全局，才能讓學生循序漸進地提高核心素養?；谡鎸崋栴}創設Python大單元情境，善于發現和總結日常生活中的問題與編程之間的關聯。

2.借助數字化平臺進行教學

使用學生自錄導入視頻、micro：bit用途的剪輯視頻、操作視頻、游戲解說視頻等多個視頻，幫助學生實現了自主探究和合作探究，充分體現了學生的主體地位和教師的主導地位。學生的參與度和作品的完成度較傳統教學有明顯提高。使用思維導圖幫助學生對整堂課進行總結及梳理，使用數字化平臺幫助記錄學生的學習情況，提高了大單元學習效率。

3.設計具有挑戰性的任務

教師需要熟讀教材、課程標準，了解什么任務適合學生來完成，不同水平的學生分別設計什么任務，設計要具有挑戰性又貼合課程內容的任務，激發學生積極性。

4.及時有效地評價

使用平臺記錄學生的作業，并進行正確、持續評價。教師需在每一次學生上交作業之后進行評價，確保評價的及時性和有效性。要制定相應的評價標準，及時對學生的學習進行反饋。

【參考文獻】

[1]鐘啟泉.單元設計：理據、目標、課題[J].基礎教育課程，2017（21）.

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