普通高中信息技術分項課程實施的經驗與挑戰

摘要：本文以北京師范大學附屬中學為例，深入分析了普通高中信息技術分項課程的實施經驗與面臨的挑戰。學校通過分項課程設計，整合了《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》的必修模塊與選擇性必修模塊，采用項目式學習方法，有效提升了學生的學科核心素養和創新實踐能力。然而，課程實施過程中也遇到困難和問題。本文總結了實踐經驗，提出了改進建議，以期優化課程結構，提高教學質量，以更好地滿足學生發展需求。

關鍵詞：高中信息技術；課程實施；項目式學習

中圖分類號：G434" 文獻標識碼：A" 論文編號：1674-2117（2025）03-0101-04

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能、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國家基礎課程。

北京師范大學附屬中學（以下簡稱“學校”）高一學生在小初階段已經了解了一些信息科技學科的基礎知識，具備了運用信息技術的基本能力，思維水平與學習習慣普遍優于全區平均水平。同時，他們對信息科技的前沿概念與技術充滿好奇，對感興趣的事物樂于探索并動手實踐。因此，基于《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》（以下簡稱“新課標”）和學生學情，高一信息技術備課組于2023—2024學年開始進行分項課程的教學實踐探索。

課程實施基本情況

新課標指出高中信息技術必修課程的學分為3學分，每學分18課時，共54課時。必修課程是本學科學業水平合格性考試的依據，學生在學完必修課程后，可參加高中信息技術學業水平合格性考試。

1.課時安排

高考班級分成兩組，每組各學習一學期，每周3課時。AP項目班學習一學年，分單雙周，平均每周1.5課時。全年級學生統一參加6月底舉行的學業水平合格考試。

2.分項安排

依托新課標和學校學情，高一信息技術備課組經過研討分析，形成學科課程綱要，對必修模塊進行整合重構，壓縮學時，為分項課程（新課標中的選擇性必修內容）留出學習時間。與此同時，開設出“人工智能初步”“三維設計與創意”（第二學期更換為“算法初步”）和“開源硬件項目設計”三個分項供學生依據興趣自由選擇。

3.選課安排

高考班級以3個行政班為一組進行綁定，學生自主選擇不同分項后同時間走班上課。AP項目班以行政班為單位，選課依據少數服從多數原則，最終實施“三維設計與創意”分項。

實踐過程與經驗總結

1.依托學科大概念，以大單元重構必修模塊

在新課標中，必修課程包括“數據與計算”和“信息系統與社會”兩個模塊。“數據與計算”模塊針對數據（包括大數據）在信息社會中的重要價值，分析數據與信息的關系，強調數據處理的基本方法與技能，發展學生利用信息技術解決問題的能力。該模塊包括“數據與信息”“數據處理與應用”“算法與程序實現”“人工智能”四部分內容。“信息系統與社會”模塊針對信息社會生存與發展的需要，強調利用信息系統解決問題的過程與方法，是為提升學生信息安全和社會責任意識而設置的必修模塊。該模塊包括“信息社會特征”“信息系統概述”“信息系統的基礎設施”“信息安全與信息社會責任”四部分內容。

教師通過對教材的把握，依托學科大概念整合、處理、重構了單元學習內容（如右圖），并立足于學生的學科核心素養，設計探究任務和學習活動，實施了大單元教學。重構后的大單元包括“數據與大數據”“算法與Python程序設計”“信息技術與社會責任”和“信息系統的組成與應用”。

必修課程內容作為分項教學的基礎及學業水平合格考的主要考查點，在不同項目中均會有所體現。有的作為獨立單元進行學習，有的結合分項內容的需要，將必修內容進行恰當的調整或加深。例如，在“開源硬件項目設計”分項中，數據處理與應用以及走進人工智能分別融入“數據與大數據”和“信息技術與社會責任”大單元；而在“人工智能初步”分項中，這兩部分內容會單獨形成項目，進行更加細致和深入的學習，以確保所有學生都能完成國家必修課程的基本學業要求，并在感興趣的技術領域深入學習。

2.基于分項內容，探索項目式學習

（1）人工智能初步項目內容與學習成果

人工智能初步分項課程需要在學生完成必修模塊內容的學習，對Python程序設計和數據基礎具有一定的了解和實踐的基礎上展開學習。該分項課程一共實施了4個學習項目：“探究數據處理與應用”“探究人工智能與機器學習”“探究路徑規劃與智能決策”“探究無人駕駛智能車”。

“探究數據處理與應用”項目引導學生全面體驗和探索數據的采集、整理、分析與可視化呈現的完整過程。其中包括利用網絡爬蟲采集網絡數據，利用Python編程對數據進行篩選、清洗，利用編程軟件或網絡平臺對數據進行可視化呈現和對比分析。數據是人工智能的基本技術要素之一，只有對數據處理與應用全過程有明確的認識和理解，才能更加深入地探究人工智能技術的思想與方法，為后續人工智能項目的開展做好準備與鋪墊。

“探究人工智能與機器學習”項目將選擇性必修教材中的第一單元與第二單元的部分內容進行了整合，著重介紹了人工智能的基本概念與特征、發展歷程與典型應用，并通過探究簡單的機器學習算法，引導學生理解現階段人工智能的基礎技術的思想與方法。該項目以機器學習中的回歸和聚類算法為例，通過設置階梯式的任務鏈，提供經典數據集與代碼參考，引導學生實現認識數據集—訓練數據—生成模型—應用模型的機器學習基本過程，加深對人工智能主流基礎的認識和理解。

“探究路徑規劃與智能決策”（解鎖附中校園之旅）項目是基于學校高一年級學生提出的真實問題，由教師對照新課標，重構教材內容設計并實施的一次跨學科項目式教學嘗試。在這一項目學習中，學生綜合運用信息技術、數學和地理學科的知識與技能，深入學習人工智能的相關原理，抽象表示校園平面地圖，利用搜索算法進行路徑規劃，通過回歸分析完成智能決策，優化路徑選擇，最終形成解決校園生活實際問題的方案成果，并在這一過程中提升核心素養與高階思維能力。

“探究無人駕駛智能車”項目讓學生動手組裝無人車，認識智能車的基本結構，了解傳感器在無人駕駛中的作用和價值，同時進一步了解圖像識別與理解、神經網絡與深度學習等人工智能技術在智能駕駛中的具體應用及其思想和方法。經過這一項目的學習和實踐，學生能夠合理運用相關傳感器組裝無人駕駛智能車，并通過程序設計下達指令，讓智能車完成巡線、避障、識別標志、側方停車等智能駕駛任務。

（2）開源硬件項目內容與學習成果

開源硬件分項課程在學生學完必修內容，具有一定編程能力之后開展。該分項課程介紹了開源軟件、硬件的概念、起源、優勢與不足，讓學生充分理解開源的價值，并通過實踐活動完成相應項目來深入體會開源硬件的特征及一個完整的實物作品的制作過程。

基礎任務：為了讓學生了解掌控板的結構、功能及編程環境，設計并完成了“指南針”“水平儀”“電子琴”等小任務。

自選項目：通過軟硬件結合的方式小組合作完成，學生可以在“避障小車”“幸運轉盤”“電視機”“荷蘭風車”“旋轉木馬”“電子天平”“智能環境監測器”“道閘”“鐘擺”九個項目中任選一個完成，也可以根據自己的創意完善這些項目或者自主設計一個項目。在完成項目的過程中，除了掌控板的基本使用外，還需要使用人體感應器、溫濕度傳感器、超聲波傳感器等多種傳感器及電機等。執行前需要設計與組裝作品的外觀，需要考慮結構的穩定性、美觀性等特點，屬于信息技術與通用技術相結合的項目，用于嘗試對兩個學科知識進行綜合使用，實現跨學科學習。

（3）三維設計與創意項目內容與學習成果

三維設計與創意是針對三維圖形創作與編輯和利用三維動畫創意方法而設置的選擇性必修模塊，學生初步了解三維設計及相關技術的基礎知識，掌握三維設計中的建模方法與技能，結合必修內容在三維仿真平臺體驗人工智能相關案例，最終通過小組合作自定主題的項目實踐活動，完成創意三維模型的設計、作品打印與分項匯報。

基礎任務：①通過“我的家居我做主”微項目，了解二維與三維的區別，能結合案例描述三維設計及相關技術的現狀和發展趨勢，了解三維設計及相關技術在不同領域的實際應用；②通過“我的學習用品巧設計”微項目，了解三維建模的基本思路及方法，掌握設計和制作三維模型的過程，能夠制作出一個三維模型；③使用三維仿真軟件，利用“智慧城市案例”（紅綠燈控制、自動停車或智能巡線）融合人工智能、編程等學科實踐，體驗動態的人工智能行為仿真。

項目實踐：小組自定主題，從生活與學習需求出發，利用三維設計軟件創作三維作品并添加適當的效果，選擇適當的形式發布三維作品，完成創意三維模型的建立與作品輸出，在數字化平臺提交作品及相關文檔（設計思想、技術文檔、交流文稿等），開展項目成果的交流與評價，并選擇典型成果進行課堂展示和交流評價。

（4）算法初步項目內容與學習成果

算法初步項目基于必修的程序設計模塊，旨在進一步深化學生的編程實踐。在掌握解析與枚舉算法的基礎上，課程引入了遞歸和迭代等進階算法。在掌握這些算法之后，學生將有機會通過設計并實現如對弈程序等復雜項目，親身體驗運用程序設計和算法思想解決實際問題的過程，從而全面感受程序設計作品從構思到實現的完整流程。

綜合項目：小組設計并實現個性化的對弈程序。學生可以選擇井字棋、五子棋等經典棋類游戲，同時鼓勵學生結合這些棋類規則，進行創意性的簡化、調整，或者設計出全新的規則和玩法，打造獨具特色的棋類項目。通過小組協作，學生將經歷需求分析、界面與功能設計、編碼實現等環節，全方位體驗程序設計項目的開發流程。在這一過程中，學生將綜合運用遞歸、迭代、解析和枚舉等算法和技術，不僅能夠在實踐中鞏固和加深編程知識，更能有效提升編程能力。同時，這樣也能培養學生的創新思維和團隊協作能力。

3.多維度的體驗與收獲

在課程方面，高一信息技術分項教學不僅實現了國家課程方案中對必修模塊的學習要求，同時基于學校學情設計實施了選擇性必修的相關內容，并以項目式學習的方式鼓勵學生發現問題、探究解決，形成了具有附中特色的信息技術課程校本實施方案和學科課程綱要，在科技創新人才培養的基礎課程方案設計上做出了新的嘗試。

在學生方面，高一信息技術分項教學不僅滿足了學生對信息技術知識學習的基本要求，還提供機會和選擇讓學生對自己感興趣的技術領域進行更加深入的了解和學習。不僅如此，通過項目式學習，學生在合作學習和自主探究中提升了核心素養和實踐能力。學生普遍對分項內容的學習更有好奇心和求知欲，對項目實施后展現出的成果也頗有成就感。

在教師方面，高一信息技術分項教學的實施促使備課組的教師進一步分析課標、學情和教材，重構必修內容并進行設計實施，這是在原有基礎上對新課程新教材更加深入的研究和探索。此外，分項內容的項目式教學也讓教師嘗試嶄新的教學內容和不同以往的教與學方式，這是在教學實踐上的新探索，對教師的自我發展與成長有著促進作用。

發現問題與改進方案

1.存在的問題

依據《北京市深化高等學校考試招生制度綜合改革實施方案》，信息技術為合格性考試科目之一，普通高中在校學生首次參加合格性考試時間為高一第二學期期末。針對高考班學生的現有排課方案會導致在第一學期學完全部必修內容的學生在第二學期不再接觸信息技術課，卻只能在第二學期期末參加合格性考試，無法做到“隨教、隨考、隨清”。

現有高考班的分項課程排課方案為三節連堂課，經過教學實踐后發現，學生連續三節課持續專注地進行信息技術學科的項目學習存在較大困難。此外，部分學生和家長對非應試學科的重視程度有限，常常出現多次請假的情況，導致學生難以跟上整體的學習進度。

目前，以學期為單位的實施方式導致高考班學生幾乎無法參與相關賽事。因此，原計劃通過分項課程讓興趣濃厚、學有余力且在分項上能力較強的高一學生參加學科競賽，以賽促學，成果輸出的預期未能達成。

2.改進方案建議

將高考班級的課程實施調整為以學年為單位，即分單雙周，持續學習兩個學期，平均每周1.5學時。該方案不會影響必修模塊的單元教學和分項的項目學習，同時避免了合格考時間影響、班級學時不均衡等弊端，也有助于讓更多的學生有機會參與到科技創新賽事中去。

綜上所述，后續將通過優化課程設計，確保每一位學生都能掌握扎實的信息技術基礎知識，同時培養他們的創新思維和實踐能力，以更好地滿足未來社會對高素質人才的需求。

本文系北京市西城區教育科學“十四五”規劃2023年度課題“核心素養視域下中學信息科技跨學科項目式學習實踐研究”（課題編號：2023YX-088）的階段性研究成果。