敖培
摘 要:《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》對信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)和學(xué)生學(xué)業(yè)質(zhì)量提出了更高的要求。以新課標(biāo)下高中信息科技“分支結(jié)構(gòu)”單元設(shè)計(jì)為例,探索基于理解的逆向教學(xué)設(shè)計(jì)理論在高中信息科技學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)中應(yīng)用的可行性,以期提高教學(xué)效果,提升學(xué)生信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)。
關(guān)鍵詞:逆向教學(xué)設(shè)計(jì);理解;新課標(biāo)
一、基于理解的逆向教學(xué)設(shè)計(jì)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
基于理解的設(shè)計(jì)(Understanding by Design,UbD)理論是由美國課程專家Grant Wiggins和Jay McTighe于1998年提出的。該理論強(qiáng)調(diào)通過教學(xué)設(shè)計(jì),以促進(jìn)學(xué)生的深層次理解為宗旨,提高學(xué)生的理解力。在逆向設(shè)計(jì)理論提出后,我國也陸續(xù)有一些學(xué)者做了相關(guān)的研究。以“逆向教學(xué)設(shè)計(jì)”為檢索主題,在CNKI中進(jìn)行檢索,共檢索到文獻(xiàn)100篇。可以看出,國內(nèi)對逆向設(shè)計(jì)理論和實(shí)踐的研究大約始于2001年,近五年的研究熱度增速較快。而逆向教學(xué)設(shè)計(jì)在高中階段運(yùn)用的研究熱度較低,僅有12篇文章,且尚沒有文章涉及逆向教學(xué)設(shè)計(jì)在信息技術(shù)學(xué)科的應(yīng)用。
二、“分支結(jié)構(gòu)”單元逆向教學(xué)設(shè)計(jì)案例
2018年1月,教育部公布的《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》從時(shí)代大背景需求出發(fā),明確了信息技術(shù)學(xué)科信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新和信息社會(huì)責(zé)任四大核心素養(yǎng),對學(xué)生學(xué)習(xí)該學(xué)科課程后應(yīng)達(dá)成的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力都提出了更高的要求。這對課堂教學(xué)也提出了更高的要求,即教學(xué)設(shè)計(jì)要以學(xué)科核心素養(yǎng)的提升為起點(diǎn),教學(xué)結(jié)果也要以學(xué)科核心素養(yǎng)的提升為終點(diǎn)?;诶斫獾哪嫦蚪虒W(xué)設(shè)計(jì)模式顯然是符合新課標(biāo)下的教學(xué)要求的。這里嘗試使用基于理解的逆向教學(xué)設(shè)計(jì)模式,以新課標(biāo)必修課程模塊1“數(shù)據(jù)與計(jì)算”中的“分支結(jié)構(gòu)”內(nèi)容為對象,探索采用該模式進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的可行性和有效性。
(一)階段一:確定預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果
該階段是三個(gè)階段中最重要的一個(gè)階段,是后兩個(gè)階段的基礎(chǔ)。該階段主要通過對課程標(biāo)準(zhǔn)和持久性理解的分析,了解學(xué)生在學(xué)習(xí)結(jié)束后應(yīng)該知道、理解的內(nèi)容。
1.確定單元教學(xué)目標(biāo)
(1)學(xué)生將能夠描述分支結(jié)構(gòu)的概念和適用范圍,分支結(jié)構(gòu)的分類和特點(diǎn)。
(2)學(xué)生將能夠根據(jù)分支結(jié)構(gòu)執(zhí)行過程,推算算法的運(yùn)算結(jié)果。
(3)學(xué)生將能夠正確設(shè)置分支的判斷條件,繪制規(guī)范的分支結(jié)構(gòu)算法流程圖。
(4)學(xué)生將能采用分支結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)算法,利用Python語言實(shí)現(xiàn)算法,解決生活中的實(shí)際問題。
單元教學(xué)目標(biāo)的確定主要依據(jù)新課標(biāo)中的課程目標(biāo)描述和核心素養(yǎng)描述。
目標(biāo)(1)、(2)和(3)主要依據(jù)“通過提供技術(shù)多樣、資源豐富的數(shù)字化環(huán)境,幫助學(xué)生掌握數(shù)算法學(xué)科大概念”的課程目標(biāo)描述;目標(biāo)(4)主要依據(jù)“學(xué)會(huì)運(yùn)用計(jì)算思維識(shí)別與分析問題,抽象、建模與設(shè)計(jì)系統(tǒng)性解決方案”的課程目標(biāo)描述。
目標(biāo)(1)~(4)主要依據(jù)新課標(biāo)中的計(jì)算思維和數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新兩個(gè)學(xué)科核心素養(yǎng),即能夠針對限定條件的實(shí)際問題進(jìn)行數(shù)據(jù)抽象,運(yùn)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)合理組織、存儲(chǔ)數(shù)據(jù),選擇合適的算法編程實(shí)現(xiàn)、解決問題。
2.列出我們需要思考的基本問題
(1)什么是分支結(jié)構(gòu)?分支結(jié)構(gòu)適合解決哪一類問題?分支結(jié)構(gòu)有哪幾種?分支結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是什么?
(2)分支結(jié)構(gòu)的執(zhí)行過程如何?正確推測分支結(jié)構(gòu)執(zhí)行結(jié)果的關(guān)鍵是什么?
(3)繪制流程圖如何根據(jù)具體問題正確設(shè)置分支結(jié)構(gòu)的判斷條件?
(4)如何用Python語言實(shí)現(xiàn)每種類型的分支結(jié)構(gòu)?
3.預(yù)期的學(xué)習(xí)結(jié)果
預(yù)期的遷移是什么?
學(xué)生能夠根據(jù)需要選擇合適的分支結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)算法,并利用Python語言實(shí)現(xiàn)算法解決生活中的實(shí)際問題。
(1)預(yù)期的理解是什么
①分支結(jié)構(gòu)是依據(jù)一定的條件選擇執(zhí)行路徑,適用于解決實(shí)際生活中先做判斷再選擇的問題。分支結(jié)構(gòu)包括單分支、雙分支和多分支三種類型。分支結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是根據(jù)對某個(gè)條件的判斷結(jié)果在兩條支路中必然且只能選擇一條執(zhí)行。
②分支結(jié)構(gòu)是對某個(gè)條件進(jìn)行判斷,當(dāng)結(jié)果為真時(shí),執(zhí)行處理步驟1,否則執(zhí)行處理步驟2。決定分支結(jié)構(gòu)執(zhí)行過程的關(guān)鍵是分支結(jié)構(gòu)的判斷條件。
③正確構(gòu)造分支結(jié)構(gòu)判斷條件的關(guān)鍵是正確寫出判斷條件的表達(dá)式??梢宰鳛榕袛鄺l件的有關(guān)系表達(dá)式和邏輯表達(dá)式。
④采用何種分支結(jié)構(gòu)與實(shí)際問題中需要進(jìn)行“判斷”的次數(shù)和“選擇”的可能性數(shù)量是相關(guān)的。Python中每種分支結(jié)構(gòu)語句的語法及使用方法。
(2)學(xué)生將會(huì)獲得哪些知識(shí)和技能
學(xué)生將會(huì)知道……
①分支結(jié)構(gòu)概念與適用范圍,分支結(jié)構(gòu)的分類和分支結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。
②分支結(jié)構(gòu)的執(zhí)行過程,分支結(jié)構(gòu)判斷條件的表示方法。
③Python中if、if-else、if-elif-else等分支語句的格式。
學(xué)生將能夠……
①根據(jù)分支結(jié)構(gòu)流程圖推算出算法的運(yùn)算結(jié)果。
②正確設(shè)置分支結(jié)構(gòu)判斷條件,并繪制規(guī)范的算法流程圖。
③運(yùn)用Python中的語句實(shí)現(xiàn)具有分支結(jié)構(gòu)的算法。
(二)階段二:確定合適的評(píng)估證據(jù)
該階段主要針對第一階段的學(xué)習(xí)結(jié)果,提供相應(yīng)的評(píng)價(jià)方式,判斷學(xué)生是否達(dá)到了預(yù)期的學(xué)習(xí)目標(biāo),客觀評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,根據(jù)反饋的情況,及時(shí)調(diào)整教學(xué)方式。
1.表現(xiàn)性任務(wù)
(1)口語報(bào)告??偨Y(jié)影響分支結(jié)構(gòu)執(zhí)行過程的關(guān)鍵因素。
(2)繪制算法流程圖。針對PM2.5空氣質(zhì)量提醒問題,根據(jù)三種不同的功能需求設(shè)計(jì)算法,并繪制流程圖。
2.試題式任務(wù)
(1)以選擇、流程圖填空題的形式,鞏固對分支結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和執(zhí)行過程和分支條件設(shè)置等知識(shí)的理解。
(2)根據(jù)流程圖正確推測算法的結(jié)果。
3.上機(jī)實(shí)踐任務(wù)
(1)根據(jù)三種算法的流程圖,分別采用三種Python分支結(jié)構(gòu)語句實(shí)現(xiàn)三種不同的基于PM2.5數(shù)值劃分的空氣質(zhì)量劃分程序功能。
(2)以三種類型分支結(jié)構(gòu)相關(guān)知識(shí)為基礎(chǔ),基于Python設(shè)計(jì)開發(fā)出三個(gè)版本的匯率轉(zhuǎn)換程序,滿足不同的功能需求。
4.學(xué)生的自我評(píng)價(jià)和反饋
(1)自評(píng)分支結(jié)構(gòu)流程圖繪制情況。
(2)自評(píng)對分支結(jié)構(gòu)相關(guān)知識(shí)的理解程度。
(3)自評(píng)設(shè)計(jì)開發(fā)基于PM2.5數(shù)值劃分的空氣質(zhì)量劃分和匯率轉(zhuǎn)換程序的過程、互評(píng)作品表現(xiàn)。
5.基于理解六側(cè)面的評(píng)估證據(jù)
真正理解分支結(jié)構(gòu)的學(xué)生應(yīng)該:
側(cè)面1:能解釋分支結(jié)構(gòu)的執(zhí)行過程,并推算運(yùn)算結(jié)果。
側(cè)面2:能闡明正確的分支結(jié)構(gòu)判斷條件,繪制規(guī)范的流程圖。
側(cè)面3:能應(yīng)用分支結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)算法,并利用Python實(shí)現(xiàn)算法。
側(cè)面4:能洞察實(shí)際生活中分支結(jié)構(gòu)的使用情況。
(三)階段三:設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)體驗(yàn)和教學(xué)
基于第一階段的明確教學(xué)目標(biāo),第二階段的明確證明學(xué)生理解的證據(jù),第三階段著重實(shí)現(xiàn)預(yù)期學(xué)習(xí)目標(biāo),實(shí)施相關(guān)的教學(xué)活動(dòng)和體驗(yàn)。
1.本單元的活動(dòng)順序
(1)利用網(wǎng)絡(luò)搜集PM2.5指標(biāo)的含義和基于PM2.5數(shù)值劃分的空氣質(zhì)量劃分的相關(guān)知識(shí)。思考生活中還有哪些類似的問題?算法中是否也有類似的結(jié)構(gòu)?Python中是否也有根據(jù)不同的條件,執(zhí)行不同操作的語句呢?通過討論激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。H
(2)針對應(yīng)用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)通過PM2.5指數(shù)分級(jí)發(fā)布空氣質(zhì)量提醒的問題,提出基于單分支、雙分支和多分支結(jié)構(gòu)的三種不同的功能需求。討論單元最終需要完成的任務(wù)(表現(xiàn)性任務(wù)、試題式任務(wù)和上機(jī)實(shí)踐任務(wù))。W
(3)介紹分支結(jié)構(gòu)的概念、特點(diǎn)和分類,基于Raptor軟件演示每種分支結(jié)構(gòu)的執(zhí)行過程。以支持表現(xiàn)任務(wù)a、b和試題式任務(wù)a。E1
(4)通過觀察分支結(jié)構(gòu)的執(zhí)行過程,總結(jié)影響分支結(jié)構(gòu)執(zhí)行過程的關(guān)鍵因素,完成表現(xiàn)任務(wù)a。以支持表現(xiàn)性任務(wù)a和試題式任務(wù)b。E1
(5)鞏固對分支結(jié)構(gòu)相關(guān)知識(shí)的理解。完成試題式任務(wù)a和b。E1,E2
(6)根據(jù)三種不同的功能需求設(shè)計(jì)算法,并繪制流程圖。完成表現(xiàn)性任務(wù)b。E2
(7)介紹Python中if、if-else、if-elif-else三種實(shí)現(xiàn)分支結(jié)構(gòu)語句的格式。以支持上機(jī)實(shí)踐任務(wù)a和b。E1
(8)根據(jù)三種算法的流程圖,分別采用三種Python分支結(jié)構(gòu)語句實(shí)現(xiàn)三種不同的基于PM2.5數(shù)值劃分的空氣質(zhì)量劃分程序,并展示交流。完成上機(jī)實(shí)踐a。E1,E2
(9)回顧和總結(jié)本單元的重點(diǎn)內(nèi)容,即分支結(jié)構(gòu)的適用范圍和執(zhí)行過程;難點(diǎn)內(nèi)容,即分支結(jié)構(gòu)的判斷條件設(shè)置。R
(10)根據(jù)需求設(shè)計(jì)開發(fā)三種功能各不相同的匯率轉(zhuǎn)換程序,并展示交流。完成上機(jī)實(shí)踐b。E2,T
(11)在單元結(jié)束時(shí),讓學(xué)生利用相關(guān)量規(guī)對分支結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行自我評(píng)估。E2
以上活動(dòng)中字母代表活動(dòng)編碼,每個(gè)字母的含義如下:
W=where 了解單元學(xué)習(xí)的方向和預(yù)期結(jié)果。
H=Hook 把握學(xué)生的情況和學(xué)生情趣。
E1=Equip 代表知識(shí)體驗(yàn)觀點(diǎn)的探索。
R=Rethink/Revise 反思和修改等。
E2=Evaluate 允許學(xué)生對自己的作業(yè)和應(yīng)用進(jìn)行自評(píng)、互評(píng)。
T=Tailored 根據(jù)學(xué)生個(gè)體的需求、興趣和能力來設(shè)計(jì)作業(yè)和活動(dòng)。
2.課時(shí)分配
活動(dòng)(1)~(6)擬用1課時(shí)完成;活動(dòng)(7)和(8)擬用1課時(shí)完成;活動(dòng)(9)~(11)擬用1課時(shí)完成。
三、基于理解的逆向教學(xué)設(shè)計(jì)啟示
(一)為理解而教,可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)、評(píng)價(jià)和教學(xué)的一致
傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)倡導(dǎo)“以始為終”,教學(xué)目標(biāo)往往依據(jù)教師個(gè)人的教學(xué)習(xí)慣和知識(shí)傾向制定,教學(xué)評(píng)價(jià)的內(nèi)容和方式也較為局限和單一,由教師個(gè)人編寫的測試用習(xí)題也缺乏應(yīng)有的信度和效度?;诶斫獾哪嫦蚪虒W(xué)設(shè)計(jì)是一種優(yōu)質(zhì)的單元教學(xué)設(shè)計(jì)理論。在逆向教學(xué)設(shè)計(jì)的三個(gè)階段中,理解貫穿始終。在評(píng)價(jià)與目標(biāo)之間,評(píng)價(jià)項(xiàng)目與教學(xué)目標(biāo)擁有相同的理解內(nèi)容,教學(xué)目標(biāo)的理解跨度與學(xué)生完成評(píng)估項(xiàng)目所需的理解跨度一致。在評(píng)價(jià)和教學(xué)之間,教師要教授評(píng)估的內(nèi)容,對已教授的內(nèi)容教師也要進(jìn)行評(píng)估,都需要基于學(xué)生的理解。因此,逆向教學(xué)設(shè)計(jì)通過理解的橋梁完美融合了目標(biāo)、評(píng)價(jià)、教學(xué)。
(二)為理解而教,可以實(shí)現(xiàn)單元教學(xué)內(nèi)容的層次遞進(jìn)
基于理解的逆向教學(xué)設(shè)計(jì)以單元設(shè)計(jì)為切入點(diǎn),優(yōu)先選擇需要深入理解的課程內(nèi)容,確定單元的核心問題和導(dǎo)入問題。因?yàn)樯钊氤志玫睦斫夂秃诵膯栴}常常是跨單元性質(zhì)的,單元的設(shè)計(jì)更有利于把握需要深入理解的內(nèi)容,促進(jìn)學(xué)生的理解,而且深入持久的理解和核心問題往往是學(xué)科的重要概念和基本問題,這些課程內(nèi)容很有可能在不同單元中反復(fù)出現(xiàn)并且難度逐漸加深,對學(xué)生理解水平的要求也不斷加深。因此,圍繞某個(gè)重要概念和核心問題組織課程,經(jīng)年累月,課程內(nèi)容便會(huì)呈現(xiàn)出層次遞進(jìn)的趨勢。有目的、系統(tǒng)地采用層次遞進(jìn)的方式去組織學(xué)科課程教學(xué),能夠使知識(shí)和技能在深度和廣度上同時(shí)遞增,從而收到良好的教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn):
格蘭特·威金斯,杰伊·麥克泰格.追求理解的教學(xué)設(shè)計(jì)(第二版)[M].上海:華東師范大學(xué)出版社,2017.