基于計算思維的中學(xué)信息技術(shù)的混合教學(xué)模式探索與研究

石云　肖立志

【摘要】隨著互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)時代的到來，在中學(xué)信息技術(shù)課程中融入計算思維教育的呼聲此起彼伏。就如何解決中學(xué)信息技術(shù)課程的學(xué)時限制，以及基于計算思維的中學(xué)信息技術(shù)課程內(nèi)容選擇、教學(xué)模式等展開論述。

【關(guān)鍵詞】中學(xué)信息技術(shù) 計算思維 混合教學(xué)模式 Python

一、引言

計算+、互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)極大地推動了智能化在各行業(yè)的深入，也推動著中學(xué)信息技術(shù)課程的改革。以高端機械為例，計算+實現(xiàn)了機械設(shè)備的數(shù)字化控制，互聯(lián)網(wǎng)+實現(xiàn)了數(shù)字數(shù)據(jù)的采集與傳輸，大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)了對采集數(shù)據(jù)的分析，從而達成機械設(shè)備的智能化操作，最終實現(xiàn)計算+促進“制造”的延伸。因此，時代需要大量具有計算思維的跨界復(fù)合型人才，中學(xué)信息技術(shù)課程改革大勢所趨。

本文基于2014省教育科學(xué)規(guī)劃課題數(shù)據(jù)撰寫，經(jīng)課題組成員對貴州省六盤水市區(qū)中學(xué)的深入細致的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)的中學(xué)生已經(jīng)具備了使用智能手機、電腦解決基本生活、學(xué)習(xí)問題的應(yīng)用能力，因此，中學(xué)信息技術(shù)課程理應(yīng)與時俱進，將教學(xué)重心放在軟件素養(yǎng)培養(yǎng)和建立學(xué)生初步的計算思維能力上，從而為大學(xué)深入開展計算思維教育奠定基礎(chǔ)。

二、課程定位

首先，中學(xué)信息課程居于小學(xué)階段《信息技術(shù)》課程與大學(xué)階段《大學(xué)計算機》課程之間，既要體現(xiàn)出對小學(xué)內(nèi)容的鞏固和延伸，培養(yǎng)學(xué)生的軟件素養(yǎng)，又要體現(xiàn)出對大學(xué)內(nèi)容的先導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的初步計算思維。

其次，從中學(xué)信息技術(shù)課程開啟計算思維培養(yǎng)，循序漸進，更能確保質(zhì)量。中學(xué)信息技術(shù)課程重點培養(yǎng)學(xué)生具有“初步理解——各種計算/仿真系統(tǒng)工作機制”的能力，教師在教學(xué)過程中側(cè)重于知識的貫通而非知識的細節(jié)，以促進學(xué)生在思維層面的聯(lián)想。

三、課程內(nèi)容選擇

課程內(nèi)容選擇要考慮：課程教學(xué)內(nèi)容的分解，由知識單元（通常是章），到知識點（通常是節(jié)），既要考慮知識單元之間的先后次序與銜接關(guān)系，又要考慮知識點間的先后次序與銜接關(guān)系，能夠體現(xiàn)出教學(xué)內(nèi)容之間的脈絡(luò)和骨架。根據(jù)課題組關(guān)于中學(xué)生認知能力和中學(xué)信息技術(shù)課程學(xué)時情況的調(diào)研數(shù)據(jù)，提出以下方案：

⑴面向初中生的16學(xué)時方案——強調(diào)軟件素養(yǎng)培養(yǎng)?！冻踔行畔⒓夹g(shù)》課程被設(shè)計為5章。如下：

CH1.獲取網(wǎng)上信息（1學(xué)時）

CH2.文字處理（5學(xué)時）

CH3.制作演示文稿（2學(xué)時）

CH4.數(shù)據(jù)表處理（7學(xué)時）

CH5.網(wǎng)上交流（1學(xué)時）

⑵面向高中生的16學(xué)時方案——強調(diào)計算思維的初步理解。《高中信息技術(shù)》課程被設(shè)計為6章。如下：

CH1.計算機與計算（2學(xué)時）

CH2.符號化、計算化與自動化（2學(xué)時）

CH3.程序與計算機語言（2學(xué)時）

CH4.Python編程之基本方法（2學(xué)時）

CH5.Python編程之數(shù)據(jù)類型（3學(xué)時）

CH6.Python編程之控制結(jié)構(gòu)（5學(xué)時）

四、教學(xué)組織思路

針對中學(xué)信息技術(shù)課程的兩種不同方案，確定兩種不同的教學(xué)內(nèi)容選擇與次序組織思路：

⑴面向初中生，強調(diào)軟件素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)組織思路：以項目驅(qū)動的方式，側(cè)重于實際問題分析與軟件使用技巧的傳授，講解如何獲取網(wǎng)上信息，如何進行圖文混排，如何根據(jù)選定的主題制作演示文稿，如何對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計處理，以及如何將材料通過網(wǎng)絡(luò)傳遞給指定的人。

⑵面向高中生，強調(diào)計算思維初步理解的教學(xué)組織思路：首先從簡單的社會/自然問題求解案例開始，講解什么是計算→什么是自動計算→自動計算需要解決的關(guān)鍵問題，進而引出自動計算系統(tǒng)與程序的關(guān)系，講解如何用Python高級語言編寫一些簡單程序，如用turtle庫繪制有興趣的圖形，用Python語言編程實現(xiàn)高中數(shù)學(xué)必修三第一章算法初步中的算法，以及幫助學(xué)生理解數(shù)學(xué)教材中流程圖與程序的關(guān)系。

五、線上線下混合式教學(xué)設(shè)計

中學(xué)信息技術(shù)課程以實際開課班級為教學(xué)單位，其采用的是教師督導(dǎo)下的學(xué)生個人MOOC/SPOC自學(xué)與小組討論，+思路講解結(jié)合課堂練習(xí)，+生講生評。其中，教師督導(dǎo)下的學(xué)生個人MOOC/SPOC自學(xué)與小組討論、思路講解結(jié)合課堂練習(xí)是傳統(tǒng)課堂教學(xué)，生講生評是翻轉(zhuǎn)課堂。所有環(huán)節(jié)均以整個開課班為單位，翻轉(zhuǎn)課堂的匯報與答辯僅針對翻轉(zhuǎn)組成員，其余學(xué)生到場旁觀。翻轉(zhuǎn)組成員的確定采取學(xué)生自愿報名教師遴選、滾動淘汰且出局后不可再進的方式。

下面以高中16學(xué)時信息技術(shù)教學(xué)方案的教學(xué)設(shè)計進行詳細介紹，教學(xué)學(xué)時安排如圖1示意。

本課程基于中國大學(xué)MOOC愛課程北京理工大學(xué)嵩天副教授的“零基礎(chǔ)學(xué)Python語言”MOOC課程內(nèi)容，按照學(xué)生實際情況進行內(nèi)容剪裁與重新組合，在SPOC里搭建和發(fā)布學(xué)生的專屬教學(xué)內(nèi)容（如短視頻、作業(yè)等），根據(jù)所授知識的特點采用“MOOC+SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”相結(jié)合的混合教學(xué)模式。當?shù)?章至第4章的教師督導(dǎo)下的學(xué)生個人MOOC/SPOC自學(xué)與小組討論、思路講解結(jié)合課堂練習(xí)的傳統(tǒng)教學(xué)后即組織針對第1章至第4章的生講生評的翻轉(zhuǎn)課堂，當傳統(tǒng)教學(xué)至第6章后組織針對第5、6章的翻轉(zhuǎn)課堂。

首先，確定翻轉(zhuǎn)組成員。學(xué)生按照自愿選擇、弱者淘汰及出局后不復(fù)進的原則，凡是按時在規(guī)定時間提交第1～4章學(xué)習(xí)筆記和匯報PPT，完成互評打分的學(xué)生，且學(xué)習(xí)筆記成績達到80分以上，匯報PPT達到70分以上的的學(xué)生均被劃分到第1次翻轉(zhuǎn)組，其余學(xué)生歸入普通組。第1次翻轉(zhuǎn)組學(xué)生在規(guī)定時間提交第5-6章學(xué)習(xí)筆記和匯報PPT，完成互評打分的學(xué)生，且學(xué)習(xí)筆記成績達到85分以上，匯報PPT達到80分以上的學(xué)生被劃分到第2次翻轉(zhuǎn)組。普通組學(xué)生和翻轉(zhuǎn)組學(xué)生都必須參加所有課堂學(xué)習(xí)，在生講生評課堂普通組學(xué)生只觀摩不參與互動，翻轉(zhuǎn)組學(xué)生必須完成課堂講授、質(zhì)疑和評價。