基于分層教學的高中信息技術課程核心素養培養應用實踐
——以“算法程序實現的綜合應用”學習為例

茅婧瑾

(浙江省湖州市濱湖高級中學 浙江 湖州 313099)

1.高中信息技術課程分層教學實踐模型

隨著浙教版信息技術新教材的投入使用，高中信息技術課程教學面臨改革。高中信息技術教學旨在培養學生的信息意識、計算思維、數字化學習與創新及信息社會責任。尤其是在核心素養背景下，更應該加強對信息技術教學的重視，促進學生能力素養的全面發展。而我國高中信息技術教學仍存在教師主導性強、教學方法單一、教學內容固定化等問題，分層教學能夠較好克服這些問題，在促進學生聽課效率，提高學生問題解決能力和各項思維能力等方面，效果較好，因此也得到越來越廣泛的應用。針對學生在必修1中算法程序實現的綜合應用學習中的問題，我們擬引進“分層教學”的教學方法。通過分層教學，以算法為切入點，確立不同層次的分層目標；在吃透算法思想本質后進行分層教學，實現拓展提升；通過分層作業進行訓練，綜合情景實戰演練；開展分層評價，形成客觀評價，樹立學習的信心，為提升學生技術思維核心素養助力。基于以上思路，我們確立了高中信息技術課程分層教學實踐模型，如圖所示。

高中信息技術課程分層教學實踐模型

2.分層教學在高中信息技術課堂中的運用

2.1 分層必要性。所謂分層是指在教學班內依據學生的學習能力和知識水平的差異,科學地將學生分為層次不同的群體,并輔以不同的教學目標、課堂教學、課堂練習等,使學生在個性化的學習過程中獲得良好的發展與提高。分層教學是教學組織與實施的一種方式，而不是一種教學管理模式，他要求教師在課堂教學設計和實施、評價等環節中，做到具有突出性和層次性，要正確的理解分層教學的“內涵”。分層教學應要注意：分層教學的著眼點是為了學生的發展；分層教學的對象是面向全體學生；分層教學需簡單易行,可操作性強；實施分層教學應當注意學生、教師、教材、教學項目四要素。

分層教學的必要性：學生在客觀上是存在差異的，會從生理、心理、能力等表現出來，但目前大部分的教學班級授課制的限制下，學生的差異幾乎被忽略了。全班四五十人,在基礎知識的理解與記憶中，接受能力必然參差不齊，這些差異也在學前和課堂中表現出來。學前差異：了解學情(學習經驗，接受能力，孩子性格等)，求助家長(課堂觀察，課后反饋等)，長線記錄(從進入高中第一堂課開始形成的習慣等)；學生的課后差異：題量，題型，輔助(老師幫助學生解決難題、學生互幫)，從而對學習方法的選擇、學習習慣的培養、教學內容的理解方面存在較大的差異，導致學習效果和成績上的差異。

2.2 分層實施。

2.2.1 教學準備。

(1)分層學生。學生的差異主要由智力、原有知識水平和認知能力三個因素決定，這三個因素共同作用、綜合表現，我們在進行分層的時候就可以參照學生的成績和認知差異上的共性，將學生分為A、B、C三層即將教學對象分為優、中、差三層。優層學生學習態度端正、學習基礎好、學習能力和操作能力強,解決問題能力高；中層學生學習態度比較端正、學習基礎較好、學習能力和操作能力較強,解決問題能力較高；差層學生學習態度和學習基礎一般、學習能力和操作能力弱,解決問題能力弱。不建議超過三層，是考慮到教師的時間精力有限，以及多層級的管理難度是指數級增長的。

以技選1班48人教學班為例，把學生分為三個層次，選的標準是近兩次的測試成績和我對學生課堂表現的主觀評定，一個層次是班內的薄弱C層，大約為24人，起名為“披荊斬棘”，一個層次是班內的中等B層大約為16人，起名為“乘風破浪”，最后一個層次是班內的優A層大約為8人，起名為“揚帆起航”，在學考4班的按照同樣的方法學生分層。在分層基礎上,再進行分組?？紤]到某些層人數多的特點,基于簡單易行的原則,在實踐中采用同質分組。每組8人左右,分別設置一名小組長。因此,A層“揚帆起航”8人分為一組A1，B層“乘風破浪”16人分為兩組B1、B2，B層“披荊斬棘”24人分為三組C1、C2、C3。在分工上, A層主要根據教學目標開展自組學習；B層學生骨干負責組內學習；B層教師負責組內學習。

其次是目標分層，是分層教學中的一個變量，也是區別于傳統教學的顯著標志，可以將原來過于刻板和統一性的目標轉變為學生可選擇的彈性目標。

(2)分層目標。學生進入高中，三年的時間，如何讓不同認知水平的孩子能夠在符合自身的認知路徑中，最大程度的達到學考或選考對知識的考查量，這是分層教學在三年規劃中要考慮的。以技選1班教學班為例，在宏觀上來看，以選技術作為選考科目時的計劃起點，在考察知識的量、設計教學實施的時候，就要清楚的意識到三個層次孩子的達標路徑也是很不一樣的。在微觀上來看，每一周、每一節課的教學實施中，如何進行分層呢，就是本文要進行討論的重點。

高中信息技術教學旨在培養學生的信息意識和計算思維、數字化學習與創新及信息社會責任最終成為具備素養的人。信息素養內涵廣泛，分不同層次。他們是由易到難，由簡到繁，由低到高發展的。這也給分層教學的目標分類提供了非常好的分類標準，分層教學的彈性目標就可以通過這五個層級進行劃分。信息意識、計算思維是基礎性目標，需要全部人達成；數字化學習與創新發展性目標，由尖子生和中等生達成；信息社會責任是社會性目標，需要刻意培養尖子生的良好的社會觀。

以技選1班的“算法程序實現的綜合應用”這一節課為例，以下是該課的教學目標及指向的核心素養。教學目標:能熟練使用Python語言PIL庫解決實際問題,掌握模塊化編程的方法。掌握 Python語言文件讀寫操作的基本技能。通過綜合解決實際問題,編寫實用性程序,培養編程解決問題的能力。

指向的核心素養:信息意識:能夠根據解決問題的需要，自覺、主動地尋求恰當的方式獲取與處理信息；在合作解決問題的過程中，愿意與團隊成員共享信息，實現信息的更大價值。計算思維:針對給定的任務進行需求分析,明確需要解決的關鍵問題﹔能提取問題的基本特征,進行抽象處理,并用形式化的方法表述問題。運用基本算法設計解決問題的方案,能使用編程語言或其他數字化工具實現這一方案。數字化學習與創新：能使用編程語言實現機讀卡問題,引申到類似問題的解決,比如圖片去水印等現實問題的解決,及使用該算法對某些現實問題進行創新。

2.2.2 教學實施。

(1)分層教學。在分層教學中，學生和教師的行為發生了根本性的轉變，從學生行為轉變在于，學習目標和學習方式是自主的，全體同學全體參與，朝自己的目標奮進，其學習方式可以采用小組學習的方式。而教師的行為轉變在于，不僅只是講解和傳授，而是充分了解學情，進行針對性的指導。以技選1班的“算法程序實現的綜合應用”這一節課教學實施。

本節課的教學目標是通過分析和實踐“答題卡填涂識別”項目，讓學生完整體驗真實應用程序的形成與完善的全過程，綜合解決實際問題，編寫實用性程序，培養編程解決問題的能力。

問題1(基礎)：判斷答題卡中的一個像素點是黑色還是白色？采用解析算法。

詳細解析：“判斷某像素的黑白顏色”和“判斷某個信息點是否被填涂的方法”，并把該兩個子問題的解決方案設計成了兩個函數掃描的圖像可能是彩色圖像(RGB圖像)或者是灰度圖像(只有黑白灰的圖像)，為了提高識別準確率，我們統一將圖像轉換為黑白圖像。通過灰度值公式(灰度值=0.299*紅色顏色分量+0.587*綠色顏色分量+0.114*藍色顏色分量)如果灰度值小于132，判定為黑色，否則判定為白色。

樣例：R=43 G=10 B=241

代碼如下所示：

hd=0.299*R+0.587*G+0.114*B

if hd<132:

print(“黑色”)

else :

print(“白色”)

問題2(基礎)：將程序改為自定義函數并調用(函數)。

將問題1解析算法轉換成函數調用，圖片有很多個像素點組成，需多次判斷，采用函數可以多次調用，讓其具有通用性。在前面的課程中，學生已經單獨學習了函數，將問題理解之后轉換成函數。該問題是對上一節課的復習與鞏固。這是所有學生必須掌握的知識點。代碼如下所示：

def pd(R,G,B):

hd=0.299*R+0.587*G+0.114*B

if hd<132:

print(“黑色”)

else:

print(“白色”)

pd (43,10,241)

問題3(提升)：完整“判斷圖片中某個信息點是否被填涂”，還需要對該信息點區域中的所有像素進行判斷。(枚舉算法、Python語言PIL庫)

“判斷圖片中某個信息點是否被填涂”是本節課的一個前置任務，通過解決這個小任務，讓學生學會如何確定信息點的坐標及大小，掌握獲取和存儲信息點區域各像素點顏色信息等方法。通過解決簡單的問題，幫助學生掌握基本工具的使用方法，提供思維錨點，為解決復雜的問題做好鋪墊。

任務一：確定信息點的坐標范圍(確定枚舉范圍)

任務二：獲取像素點(x,y)的RGB顏色參數

from PlL import lmage

im=lmage.open(“xx.bmp”) #打開圖像文件

pix=im.load() #讀取圖像信息到Pix

R,G,B=pix[x,y] #獲取像素點[x,y]的RGB顏色參數

任務三：判斷像一個素點(x,y)是否為黑色(篩選條件)

Python實現(部分代碼如下)：

…………

for x in range (12,37):

for y in range (92,105):

R,G,B=pix[x,y]

if pd(R,G,B)==“黑色”:

count=count+1

if count>=((105-92)*(37-12)*0.64):

print(“已填涂!”)

else:

print(“未填涂!”)

def tt(x, y):

count=0

for i in range (x,x+fill_width+1):

for j in range(y, y+fill_height+1):

R,G,B=pix[i,j]

if pd(R,G,B)==“黑色”:

count+=1

if count>=fill_width*fill_height*0.64:

return “已填涂”

else:

return “未填涂”

問題4(提升)：“編程讀取準考證號”，答題卡的填涂判斷中，需要對一批信息點進行檢測，才能確定所填涂的準考證號。

“編程讀取準考證號”是本節課的重點任務，教材花了大量的筆墨來分析和描述本任務。由于項目比較復雜，學生自主學習教材內容難度較大，教師要對項目任務進行分解，引導學生理解算法設計的每一個步驟和代碼中每個變量的含義。還要鼓勵學生進行小組討論與合作，以強帶弱，共同進步。(詳細代碼略,學生代碼以填空形式出現)。

問題5(拓展)：拓展練習圖片去水印。此問題在理解機讀卡原理的基礎上拓展實現。

課堂要解決的問題針對的是課程要達到的能力目標。操作課程的能力內容可分為三塊:基礎模塊﹑提升模塊、拓展模塊。基礎模塊指基礎技能,難度較小，所有小組需完成；提升模塊指課程大綱目標,難度中等，A、B層需完成；拓展模塊指超綱訓練,難度較大，A層學生嘗試完成。以該課為例，在完成任務的同時，在同層小組之間,還可采取以強帶弱、點評等方式，,增強訓練趣味,鞏固課堂分層效果。

(2)分層作業。學生是否完成教學目標，作業是一個重要的反應指標，學生要獲得較強的操作技能，單靠課堂練習，是遠遠不夠的,必須通過大量的課后作業來鞏固和提升。

針對不同層組學生,布置與其學習基礎、能力、水平相匹配的課后作業，是保證分層分組教學效果必不可少的環節?；趶椥阅繕?，相應的確定彈性作業，彈性作業并不一定適合學生的層次一一對應的，學生可根據自己的目標進行選擇，分層作業知識劃定了一條作業基準線，對于低層次的分組也要鼓勵他們去完成提高性的目標。以技選1班的“算法程序實現的綜合應用”這一節課課后作業為例，A1組、B1組完成基礎(配套作業本)、提升(試卷)作業及課后思考，B2組、C1組完成基礎和提升作業，C2組、C3組完成基礎作業.

(3)分層評價。在課堂教學中，教學評價對學習者的內在影響是較大的，在分層教學中更是如此。在每次課及不同訓練階段,教師和學生骨干要善于評價不同層組課堂表現及訓練情況,并根據課堂練習、課后作業打出平時成績,從而形成從客觀的評價到學生更加努力的正反饋。教師對全體學生開展分層評價，對某一個具體的學生進行全面評價，應堅持分層評價和全面評價相結合，促進學生的全面發展。在教學實踐中，教師應結合學生的具體學習情況，構建分層評價體系，了解學生的學習成績處于哪一個層次，不同層次的學生評價程度也不一樣，促進學生在學習方面的個性化發展。可以分教師評價及學生自評，具體評分表如表1所示。

表1

通過學生根據自身完成任務的情況，對完成情況做一個闡述，并明確后續的完善方向，從而促進學生下學習方面得到完善，激發學生的學習動力和激情。具體如表2所示。學生在高二上學期正式進行課堂分層，學生的課堂學習效率顯著提升，直接體現在學生的信息技術成績數據上。2021學年高二上學期開始分層教學，技選1班和技學4班實行分層教學，其他教學班則是傳統教學，分層后的班級期中考試成績平均分明顯高于其它班級，兩個班級的信息技術成績C層學生的及格率高，及選考1班的優秀率遠遠超過年級優秀率。分層教學有效提升學生的學習自信心；B層的部分學生不再對信息技術不知所措，教師要在幫助學生掌握基礎知識的前提下，適當引導學生進行深度學習，嘗試思維思考、解題策略的多樣性，提升自我思考的能力；A層大部分學生在教師策略性教學下，更側重于自我探究能力提高，并立足于知識內容的基本掌握，有更深層次的思考和整體把握，明確研究的基本方向。

表2

3.教學效果

4.結束

在高中信息技術教學實踐中，分層次教學法不僅有利于提高傳統課堂的教學效率和教學質量，還有利于構建良好的師生關系，促進學生的全面發展。教師應積極采用分層次教學法，并將分層次教學貫徹到整個數學教學過程中，通過科學合理地將學生分層，設計層次化的教學目標，并開展針對性的教學過程，對學生的學習效果進行分層次評價，以培養學生的核心素養，堅持學生在課堂中的中心地位，培養學生的創造性邏輯思維能力，促進學生成為具有信息素養的人。