教育信息化背景下的高中編程教學探索

【摘要】近年來，隨著信息技術的飛速發展，教育信息化如火如荼地推進，由國家頂層設計、省級推廣，地區學校落地實施，從1.0時代到2.0時代取得了非凡的成效。整個過程由政府規劃（包括政策、資金、技術等）、學校支持，教師更新理念、學習技術，實現教學模式的優化，促進學生知識的內化。隨著信息化進程的加快、信息化手段的豐富、智慧教室的興建、人工智能與大數據的融合應用，文章探討在高中編程課程中實現有效教學、高效教學的策略。

【關鍵詞】教育信息化；編程教學；智慧學習環境；信息技術

作者簡介：曾志勇（1983—），男，福建省泉州市第九中學。

教育信息化由1.0時代向2.0時代升級轉變，創造了全新的數字化環境。如何更好地利用國家教育信息化行動的契機，優化課堂結構，創新教學方式，支持學生在數字化學習環境中進行自我規劃、管理和評價，提升學生解決問題的能力，培養學生的科學精神，提升學生的數字素養與技能，是高中信息科技課程要著重探索和研究的課題。

一、教育信息化背景下學科落地現狀

自進入教育信息化1.0時代以來，國家致力于發展教育裝備，開發優質教學資源，優化和改善教育信息化環境，推進多媒體課件逐步代替教師板書，使學校教育呈現網絡化、多媒體化態勢。在信息化教學環境下，教師的備課、授課行為可存檔、可更新、可合作、可迭代，課堂教學資源內容豐富、圖文并茂，學生的課堂學習也更高效、更便捷，教師向學生傳播知識的效率、容量和質量均不斷提升。

隨著移動終端、人工智能、大數據時代的到來，教育信息化不再滿足于網絡、資源、空間的互聯互通，逐步向互聯網的大資源觀邁進，向智慧學習環境過渡，教育信息化2.0時代由此到來。基于國家教育現代化頂層設計，教育信息化2.0行動提出了“三全兩高一大”的戰略目標，旨在推動信息技術與教育教學的深度融合，創新信息時代教育治理新模式，使教育信息化朝著更加科學、規范和大眾化的方向發展。

在智慧學習環境下，信息科技課程依托網絡技術和教學平臺不斷更新升級，師生互動、課堂即時反饋、聽評課記錄、在線能力檢測、作品提交與評價等課堂教學功能均在不斷增強，教與學的效率不斷提升，以學生為主體的教學模式正在有序形成。教育信息化2.0時代，信息科技課程的信息化不能僅停留在技術應用層面，還應將信息技術與學科教育深度融合，深化素養立意，依托技術手段實現學生學情的精準監測，推動教師教學方式、學生學習方式和師生互動方式的變革，構建一個更為高效的信息化學習環境。

二、教育信息化背景下高中編程教學的優化路徑

編程教學是高中信息科技學科的重要內容模塊，是中學階段培養學生計算思維和創新能力的重要載體。教育信息化2.0時代從學情分析、教學設計、學法指導、學業評價四個維度對教師隊伍的信息技術應用能力提出更精確的微能力點要求，信息技術已經成為教育的重要工具。在此背景下，高中信息科技教師需立足教師、學生、教學環境以及教學資源等要素，推動更為高效的數字化教育形態的形成。

（一）以學生為主體，開展學情分析

教學是因人而異的，有效的學情分析能夠幫助教師更好地了解學生的學習情況，針對不同類型的學生制訂教學計劃，推送教學內容，確定具體教學方向。由于學生的認知發展情況受年齡、生活經驗等多方面因素的影響，因此學生的信息素養存在一定差異。教師實施學情分析時應該做到：課前利用多元方式了解學生的基本情況；課中通過觀察、提問、交流或討論等方式采集學習數據；課后通過測驗、習題等關注學生的知識掌握情況和能力發展情況，以便及時調整教學策略，加強對教學重難點的突破。在這一過程中，教師要轉變自身的角色定位，秉持“輔助教”“促進學”的教學思路，關注學生的學習狀況［1］。

（二）回歸教學，重視教學過程

教育信息化背景下的高中編程教學要突破傳統教學模式，綜合考量教師、學生、教學內容以及教學方式四要素的綜合作用。教師要利用數字化教學平臺擴大課堂的知識容量，以生動直觀的教學方式激發學生的學習興趣，提高學生的學習主動性。教師應熟悉教材內容，具備整合教學內容和開發課程的能力，創設密切聯系學生生活實際的教學情境，調動學生對知識的好奇心。在教學過程中，教師應結合數據加工、問題解決和信息系統操作的真實過程，發展學生的計算思維，實現信息技術知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀的統一。

（三）提升教學能力，引導自主學習

掌握現代化的教學技能，是信息科技教師的必備素養之一。在教學過程中，教師需發揮學生的主觀能動性，提高學生的學習效率。教師可以巧妙運用練習、測驗等輔助手段，全面記錄每一個學生的學習過程和學習成效，滿足不同層次學生的學習需求，促使學生積極參與到信息技術支持的具有交互性、真實性的學習活動中，獲得最佳的教學效果。教師還應借助網絡搜集整合學習資源，引導學生更好地開展自主學習、合作學習，在網絡技術和平臺工具的幫助下積極進行人機交互、師生交互，最大限度地提高學生的學習效率［2］。

（四）構建評價體系，及時跟蹤反饋

教育信息化背景下的教學評價是一項綜合性的工作，不僅要跟蹤學生的學習過程，反饋學生的學習結果，還應起到優化教學、為教師的教學提供指引的作用。因此，教育信息化背景下的教學評價應注重評價反饋的實時性、動態性和整體性。教師應通過靈活多樣的評價方式激勵和引導學生學習，豐富評價方式，使評價更加開放、多元、客觀。而教師也要利用評價結果反思和改進自己的教學，發揮評價與教學的相互促進作用。

三、以“可以復用的代碼”為例進行案例剖析

本文以教育科學出版社信息技術必修一“數據與計算”中的“可以復用的代碼”為例，分析高中編程教學策略。筆者認真研讀教材、教參，結合班級學情和校本情況，最終確定將本課教學設計分為六大部分。

（一）課前調查

以往的學情分析，主要依靠教師對學生的觀察和了解，通過對學生進行提問來簡單評估，分析結果缺乏有效數據支持，有較強的主觀性。在這節課中，筆者根據教學目標預設學情分析的方向，提前將本節課的學情問題進行細化、量化，整合成問卷的形式。學生需在教學平臺系統上完成問卷填寫，軟件后臺會形成真實數據支持下的圖文報表，以供教師進行更加準確、可量化的學情分析，從而為后續的教學設計和教學實施提供有效支持。

通過課前學情分析，教師了解到，學生對本節課三種程序結構的整體掌握情況較好（其中順序結構掌握良好占比100%、分支結構掌握良好占比98%、循環結構掌握良好占比90%），同時他們對復雜程序的結構優化呈現出濃厚的興趣和強烈的求知欲。因此，筆者在導學案中清晰梳理了順序、分支、循環三種基礎程序結構，以期深化學生的認識和理解，為本節課的順利開展奠定良好的基礎。

（二）課堂活動

為拓展編程學習的深度和廣度，教師引入數學學科里的排列組合知識，創設真實情境，設計課堂活動，實現跨學科教學。

活動1：了解階乘的由來和發明背景

教師列出多種排列組合，引導學生探究階乘，并讓學生通過編程計算5！，10！，15！，并找出規律，使學生能夠更加深刻地理解循環結構中各參數的含義。

活動2：解決實際問題

在學生體驗了用計算機編程求解階乘這種大規模數據的數學問題后，教師列出更多的排列組合—P=n！/（n-r）！，C= n！/（r！*（n-r）?。?，并讓學生解決實際問題。

（1）從六個同學中選三人進行排隊，共有幾種排法？

（2）在高考選科時，從六門課程中選修三門，共有幾種選法？

針對這兩個問題，學生運用排列組合來解決問題并呈現如下編程代碼。

n3 = 1

for i in range（1，4）：

n3=n3*i

n6 = 1

for i in range（1，7）：

n6=n6*i

print（n6/n3）

print（n6/（n3*n3））

（三）學生探索

通過觀察發現，上面的兩個程序多次出現相同或類似的代碼段。筆者提問：“如果遇到一個需求、一段代碼反復被使用到，有什么方法可以使程序更簡化？”由此，筆者強調編寫自定義函數的必要性，并指出，編寫自定義函數后，可以在需要用到這段代碼時直接調用，這樣就能夠大大優化程序結構，減少代碼的重復出現，使程序更加優美、簡潔。筆者順勢提問：“那么，我們該如何編寫自定義函數呢？”筆者通過展示學習材料，引導學生了解，自定義函數一般包括函數名、參數、返回值和函數體等四個部分。自定義函數的基本格式如下。

def函數名（參數）：

語句或語句組

return返回值

學生探索自定義函數f（n）=n！，呈現如下代碼。

def f（n）：

p = 1

for i in range（1，n+1）：

p = p*i

return p

print（f（6）/（f（3）））

print（f（6）/（f（3）*f（3）））

教學過程中，筆者借助信息化手段，在教學輔助平臺ITtools3.0上搜集了豐富多樣的教育資源，如文字型的學案、結構化的演示文稿、視頻類的微課等，幫助學生更深刻地理解函數知識，提升計算思維。

（四）拓展活動

在完成前面兩個課堂活動后，部分學有余力的學生可以繼續探索本節課的拓展知識—遞歸函數。問題描述：有小兔一對，若第二個月它們成年，第三個月生下小兔一對，以后每月生產一對小兔，而所生小兔亦在第二個月成年，第三個月生產一對小兔，以后亦每月生產小兔一對，假定每產一對小兔必為一雌一雄，且均無死亡，試問一年后共有小兔幾對（提示：用函數編程解決問題）［3］？

該問題涉及遞歸函數、函數嵌套，是對函數學習的有效延伸，供學有余力的學生深入探索，實現能力進階，以確保各個層次的學生都能獲得有效發展。

（五）師生評價

在本課中，筆者利用ITtools3.0教學輔助平臺設計多個學習任務節點，方便學生自主學習，支持學生在“Python自動閱卷”模塊自行上傳代碼、提交作業。該平臺具有存儲課堂作業、留痕學習過程數據等功能，方便教師對作業進行逐一或批量化批改、點評，實現課堂作業上交、批改、反饋的閉環，解決了信息科技課堂長期以來的作業收集難題，使教學活動、教學評價環節更加高效。

（六）課堂小結

本節課的重點在于教會學生使用自定義函數實現程序代碼的可復用，從而實現程序代碼結構的優化。通過課堂實踐和評價，學生已初步掌握函數的定義及函數的調用。但是對于Python編程學習來說，學生僅僅掌握自定義函數還遠遠不夠，Python編程語言極具開放性，擁有大量的第三方庫，因此，學生不僅要學會使用自定義函數編程，還應善于使用Python標準庫函數及豐富的第三方庫編程，提升編程能力，發展信息素養。

結語

在教育信息化時代背景下，高中信息科技教師要更新教學觀念，提升自身的專業能力，發展信息技術應用能力，善于在教學與科研中運用信息技術手段。在開展編程教學時，教師應具備學情分析的能力，能夠整合教材開展項目活動，利用教學平臺提供的豐富資源，為學生打造富有挑戰性和創造性的學習環境。同時，教師應理清思路，適應變化，習得新知識和新技能，構建全新的教與學模式，促進學生學習方式的變革，將學生培養成社會需要的高素質創新型人才。

【參考文獻】

［1］何曉東.高中信息技術編程教學優化策略探析：以Python自定義函數教學為例［J］.中國現代教育裝備，2023（16）：53-55，59.

［2］張華蘭.高中編程課程教學中的常見問題和應對策略［J］.科學咨詢（教育科研），2020（10）：220.

［3］陳晴.高中Python程序設計課程教學實踐探索［J］.讀寫算，2019（21）：158.