初中信息科技單元作業設計的實踐與探索
——以“走進程序世界”單元為例

福建省廈門市金尚中學（361009）鄒斌

當前，深化教育評價改革，加強“五項管理”（即作業、睡眠、手機、讀物、體質管理），實施“雙減”（減輕義務教育階段學生作業負擔和校外培訓負擔）等，是教育改革發展的重點任務，是落實“五育并舉”、打造良好教育生態、實現教育現代化的重要舉措。引導學生完成好基礎性作業，強化實踐性作業，探索彈性作業和跨學科作業，是教學改革對教師的作業設計能力和作業實施質量提出的新要求。單元教學是當下教學改革實踐的一個熱點，而單元作業設計是單元教學的一個重要環節。本文以閩教版信息科技（2020 年修訂版）七年級下冊“走進程序世界”單元的作業設計為例，探討初中信息科技單元作業的設計。

一、科學設計單元作業

科學地設計作業是實現課程目標、教學目標的必然要求，是培養學生核心素養、關鍵能力和必備品格的育人育才之道，是診斷教學實情、檢測教學現狀、把握教學節奏、調節教學深度的重要手段。

（一）研讀文本材料，統整單元作業內容

課程標準和教材是教師進行作業設計的重要參考文本材料，教師在進行作業設計之前應精細地研讀課程標準和教材。《義務教育信息科技課程標準（2022 年版）》明確了信息科技課程要培養的核心素養包括信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任四個方面，特別指出“計算思維是指個體運用計算機科學領域的思想方法，在問題解決過程中涉及的抽象、分解、建模、算法設計等思維活動”。因此，初中信息科技單元作業設計應以核心素養為導向，強化對抽象、分解、建模、算法設計等思維的訓練，做到既提質增效、控時減負，又充分發揮作業的育人功能。“走進程序世界”單元的學習內容是較為經典的C 語言，主要由編程基礎、程序設計的三種基本結構和綜合活動三個部分組成，其中編程基礎2 課時，程序設計的三種基本結構（順序、分支、循環結構）6 課時，綜合活動2 課時，整個單元一共安排10 課時。教材的作業以8 個動手實踐、8 個創新實踐、1 個探究活動和1 個創新活動的形式呈現，沒有專門的課后作業要求，每課僅附一份學習評價，這也從另一個側面說明教材編排者希望學生以完成課內作業為主。我校七年級學生有學過優必選uKit Explore編程，因此可把程序設計基礎部分的動手實踐與創新實踐進行統整，將學生學過的“AI 超級工程師——環境監測”溫濕度檢測與uKit Explore 編程相結合實現將檢測到的溫度與濕度在串口監視器中自動換行顯示程序，巧妙地把程序和算法統整融入實踐性作業中。攝氏溫度轉化為華氏溫度、計算打車費用和三角形成立的判定等可以統整為通過設計程序解決問題類實踐性作業，包含順序和分支兩個語句的學習?！靶『镎摇薄绊n信點兵”“密碼解鎖”等實踐性作業可統一歸整為循環語句的鞏固作業，把for語句和whhile語句統整在一起進行比較練習，體會兩個循環語句在不同情境下使用的優劣。從程序設計基礎的第一個程序編寫開始，都要求學生以自然語言或流程圖來表示解決問題的方法、路徑，搭起知識關聯與具體問題解決的支架，引導學生有效解決問題，鍛煉學生抽象、分解、建模、算法設計等思維，提升學生的思維品質。

我校地處閩南地界，可結合當地的民俗活動，布置、引導學生完成“弘揚民俗文化——制作閩南‘博餅’擲骰子游戲”項目實踐活動，要求學生以小組為單位，調查研究這項地方民俗活動的歷史背景和意義，統整動畫界面設計、骰子隨機數程序設計等內容，綜合運用Flash 制作骰子投擲動畫、C 語言程序編寫可實現民俗活動相關需求的程序，簡要說明設計需求、算法分析、程序實現相關模塊。這一項目實踐活動整合了歷史、美術、信息科技等學科，具有一定的綜合性、長周期性和跨學科性，課內無法完成，可延伸到課外?？傊?，單元作業的設計應堅持以學科素養的培養為導向，潛移默化地實現育人功能。

（二）制訂單元作業目標

教師應圍繞教學目標來設計教學活動、教學評價，并以教學目標的達成與否來開展教學反思。同樣，作業設計也要依據國家課程方案、課程標準、教學目標來制訂相應的作業目標。具體的，“走進程序世界”單元作業目標主要有：

1.通過動手操作、觀察，理解并熟悉相關操作軟件平臺或編程工具及其環境參數，達到應用水平，培養信息意識。

2.根據所提供的教學材料，模仿操練課堂內例題或教材相關例題，自主整理繪制以每課內容知識點為主線的思維導圖，達到理解并學會遷移的水平，提升數字化學習與創新素養。

3.了解C 語言的基本數據類型和常量及變量，理解和運用輸入輸出函數、算術運算、賦值運算、關系運算、邏輯運算等程序語句表達，達到理解的水平，并能夠在實際編程中靈活運用Online judge 平臺（如HUSTOJ），發展計算思維。

4.用IF 語句編寫簡單的分支結構程序，用for、while 循環語句編寫程序解決簡單的實際問題，達到綜合應用知識解決實際問題的水平，喚起信息社會責任意識。

5.建立“反思錯題集”，根據錯題自主地、實事求是地反思知識欠缺，有針對性地進行補缺漏、糾錯誤。在實踐操作和反思過程中把握學習的主動權，養成學習好習慣，形成學習好品行。

通過這一單元的作業練習，學生會逐步認識到程序和算法是推動計算機自動化的重要工具，對整個計算機軟件的工作原理有一個全局性的認識，并逐步形成信息意識和計算思維。

二、確定作業類型

根據“走進程序世界”單元作業具體目標的不同側重點，可將“走進程序世界”單元作業分為預學類、導學類、分層類等類型，并以一條明線或暗線把整個單元作業串聯起來，使得每個單課作業都指向實現若干單元作業目標，最終落實所有單元作業目標。

（一）預學類作業

預學類作業是課前學生用3～5 分鐘即可完成的微型作業。一般是對前概念知識的整理，對新概念的初步淺層學習，建立新舊知識之間的關聯，以微課程、微視頻、微練習、微文本等形式輔助完成學習。這里所指的課前，可以是一節課上課前的課余時間，也可以是一節課上課中的前階段時間。預學類作業可以是對知識要點的梳理，也可以是對與本次課相關的前知識內容的回顧和鞏固。

例如，在“分支結構”教學中，筆者先給出“關系表達式與邏輯運算表達式”提綱式的自主學習單內容，設計6 道關系表達式“是真是假”判斷題，引導學生辨析正誤，并分析自身在邏輯表達方面存在的問題。具體呈現的作業如下：

除了算術運算符（+、-、*、/、%、++、--）和賦值運算符（=），在初中C 語言的學習中還會經常碰到關系運算符（＜、＜=、＞、＞=、==、!=）和邏輯運算符（&&、||、!）。比如5＞3 返回值為真（1）；5＞3==1，先判斷5＞3（返回結果為1），再以所得結果1去判斷是否與1 相等，返回結果為真（1）；8＜9＜10，先判斷8＜9（返回結果為1），再以所得結果1去判斷是否＜10，返回結果為真（1）。C 語言里是不能進行區間運算的。不同運算符有不同優先級，具體參見教材第75 頁表6-2，同級運算由左到右，可用“（）”改變運算的優先級。

請完成以下練習，判斷其結果返回值是真（1）還是假（0）。

①10＜9

②12+1!=11

③12+1==10+3

④12＞10＞9

⑤10＞9&&8＞5

⑥!0==1||2＞3||5＜=9

這要求學生掌握關系表達式的表示方法和判定方法，知道如何通過邏輯運算解決比較復雜的邏輯判斷問題，學會使用常用運算符及其優先級實現正確的邏輯表達，這些為后面的分支語句的學習埋下了伏筆。

（二）導學類作業

根據教學進度和學生學情，提供給學生所需的學習資源與學法建議，并從學生學的角度設計“以學定教”所需要的課堂作業，引導學生學后反思。

例如，在“常量與變量”的教學中，筆者在布置導學作業前提出學法建議：可通過實例重溫數據類型，體驗常量、變量定義與賦值，并在實際問題的解決中學習運用常量和變量表達計算機語言；結合練習正確理解常量與變量概念，正確命名、賦值，并借助實例體驗常量與變量在編程中的運用，訓練邏輯思維和計算思維。

接著，在探究C 語言中的常量的表達的環節中，給出如下知識儲備：在程序執行過程中，值不能進行修改的量稱為常量。

C 語言中是如何表達常量的呢？請看教材給出的兩種方法：

方法一：使用#define 宏定義來定義常量。例如，“常量NUMBER定義為5”表示為：

#define NUMBER 5

方法二：使用const關鍵字來修飾變量。例如，“常量NUMBER定義為5”表示為：

const int a=5

然后，給學生布置以下“探究實踐”作業：

警察抓到一個小偷，有個重要的物件被他丟棄了。為找回物件，警察帶小偷到現場指認，可是小偷說他慌亂中忘了是朝哪個方向扔的，于是警察只能根據小偷的力道來判斷物件所在范圍，即以小偷站位為圓心，以小偷的最大力道拋距為半徑的圓內。如果用自動探測器尋找，請思考探測器要尋找的范圍。

探究：探測器要尋找的范圍是如何算的？請列出算式。

練習：上面列出的算式中的常量是什么？嘗試在Dev-C++中用C 語言來正確表達，想一想什么地方容易出錯。

學生在完成這項作業后，C 語言中常量的表達得到了鞏固。這樣設計作業，還能檢測學生對常量表達的運用情況，教師可據此確定課堂精講內容及施教策略。

（三）分層類作業

在教學實踐中，學生的學習目標達成不可能整齊劃一，這就要求作業的設計要分層展開，使得每一個學生都有事想做，有事能做，讓優生不會“閑”著，學困生不被“困”著，中等生不至“停”著，讓設計出來的作業真正地促進學生的學。

例如，在“分支結構”的教學中，筆者依托學校搭建的Online judge平臺設計了以下分層作業。

“博餅”起源于泉州府，是鄭成功當年為了鼓舞思鄉將士，命令其下屬發明的游戲，是閩南地區幾百年來獨有的中秋傳統活動，是用骰子投擲結果來決定參與者的獎品的獨特月餅文化，是對傳統文化的一種傳承。請以投擲一個骰子為例，編寫人機投擲骰子的程序，按要求顯示人機投擲骰子的點數。

A 層程序實現：人的點數大于等于機的點數，則顯示“人贏了”，另起一行顯示贏了幾個點數。

B 層程序實現：人的點數大于等于機的點數，則顯示“人贏了”，并另起一行顯示贏了幾個點數；否則顯示“機贏了”，并另起一行顯示贏了幾個點數。

C 層程序實現：人的點數大于機的點數，則顯示“人贏了”，并把贏了幾個點數也顯示出來；人的點數小于機的點數，則顯示“機贏了”，并把贏了幾個點數也顯示出來；人的點數與機的點數相等，則顯示“人機平局”。

學生根據自身實際學習水平，自主選擇其中的一至兩個層次作業。在完成作業的過程中如遇到困難，學生可先尋求小組幫助，并將自己的困難作為問題進行提交，教師根據學生提交的問題篩選精講內容，從而提高教學效率。

三、單元作業設計的反思

為了讓單元作業更加符合校情、班情、學情，助力學校作業管理，進行單元作業設計的自評與反思，并據此進行改進、提升是十分必要的。筆者就“走進程序世界”單元作業目標達成情況，對學生單課作業和單元整體作業情況進行訪談和問卷調查，以此引導學生展開自評。主要自評內容有：（1）作業是否落實了對知識、品格、技能、能力、價值觀等方面的要求，并發揮正確導向；（2）作業內容是否與作業目標一致；（3）作業是否具有科學性（包括內容準確易理解、要求明確合理、評價科學等）；（4）作業類型是否合適；（5）作業難度、時長、結構是否合理；（6）作業是否關注學生的個體差異，提供給學生選擇的機會。從學生的反饋情況來看，這一單元作業還需要在難度要求和科學評價方面再做進一步改進。