高中信息技術大單元教學實踐探究

摘 要：本文以“編程計算”教學為例，立足學科核心素養的培養，依據課程標準和學業要求，靈活處理教材，探索如何在高中信息技術課程中實施大單元教學，以讓課堂提質增效，促進學生自主學習，提升學生的學科核心素養。

關鍵詞：高中信息技術；大單元教學；Python教學

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基礎課程[1]。然而，傳統的信息技術教學通常采用講練結合方式，這種方式只注重知識傳授，忽略了學生認知水平的不同以及知識之間的相互聯系，導致學生難以建立起完整的知識體系，難以靈活運用知識來解決實際問題。傳統的教學方式已經不利于培養學生的信息技術核心素養，也不符合新的課程標準要求。

為了適應新課程標準，教師需要轉變教學方式，不再單純地“教教材”，而是需要根據學生的認知規律和現有水平，創造性地使用教材。教師可以結合學生的實際情況，對教材內容進行適當的增刪、調整和重組，以提高學生對教材內容的理解和接受度，促進學生成為自主學習者。以“編程計算”為例，這是教育科學出版社出版的《高中信息技術》必修1中第二單元的內容，主要目標是讓學生掌握Python程序設計語言的基本知識，并熟練使用順序結構、選擇結構、循環結構編寫程序。在順序結構與選擇結構部分，教材提供了“最適宜運動心率計算器”項目；在循環結構部分，提供了“學習投資理財”項目。這兩個項目任務是獨立的，沒有直接聯系。如果按照教材的安排進行教學，學生在完成“最適宜運動心率計算器”項目后可能會提出疑問：為什么程序只能計算一次？如何實現連續計算？面對這種情況，教師應該如何引導學生解決學習困惑？是繼續基于同一項目任務進行深入學習，還是轉向另一個項目任務“學習投資理財”？

為了解決這一問題，筆者嘗試采用大單元教學法，對教材內容進行適當處理，讓學生圍繞同一項目任務進行持續、深入的學習。這種方法可以激發學生的學習興趣和動力，同時培養他們的計算思維和解決問題的能力。通過這種方式，學生不僅能夠更深入地理解循環結構，還能夠將所學知識應用于解決實際問題，從而更好地適應新課程標準的要求。

一、大單元教學

在落實核心素養的課堂轉型中，大單元教學成為被推崇的一種教學方式。大單元教學是對傳統教學方式的一種改革和創新。它將課程內容劃分為較大的單元或模塊，比如大概念、大任務、大項目、大問題或大挑戰等，通過跨學科的設計和教學，使學生能夠更全面地理解知識，從而培養綜合運用知識的能力。這種教學方法也更符合現代社會對人才的需求，強調培養學生的創新思維、問題解決能力和團隊合作精神。

大單元具有以下幾個特點。1.整合性：大單元教學是將原本零散的課程內容整合為一個個有機的大單元，涵蓋多個學科和知識領域，幫助學生建立知識之間的聯系。2.跨學科性：大單元教學強調跨學科的教學方法，相互整合不同學科的知識，培養學生跨學科思維和應用能力。3.綜合性：大單元教學要求教師在教學過程中注重培養學生的綜合能力，包括分析問題、解決問題、創新思維等方面的能力。4.實踐性：大單元教學注重將學習與實踐相結合，通過實際情境的引入和任務的設計，促使學生主動學習，發現問題、解決問題，培養他們的實踐能力和創造力。

根據目前學校和一線教師的教學實際情況，我們所指的“單元”并非強調跨學科、跨學段、綜合性的“大單元”，而是指根據學科核心素養、學生認知規律和學科知識邏輯體系建構的最小學科教學單位。“大單元教學”在于對學科教學單元內容進行二次開發和整體設計。它不同于教材內容單元，而是立足于學科核心素養的培養，整合目標、任務、情境與內容的教學單位[2]。

二、大單元教學實例

將大單元教學引入高中信息技術課堂，將知識進行有機的組合和整合，有助于學生更深入地理解和掌握信息技術知識，使知識系統化。筆者以高中信息技術必修1中“編程計算”教學為例，構建了大單元教學模式。該模式的實施包括以下四個環節：

（一）依據課程標準，選擇引領性單元學習主題

《普通高中信息技術課程標準》（2017年版2020年修訂，以下簡稱《課標》）明確指出，本單元的課程標準要求為：1.從生活實例出發，概述算法的概念與特征，運用恰當的描述方法和控制結構表示簡單算法。2.掌握一種程序設計語言的基本知識，使用程序設計語言實現簡單算法。通過解決實際問題，體驗程序設計的基本流程，感受算法的效率，掌握程序調試與運行的方法。

為了實現這些標準要求，筆者深入研究教材，并結合學生的實際情況，確定了本單元的學習主題為“設計最適宜運動心率計算器”。這一主題既基于教材，又超越了教材，有助于學生更自由地探索相關知識，并有效地利用教材資源。課堂上，筆者創設如下情境：小明同學在參加學校體檢時被告知體重超標，醫生建議他加強運動。他了解到，如果運動時心率能控制在一定范圍內，將有助于提升心血管系統和呼吸系統的功能；反之，如果超出該范圍，可能會對身體造成損傷。因此，我們的任務是用Python程序設計語言設計一款計算器，幫助小明同學計算出最適合他的運動心率。通過具體的情境描述，讓學生明確本單元學習主題的具體任務。

（二）根據學業要求，確定單元學習目標

設計單元目標時，教師應該明確本單元的學業要求，并對學科核心素養進行深入的分析和研究，將學科核心素養與學科內容建立有機聯系，明確在本單元中要落實哪些學科核心素養、如何落實。單元目標要結合學生生活中的實際問題，引導學生將學以致用作為單元的首要任務，在原有基礎知識和基本技能的基礎上有所突破，將學科內容進行有機整合，并能實現知識遷移。

《課標》明確指出，本單元的學業要求為：1.掌握數字化學習的方法，能夠根據需要選用合適的數字化工具開展學習（信息意識、數字化學習與創新）。2.依據解決問題的需要，設計和表示簡單算法；掌握一種程序設計語言的基本知識，利用程序設計語言實現簡單算法，解決實際問題（計算思維）。

在整合教學內容的基礎上，根據學業要求，確定如下單元學習目標：

1.知識與技能目標：通過解決生活問題，掌握計算機解決問題的一般過程，并了解如何使用自然語言、流程圖描述算法；掌握Python語言中的順序結構語句、分支語句、循環語句的一般格式和使用方法。

2.過程與方法目標：通過探究學習，掌握使用Python語言中的順序結構、選擇結構、循環結構編寫程序的基本方法，逐步完善“最適宜運動心率計算器”的功能。

3.情感態度與價值觀目標：通過解決實際問題，增強信息意識、發展計算思維；通過編程計算的學習，激發對計算機科學的興趣和熱愛。

（三）根據具體學情，設計挑戰性單元學習任務

在引入本單元的學習主題之前，學生已經對數據計算有了初步的認識，了解編程計算的優勢。然而，超過95%的學生是首次接觸編程，他們在編程基礎知識方面幾乎是一片空白，對于如何將現實世界的問題轉化為計算機可以解決的問題這一過程缺乏清晰的認識。因此，教師的引導在這一階段顯得尤為重要。為了消除學生可能產生的畏難情緒，教師應采取分步策略，將復雜的學習任務細化為一系列小目標，鼓勵學生一步一步地實現這些小目標。這種方法不僅能夠讓學生在完成每個小目標時都感受到成就感，而且有助于逐漸培養他們的耐心和毅力。

在設計具有挑戰性的單元學習任務時，我們強調“做中學”，讓學生在學習活動中獲得新知，習得能力。針對本單元的教學目標和學生的實際情況，筆者整合包括順序結構、選擇結構、循環結構在內的知識點，由易到難，引導學生逐步設計并實現不同功能的計算器。這樣的實踐活動不僅能夠加深學生對編程邏輯的理解，還能夠提高他們解決實際問題的能力。

1.“順序結構”學習任務

實現初級版功能：輸入某同學的年齡、安靜心率，計算他的最適宜的運動心率。

活動1：引導學生用流程圖描述算法，找出解決問題的方法和步驟，引出要學習的新知識。

活動2：依據流程圖，學習相關的新知識：常量與變量、運算符與表達式、輸入與輸出語句、賦值語句等。

活動3：嘗試編寫代碼解決問題。讓學生在實踐中應用新知識解決問題，從而學以致用。

2.“選擇結構”學習任務

實現中級版1.0功能：輸入某同學的年齡age、安靜心率HRrest、性別gender，按性別計算他的最適宜運動心率。（男性最適宜運動心率+（220-年齡數-安靜心率）×（60%～80%）+安靜心率；女性最適宜運動心率=（210-年齡數-安靜心率）×（60%～80%）＋安靜心率

實現中級版2.0功能：輸入某同學的年齡age、安靜心率HRrest、性別gender和運動后心率EHR，按性別計算出他的最適宜運動心率，并依據最適宜運動心率輸出反饋結果，如果EHRlt;最低適宜運動心率，則輸出“您的運動心率太低，請適當提高！”如果最低適宜運動心率lt;=EHRlt;=最高適宜運動心率，則輸出“你的運動心率正好，請保持！”如果EHRgt;最高適宜運動心率，則輸出“您的運動心率太高，請適當降低！”

活動1：引導學生用流程圖描述算法，直觀呈現該問題需要根據條件判斷做出不同的選擇，從而引出分支結構。

活動2：學習不同分支結構的語句，理解語句的執行順序，正確書寫語句。

活動3：嘗試用雙分支語句編寫代碼，實現中級版1.0計算器的功能。

活動4：在中級版1.0功能的基礎上，用多分支語句進行完善，實現中級版2.0計算器的功能。

3.“循環結構”學習任務

實現高級版功能：完善“最適宜運動心率計算器”的功能，使它能夠重復執行計算。

活動1：引導學生用流程圖描述算法，讓計算器可以重復計算有限次數，從而引出循環結構中的計數循環。

活動2：學習計數循環for語句及基本格式，學習列表與range（）函數。

活動3：在中級版2.0功能的基礎上，嘗試用for語句編寫代碼，讓計算器可以重復計算有限次數。

活動4：在中級版2.0功能的基礎上，引導學生學習條件循環while語句，并用while語句讓計算器實現不限次數計算。

為了提升教學的靈活性和個性化，本單元的學習任務設計遵循由淺入深、由易到難的原則，逐步引導學生掌握新知識。在這一過程中，筆者巧妙地將新知識點整合到各個學習任務中，使學生在完成這些任務的同時，能夠逐步吸收和理解新學的內容。考慮到學生個體學習基礎和能力差異，筆者利用超星平臺進行教學，以滿足學生的自主學習需求。在課程開始之前，根據教學目標，將本章節的關鍵知識點、實例分析等學習資料上傳至超星平臺，這樣學生就可以根據自己的時間和地點靈活地進行預習和復習，打破了傳統課堂的時間和空間限制。對于那些在課堂上未能及時完成學習任務的學生，他們可以選擇將作業提交到超星平臺，課后在家中繼續完成，確保學習進度不受影響[3]。此外，教師可以利用超星平臺提供的大數據分析工具，對學生的學習情況進行精準的診斷，從而及時了解學生對知識點的掌握程度，并據此調整后續的教學策略，為學生提供更加適合其學習需求的教學支持。

（四）根據教學目標，制定學習活動持續性評價方案

持續性評價是一種教學評價方式，其關鍵在于不斷地對學生的學習過程進行評估，而不是只在教學結束時做一次性評價。這種方法有助于更全面地了解學生的學習進展，推動教學個性化和有針對性的發展，為單元教學目標的實現提供指導。通過持續性評價，教師可以及時發現學生的學習需求和問題，有針對性地調整教學策略和方法，促進學生的全面發展。此外，持續性評價還可以激發學生的學習動力，增強其學習自覺性和自主性，提高學習效果和教學質量。

在本單元主題學習活動中，學生能夠熟練使用賦值語句、輸入與輸出語句、分支語句和循環語句等知識解決生活實際問題是根本目標。基于此，筆者確定了持續性評價內容和指標。評價內容包括：流程圖繪制、知識點掌握、問題解決能力、綜合應用能力。具體評價指標包括：1.能否清晰、準確繪制出解決各問題的流程圖；2.是否掌握常量與變量、運算符與表達式、輸入與輸出語句、賦值語句、分支語句（單分支、雙分支、多分支）、循環語句（for語句、while語句）、列表（range（）函數）等；3.是否能熟練運用順序結構、選擇結構、循環結構解決問題；4.是否能夠舉一反三，綜合運用程序的三種結構解決實際問題。

結束語

在高中信息技術課堂中應用大單元教學時，教師需要認真研讀課程標準，充分理解教學內容和目標，并根據學生的學情，有效整合整個單元的主題和內容，設計多樣化的學習活動和任務，激勵學生自主探究學習。另外，還需要全面、客觀地評價學生的學習情況，包括知識掌握程度、問題解決能力等方面。這樣，不僅能夠激發學生的學習興趣和創造力，還能夠幫助他們構建完整的知識體系，從而培養他們的自主學習和綜合解決問題的能力，提升他們的信息技術核心素養。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.普通高中信息技術課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2022.

[2]馮士海.核心素養視域下信息技術大單元教學設計研究[J].中國信息技術教育，2022，397（22）：60-62.

[3]郭柳燕.核心素養視域下高中信息技術大單元教學原則與策略[J].亞太教育，2023（24）：74-77.