例谈基于高中信息技术核心素养的教学设计

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作者:无, 字数:10908

  《普通高中信息技术课程标准(2017年版)》提出了信息技术的核心素养,其由信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任四个核心要素组成。笔者认为,核心素养不只是一种课程目标,更是一种全新的课程观,因此,在教学实践中笔者基于核心素养对教学设计进行了重新设计。
  教学目标的转变,开启基于核心素养教学设计新篇章
  基于核心素养的教学设计,笔者认为首先应是教学目标的变化,需要从三维目标转变到核心素养,将符合三维目标的课堂教学,转变到以信息技术核心素养为出发点的课堂教学。例如,笔者在讲授《Python语言初识》一课时,最初设计的教学目标如下。
  知识与技能目标:了解Python语言的基本信息;能准确打开Python程序,了解Python的运行环境;会使用打开、调试、保存等Python程序的基本操作。
  过程与方法目标:通过对Python小程序的改造,初步体验Python语言。
  情感态度与价值观目标:感受Python程序改造的乐趣;形成一念天堂,一念地狱,成为一名改造者的程序观。
  重点:熟悉Python程序基本操作,感受Python程序改造的乐趣。
  难点:熟悉程序开发环境。
  信息技术学科提出了四个维度的核心素养,这不是对三维目标的否定,而是对三维目标的继承与发扬。继承是指将三维目标整合成了一种能力,这种能力既包括个体用计算机处理解决问题(计算思维),也包括个体选用合适的数字化资源工具,创造性地解决问题(数字化学习与创新)。发扬是指将三维目标引申成为一种品质,这种品质既反映个体在信息处理过程中体现出来的意识(信息意识),也反映个体在信息社会中应承担的义务和责任(信息社会责任)。所以,从核心素养的四个维度来考虑,之前的教学目标可做如下修改:
  (1)通过对Python程序解决实际问题的体验,了解程序的作用;
  (2)使用恰当方式了解Python的发展历史、基本特点等信息,培养多种方法获取信息的能力;
  (3)通过使用流程图,分析描述解决问题的过程,初步形成对算法的一般认识;
  (4)通过算法对程序进行编辑,熟悉Python开发环境的使用。
  根据教学目标,产生了教学重点与难点:
  重点:熟练掌握Python开发环境的使用。
  难点:能熟练分辨程序编辑窗口和交互式解释器。
  教学目标从核心素养出发,但并不强求在每一个教学设计中包含所有的核心素养。在新生成的教学目标中,第二点根据学生具备的信息意识和数字化学习能力,让学生在搜索讨论交流的过程中,了解Python的发展历史、基本特点,从而提升数字化学习能力,增强信息意识。而计算思维是本课的重点,所以教学目标的其余三点都围绕计算思维展开,从程序的意义与作用,到流程图算法的认识和使用,再到程序的语言的运用、开发环境的使用,都着力培养学生的计算思维。
  学科核心素养的体现,捕捉基于核心素养教学设计的新变化
  基于核心素养的教学设计,除了教学目标有变化外,更着力于对学科核心素养的强调和体现,如可在教学设计的主干前,增加“学科核心素养”“课程标准要求”“学业要求”等项目。
  例:笔者设计的《回溯算法(修改稿)》一课中的“学科核心素养”
  (1)针对给定的任务进行需求分析,明确需要解决的关键问题;
  (2)能提取问题的基本特征,进行抽象处理,并用形式化的方法表述问题;
  (3)运用基本算法设计解决问题的方案,能使用编程语言或其他数字化工具实现这一方案;
  (4)把利用信息技术解决问题的过程迁移到学习和生活的其他相关问题中。
  在课标中,“学科核心素养水平划分”分为“内涵与表现形式”和“水平划分与描述”两个方面,在“内涵与表现形式”中按学科核心素养进行了划分,对四个维度的核心素养的内涵进行了阐述。“水平划分与描述”中将学生需要完成的学习水平分成了“预备级”“水平1”“水平2”“水平3”四个等级。所以,根据本课需要集中体现的学科核心素养,教学设计中的“学科核心素养”主要取材于课程标准中的“学科核心素养水平划分”,用其中的内容对整个教学设计进行总纲领性的指导。
  在使用“水平划分与描述”内容时需注意本课实施的学生处在哪个水平层次。一般来讲,高一的学生处在“预备级”水平,较高水平的学生能达到“水平1”层次。对于不同的教学内容或不同层次的学生,“学科核心素养”可以从不同的水平层次进行阐述。
  例:《回溯算法(修改稿)》一课中的“课程标准要求”
  (1)经历将解决问题的方法归结为一系列清晰准确步骤的过程,理解算法的概念、基本要素和基本特征;
  (2)通过问题解决,掌握回溯算法,并结合具体问题开展编程实践;
  (3)能有意识地把算法及算法思想迁移应用实际生活和学习中,分析算法的优势和不足。
  这块内容直接取自对应模块的“内容标准”,如本课的“课程标准要求”就来自选修模块1“算法初步”的“内容标准”的1.2、1.5、1.7。
  例:《顺序查找》一课中的“学业要求”
  根据问题描述,形成对顺序查找算法的概念和特征的认识。在分析的基础上,形成流程图,并能利用程序语言将其形式化。掌握顺序查找算法分析问题的一般方法和过程,了解该算法的优缺点,能够负责任地应用算法并将算法思想迁移到实际生活和学习中。
  这块内容取自对应模块的“学业要求”,本节课以计算思维为主,所以在学业要求中需要更多地体现计算思维,需要從计算思维角度更多地说明对学生学习的要求。
  在教学设计中,除了上述三项内容外,还可以添加学生主体分析、教学策略分析、课前导学任务、课堂教学路径等,再从细节上体现学科核心素养。   核心素养要素的凸显,彰显基于核心素养教学设计的新特色
  基于学科核心素养的教学设计还应注意对核心素养要素的凸显。比如《从算法效率角度养成信息意识——<算法效率实验探索>教学设计》《从算法优化角度养成计算思维——枚举算法思维提升》两例,这两例的一个突出特点就是从核心素养的某一个角度出发,以选择角度为重点,撰写的教学设计,凸显核心素养中的某一个要素。在教学设计中,这一特点主要体现在增加的“核心素养指向”中。
  例如《从算法优化角度养成计算思维——枚举算法思维提升》,枚举算法是一种算法思维,所以从计算思维角度能更好地实现教学目标。该教学设计是以提升计算思维为主要教学目标的,所以“核心素养指向”确定为如下内容。
  (1)针对给定的任务进行需求分析,明确需要解决的关键问题。(计算思维)
  (2)敏锐地感觉到信息的变化,对信息可能产生的问题进行预期分析,为解决问题提供参考。(信息意识)
  (3)能提取问题的基本特征,进行抽象处理,并用形式化的方法表述问题,能使用编程语言或其他数字化工具实现这一方案。(计算思维)
  (4)运用基本算法设计解决问题的方法,把利用信息技术解决问题的过程迁移到学习和生活的其他相关问题中。(计算思维)
  再如,《从算法效率角度养成信息意识——<算法效率实验探索>教学设计》,该课被设计成一堂实验课,来探讨算法效率的问题。算法效率是指对不同算法的时间与空间效率。如何挑选合适的算法解决问题,这是一种信息意识。所以本课从信息意识角度,将“核心素养指向”确定为如下内容。
  (1)敏锐感觉到算法的差异与变化,对算法进行预期分析,为解决问题提供参考。(信息意识)
  (2)分析数据,能提取问题的基本特征,从算法效率角度对不同算法评估。(计算思维)
  (3)根据解决问题的需要,自觉、主动地寻求恰当的算法,确定解决问题的路径。(信息意识)
  根据教学内容,将教学目标与教学内容通過核心素养指向联系起来。本课核心素养的培养重点主要在信息意识和计算思维上。信息意识的培养主要通过让学生运行实验任务1中的程序并观察算法运行结果,在体验中感受算法的差异,并对算法进行预期分析;再通过层层深入的实验2与实验3,进行计算、观察与归纳,在对算法的分析过程中,思考算法的适用范围,感受算法的优劣,形成根据解决问题的需要,寻求恰当的算法解决问题的意识。
  计算思维的培养主要通过实验2与实验3,学生在对算法时间复杂度进行计算的程序中,进一步培养算法分析能力,从而提升算法分析能力和改进算法的能力。
  从效果出发,感受核心素养的落实
  以上几个教学设计都是有关算法和程序设计的教案,但是核心素养没有只落在计算思维上。在《Python语言初识》一课中,笔者根据学生具备的信息意识和数字化学习能力,让学生在搜索讨论交流的过程中,了解Python的发展历史、基本特点,从而提升数字化学习能力,增强信息意识,将新知识的学习落实在数字化学习和信息意识上。《从算法效率角度养成信息意识——<算法效率实验探索>教学设计》一课,虽然也是讲算法,但更多的是从算法效率的角度讲养成信息意识。
  所以,教师在进行教学设计时以及在实施教学的过程中,需要根据学习内容,合理设置核心素养培养方向,切忌生搬硬套,或只侧重某一个核心素养。

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