大概念視角下的大單元教學(xué)設(shè)計與實(shí)踐

岑潔俞

【摘 要】信息科技大概念對大單元整體教學(xué)起著全局引領(lǐng)作用。本文以信息科技大概念視角進(jìn)行大單元整體教學(xué)設(shè)計，以“開發(fā)帶顯示屏的專屬機(jī)器人”項目串聯(lián)Python的基礎(chǔ)知識，便于學(xué)生理解、實(shí)踐、內(nèi)化為自我知識，教學(xué)實(shí)踐過程重在發(fā)展學(xué)生的信息科技核心素養(yǎng)，特別是提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力，促進(jìn)學(xué)生的計算思維發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】大概念；大單元；項目式；Python

【中圖分類號】G434 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【論文編號】1671-7384（2023）07-041-03

研究背景

本次教學(xué)實(shí)踐基于廣東教育出版社課程教材研發(fā)中心編著的《信息技術(shù)》八年級下冊第一單元內(nèi)容“Python程序設(shè)計”，結(jié)合學(xué)校學(xué)情進(jìn)行提煉、加工，以開發(fā)適合學(xué)生的課程案例。基于發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)需要，教師在信息科技大概念引領(lǐng)下進(jìn)行大單元整體教學(xué)設(shè)計，以“開發(fā)帶顯示屏的專屬機(jī)器人”串聯(lián)Python基礎(chǔ)知識，提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力，發(fā)展學(xué)生的計算思維。

本次大單元教授對象為八年級學(xué)生，該年齡段學(xué)生大部分活潑好動，對新事物較為好奇。大部分學(xué)生從小學(xué)四年級開始學(xué)習(xí)電腦，因這幾年疫情的影響，學(xué)習(xí)并不連貫；部分學(xué)生接觸過圖形化編程，但未能上升到思維活動的提升。經(jīng)過七年級一整年的學(xué)習(xí)，學(xué)生已基本掌握獲取信息、處理簡單信息的方法，但基本上沒接觸過Python等純代碼編程。本區(qū)域?qū)W生生源主要是鄉(xiāng)村或流動務(wù)工人員的子女，限于學(xué)生家庭教育環(huán)境，基礎(chǔ)學(xué)科知識較為薄弱，分析、歸納能力較弱，很多學(xué)生不習(xí)慣主動探究思考問題，因此教師要兼顧這方面特點(diǎn)，除給足支撐學(xué)習(xí)資料，更要循序漸進(jìn)引導(dǎo)學(xué)生開展探究性學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

概念界定

信息科技大概念：信息科技學(xué)科的核心理念。它是將核心素養(yǎng)落實(shí)到學(xué)科教學(xué)中的“錨點(diǎn)”，它能聯(lián)結(jié)和組織碎片化的知識與技能，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)和意義理解，還能提升學(xué)生解決真實(shí)、復(fù)雜問題的能力[1]，是可遷移到各種情境中的概念性理解。大概念是居于學(xué)科核心地位的觀念，具有以下幾個特點(diǎn)：有一定的抽象性，是來自具體生活現(xiàn)象的概括；不是一個事實(shí)，表現(xiàn)為一種觀點(diǎn)，可以不斷被論證和討論；反映了專家的思維方式，其答案是多元的、變化的[2]。

“大單元教學(xué)”首先立足于“破”，大膽挑戰(zhàn)傳統(tǒng)教學(xué)中的教材編排、課時安排、學(xué)期安排、學(xué)年安排，把學(xué)科知識按照教學(xué)的實(shí)際需要重新規(guī)劃整合、綜合設(shè)計、有序?qū)嵤?。大單元教學(xué)作為一種教學(xué)設(shè)計框架，關(guān)注學(xué)習(xí)內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)，核心概念又是理解內(nèi)容之間關(guān)聯(lián)的橋梁，聚焦學(xué)科結(jié)構(gòu)化主題提取核心概念是一個容易把握的策略[3]。這樣做并不影響學(xué)生學(xué)習(xí)的長遠(yuǎn)目標(biāo)，因為主題的核心概念并非內(nèi)容知識本身，而是體現(xiàn)主題本質(zhì)的觀念或方法。這些觀念或方法既有助于學(xué)生理解相關(guān)聯(lián)系的內(nèi)容，也為學(xué)生形成核心素養(yǎng)打好基礎(chǔ)。

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》堅持落實(shí)立德樹人根本任務(wù)和素質(zhì)教育大目標(biāo)。教學(xué)是課程實(shí)施的重要環(huán)節(jié)，是落實(shí)課程目標(biāo)的重要載體和途徑。在教師的引導(dǎo)、幫助下，學(xué)生需要在真實(shí)情境中聚焦問題，明確任務(wù)；其次是探索算法，把問題抽象、分解、建模、尋找問題的策略和方法，設(shè)計算法，初步形成解決方案。大概念視角下的單元設(shè)計能較好地解決學(xué)科核心素養(yǎng)在單元中的落實(shí)、明確單元目標(biāo)、統(tǒng)籌單元課時等問題[4]。

基于大概念的大單元教學(xué)設(shè)計思路

教師在“算法”大概念視角下開發(fā)本次大單元項目式整體教學(xué)，將Python零散知識通過“開發(fā)帶顯示屏的專屬機(jī)器人”項目進(jìn)行串聯(lián)，通過精彩有趣的小案例調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，便于學(xué)生理解、應(yīng)用、創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生整體化思維，促進(jìn)學(xué)生計算思維的發(fā)展。本次大單元教學(xué)設(shè)計10課時，其中人機(jī)交互為本單元起點(diǎn)的關(guān)鍵內(nèi)容，學(xué)生剛開始接觸Python純代碼編程，易產(chǎn)生畏難情緒，更需教師精心設(shè)計有趣、易上手的教學(xué)活動，以調(diào)動學(xué)生積極性，故設(shè)計2課時教學(xué)內(nèi)容，第一課時以初體驗為主，第二課時為進(jìn)一步鞏固知識，并提升學(xué)生的實(shí)踐能力。循環(huán)結(jié)構(gòu)為本單元的難點(diǎn)，for循環(huán)涉及列表的兩種表達(dá)方式，設(shè)計1課時；while循環(huán)為循環(huán)結(jié)構(gòu)另一種表達(dá)，實(shí)例設(shè)計1課時；本小節(jié)還涉及循環(huán)控制break、continue語句的使用、循環(huán)嵌套的用法，故再設(shè)計1課時。學(xué)完相關(guān)基礎(chǔ)知識后，教師設(shè)計綜合活動進(jìn)一步鞏固和檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，本環(huán)節(jié)設(shè)計2課時；其余內(nèi)容（開發(fā)環(huán)境配置、tutle模塊——我是創(chuàng)意小畫家、分支結(jié)構(gòu)——今天吃什么？）各設(shè)計為1課時，具體實(shí)施過程可根據(jù)使用的案例情況進(jìn)一步調(diào)整。

在Python教學(xué)中涉及不少理論和需理解記憶的內(nèi)容，單純地講、演、練效果只會適得其反。教師要善用學(xué)習(xí)金字塔設(shè)計教學(xué)活動，給學(xué)生搭腳手架，重視重難點(diǎn)的突破，設(shè)計有梯度、有層次的教學(xué)任務(wù)，多以游戲化形式調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，充分發(fā)揮評價反饋?zhàn)饔?，適當(dāng)調(diào)整進(jìn)度和教學(xué)內(nèi)容，從而促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

人機(jī)交互教學(xué)案例分析

1.設(shè)計理念

本課作為大單元教學(xué)的第二課內(nèi)容，涉及人機(jī)交互初體驗知識。教師在信息科技學(xué)科大概念引領(lǐng)下，以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)，在本單元大項目——設(shè)計一款帶顯示屏的專屬機(jī)器人串聯(lián)下，設(shè)計子項目——讓機(jī)器人開口說話，并能實(shí)現(xiàn)簡單計算BMI功能，體現(xiàn)輸入信息、處理信息、輸出信息模式，引導(dǎo)學(xué)生主動探究學(xué)習(xí)，并在活動過程啟發(fā)學(xué)生開發(fā)設(shè)計機(jī)器人更多、更強(qiáng)大的功能，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力。在開展課堂教學(xué)活動過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生充分發(fā)揮主體作用，運(yùn)用所提供的支撐材料，積極主動參與項目學(xué)習(xí)，在開展項目學(xué)習(xí)過程中達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)，從而促進(jìn)學(xué)生計算思維發(fā)展，提升學(xué)生信息意識、數(shù)學(xué)化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。

2.內(nèi)容整合與重構(gòu)

教師將print函數(shù)、input函數(shù)、變量、賦值語句、賦值運(yùn)算符、算術(shù)運(yùn)算符等知識進(jìn)行整合并重構(gòu)設(shè)計教學(xué)活動，避免知識點(diǎn)枯燥傳遞，充分發(fā)揮評價效果，促進(jìn)學(xué)生活動的有效開展。在項目活動開展中，為讓學(xué)生產(chǎn)生有意義的理解、記憶，除以游戲化形式引入形象、有趣的算法，教師還可以引用半成品，讓學(xué)生填空、糾正存在問題的代碼，讓學(xué)生對流程圖進(jìn)行排序，多途徑鍛煉學(xué)生，讓學(xué)生在上機(jī)實(shí)踐中體驗將生活情境轉(zhuǎn)化為算法代碼的過程，提升學(xué)生計算思維。教師還可以啟發(fā)學(xué)生聯(lián)系生活，探究怎樣運(yùn)用本課所獲取的知識點(diǎn)給機(jī)器人拓展功能，提升學(xué)生知識遷移能力，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的發(fā)展。

3.課堂設(shè)計分析

上節(jié)課已初步讓學(xué)生體驗程序的有趣效果，并嘗試修改簡單代碼觀察程序變化。通過上節(jié)課，學(xué)生收獲了使用IDLE開發(fā)環(huán)境進(jìn)行調(diào)試程序的技能。同時，通過頭腦風(fēng)暴，學(xué)生已對準(zhǔn)備設(shè)計一款有什么樣功能的機(jī)器人有了自己的想法，如何將想法實(shí)現(xiàn)，是引導(dǎo)學(xué)生開展接下來課程的興趣所在。

課堂開始，教師先展示學(xué)生上節(jié)課頭腦風(fēng)暴部分成果，肯定學(xué)生的想法，并提示通過后面的學(xué)習(xí)有機(jī)會能將想法實(shí)現(xiàn)，激發(fā)學(xué)生探究學(xué)習(xí)的熱情。教師順勢拋出問題：怎樣能讓機(jī)器人開口說話，讓機(jī)器跟我們打招呼，實(shí)現(xiàn)跟我們問答互動，引起學(xué)生的探索思考。

活動一：實(shí)現(xiàn)機(jī)器人開口說話

教師展示智能小度音箱，請學(xué)生體驗小度輸入信息、輸出信息的過程，引導(dǎo)學(xué)生歸納出小度音箱先獲取用戶信息后輸出用戶信息的過程。此時，教師通過版書展示簡單的算法流程圖。教師啟發(fā)學(xué)生將小度音箱的信息獲取和輸出過程用Python表達(dá)，從而引出print（）、input（）、變量知識、賦值語句知識。教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生，想讓我們的專屬機(jī)器人實(shí)現(xiàn)開口主動跟我們說話，我們可以怎么做？由此引出“知識加油站”內(nèi)容，讓學(xué)生嘗試表達(dá)，根據(jù)表現(xiàn)進(jìn)行點(diǎn)評，并引導(dǎo)學(xué)生通過IDLE實(shí)現(xiàn)效果，體驗將生活問題轉(zhuǎn)化為算法代碼的過程，讓學(xué)生初步感受簡單的分析問題、解決問題的過程。

活動二：修改問題程序——維修問題機(jī)器人

本活動主要選取有格式問題的代碼，如引號使用是否得當(dāng)，大小寫是否得當(dāng)；變量的使用是否符合規(guī)則等。教師通過設(shè)置維修問題機(jī)器人情境，讓學(xué)生明白在開發(fā)過程中，任何的不熟練、小疏忽都有可能造成機(jī)器人故障。

活動三：設(shè)置提升開發(fā)知識訓(xùn)練營

該活動主要通過問卷星的形式展示常規(guī)知識題，加深學(xué)生對知識的運(yùn)用理解，學(xué)生完成后便知掌握情況，也方便教師了解學(xué)習(xí)情況。教師對存在問題較多的知識統(tǒng)一分析，幫助學(xué)生突破難點(diǎn)，便于進(jìn)一步活動探究。

活動四：拓展活動——設(shè)計個性化BMI身體健康指數(shù)計算器

該活動的設(shè)置主要讓學(xué)生體驗將真實(shí)情境進(jìn)行抽象、分析、轉(zhuǎn)為算法程序的過程，引導(dǎo)學(xué)生利用所提供的加油站資源，完成所提供的流程圖拼接排序，完成導(dǎo)學(xué)案中該活動的代碼填空，并將代碼輸入IDLE中進(jìn)行調(diào)試，小組成員進(jìn)一步交流還能給該程序添加什么創(chuàng)新功能。通過此活動學(xué)生進(jìn)一步鞏固本課的知識點(diǎn)，教師引導(dǎo)學(xué)生將知識點(diǎn)根據(jù)情境用在實(shí)踐中，并進(jìn)行適當(dāng)拓展，讓學(xué)生能在用中學(xué)、學(xué)中創(chuàng)，提升學(xué)生的計算思維、信息意識、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。

在該活動中設(shè)置展示與評價環(huán)節(jié)，使得自我感覺做得好的學(xué)生非常盼望老師展示其作品，同時學(xué)生也非常想看到精彩的作品。通過展示作品，進(jìn)一步活躍課堂氣氛，同時在分享過程中的師生互動評價環(huán)節(jié)，能很好地激發(fā)學(xué)生思維，讓學(xué)生看到優(yōu)點(diǎn)及不足，提升課堂效率。

效果分析

本次以信息科技大概念視角進(jìn)行大單元整體教學(xué)設(shè)計，篩選合適的案例串聯(lián)python基礎(chǔ)知識點(diǎn)，并以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向設(shè)計評價先行的教學(xué)策略，很好地促進(jìn)了學(xué)生能力的發(fā)展。而在以人機(jī)交互系統(tǒng)設(shè)計的本課教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生雖然學(xué)科基礎(chǔ)較為薄弱，但因引用實(shí)例源于生活，選用素材對學(xué)科知識要求不高，學(xué)生普遍探究積極性很高。教師在創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境時，以小度智能音箱輸入信息、輸出信息轉(zhuǎn)為算法流程圖再轉(zhuǎn)為代碼的過程，讓學(xué)生明白真實(shí)情境轉(zhuǎn)為抽象代碼，并不是高不可攀，畏難心理得到有效釋放，并在拓展環(huán)節(jié)中學(xué)生順利使用流程圖展現(xiàn)創(chuàng)意BMI計算器的實(shí)現(xiàn)過程。

本課亮點(diǎn)環(huán)節(jié)一是讓學(xué)生化身工程師維修有問題的機(jī)器人，提升學(xué)生積極性，此環(huán)節(jié)學(xué)生掌握得很好，課例后期根據(jù)節(jié)奏還可在這一環(huán)節(jié)多設(shè)置有意義的探究內(nèi)容，形式可使用搶答、問卷星等多種形式的比賽激勵。亮點(diǎn)環(huán)節(jié)二是設(shè)置開發(fā)訓(xùn)練營，此環(huán)節(jié)設(shè)置偏向理解、應(yīng)用。有這兩個亮點(diǎn)環(huán)節(jié)的加持，學(xué)生的知識儲備得以提升，為有難度的拓展活動順利開展，打下非常好的基礎(chǔ)。在開發(fā)訓(xùn)練營調(diào)查掌握情況測試中，調(diào)查對象45人，100%完成測試，平均分達(dá)86.47分。經(jīng)過分析，丟分環(huán)節(jié)主要在變量的運(yùn)用上，學(xué)生對記憶部分整體掌握較好，但因起步學(xué)習(xí)階段，對知識點(diǎn)的掌握還不夠熟練，涉及實(shí)踐運(yùn)用方面易出現(xiàn)偏差。

本次教學(xué)實(shí)踐活動，在學(xué)生初步學(xué)習(xí)python基本知識后進(jìn)行編程體驗。因課堂時間有限，知識點(diǎn)學(xué)習(xí)主要讓學(xué)生通過教師提供的加油站資源進(jìn)行，教師進(jìn)行指導(dǎo)、適當(dāng)檢測。此過程在小組長的配合下，非常好地提升了學(xué)生的信息意識、數(shù)字化學(xué)習(xí)能力，而在活動一、活動四中，將真實(shí)生活情境經(jīng)過抽象形成算法流程圖最終轉(zhuǎn)為代碼的過程中，訓(xùn)練了學(xué)生的計算思維，促進(jìn)了學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

注：本文系廣東省中小學(xué)教師培訓(xùn)中心專項科研項目2021年度課題“指向深度學(xué)習(xí)的STEAM項目式教學(xué)課例開發(fā)與實(shí)踐研究”（課題立項號：GDSP-2021-Q008）的階段性研究成果，受廣東省周莉萍名教師工作室資助

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