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直面信息技术教材,打造魔力课堂

2020-06-08王静

中国信息技术教育 2020年9期
关键词:编程人工智能教材

王静

从2019年9月开始,信息技术教师们陆续拿到新版教材,针对如何使用教材实施教学这一问题,讨论一波未平一波又起。教材是教师教学和学生学习的重要依据,但教材作为国家意志和教学实践之间的媒介,受诸多因素限制,它一般只能提供一套信息、一种方向、一组线索。而不同的地区、不同的学校、不同的生源,必然会有各式各样的个性化学习需求,这就要求教师在教学中要善于处理教材,大胆对教材进行二次开发,根据学生的实际需要对教材进行增添、删减、调整、置换、重组,把教材盘“活”,使信息技术的知识逻辑与学生的认知逻辑相适应,以取得圆满的教学效果。

笔者作为教科版培训专家组成员对2004版信息技术教材进行了深度阅读与研究,2015年又参与了教科版《数据与计算》的教材研发工作。下面以教科版为例,与大家分享笔者在三轮新教材试用过程中的思考与实践。

走进教材,激活累积资源

教材改版一定不是全盘否定,我们需走进教材激活累积资源。2003版课程标准要求培养学生的信息素养,《信息技术基础》以信息处理与交流为主线,介绍信息的获取、加工、管理、表达与交流的基本方法。《算法与程序设计》选修模块要求学生能从简单的问题出发,设计解决问题的算法,并能初步使用一种程序设计语言编制程序实现算法解决问题。2017版课程标准注重学科思维的培养,《数据与计算》针对数据在信息社会中的重要价值,分析数据与信息的关系,强调数据处理的基本方法与技能,介绍算法与程序设计的基本知识。

《数据与计算》与2003版《信息技术基础》《算法与程序设计》有非常大的交集。整本书以“计算”为主轴,从开篇引入,逐渐深入。第1单元“初识数据与计算”,理清数据与计算的概念,是整本书的引子,为学生做好知识的铺垫和衔接;第2单元“编程计算”让学生开始学习Python语言,了解三大结构;第3单元“认识数据”,了解数据的呈现形式及管理方法;第4单元“计算与问题解决”侧重于综合问题的解决;第5单元“数据分析与人工智能”是前面知识的提升与拓展。第3单元数据的管理、第5单元数据的分析,在《信息技术基础》中是有迹可循的,与“信息资源管理”有较多关联,《信息技术基础》中同样有“信息的智能化加工”与第5单元的“人工智能”相对应。

盘活教材,用巧教材资源

只有整体把握教材内容,钻研教材,盘活教材资源,课才能上得透、上得精、上得巧。在《数据与计算》中,笔者认为主要要抓住两点:第一,用好电子表格;第二,对教材合理重组。

《数据与计算》开篇,鉴于学生对计算的概念没有思考,通过“鸡兔同笼”对算术运算中的“计算”与信息技术领域的“计算”的异同以及算术运算和基于程序的计算各自的特点两个问题进行说明。教师可以借用电子表格,通过单元格自动填充和公式计算,让计算机不厌其烦地枚举各种情形,最终找到答案,通过Excel类比训练学生计算思维,实现零基础向程序设计的迁移。教师要注意提炼教学的关键,技术只是起点,如何计算是重点,培养学生计算思维及解决问题的能力是主要目的。

学生的认知逻辑发展有个体差异、区域差异和学校差异,教师教学过程中必须依据教材,尊重学生认知特点,对知识概念进行必要的重组、串联,帮助学生形成知识链和知识网络,从而深刻理解知识。这种串联可以发生在学科内、学科间甚至是生活当中。

《数据与计算》选用了Python语言,虽然其功能强大、容易上手,但对从没写过程序的学生来说,代码仍然是抽象的物种。第1单元有活动名为“编程解决‘鸡兔同笼问题”,第2单元才進入编程计算。教材立意先让学生对比人工计算、电子表格计算、编程计算的特点,通过探究对编程形成初印象。有些教师可能会质疑,这样处理会不会削弱学生理论学习的系统性和认知的积极性,导致第一次的编程是朦胧状态中进行的打字活动?如果你也有这样的困惑,完全可以将相关的内容顺序进行一定的调整。以教材为本,以课标为纲,针对学生实际情况,独创项目使之有机结合起来。从简单的实例入手,先让学生对相关概念有初步的了解,从模仿开始参与设计程序,逐步探究和深化相关概念,并适时归纳总结,使学生扎实地学习理解新知识。

挖掘教材,用足实践资源

高中信息技术课程的活力在实践,在《数据与计算》中,对实践资源有强烈需求的主要体现在两个部分:人工智能及Python语言基础实例。

人工智能时代需要学生从态度到实践、从理念到行为、从内在到外在的全面跃迁,需要学生在理念层面、专业层面和实践层面掌握与机器竞争、对话、合作的能力。在教学设计时,我们应该尽量做到“让AI触手可及”,在内容设计层面不能一味注重知识的呈现,在操作层面也不能过多地强调了解及扫盲式体验,造就小学、初中、高中同质化的人工智能课堂。基于“学以致用”的教学理念及“科技创新”的培养原则,利用学校有利条件,可开发或购买一些人工智能学习平台,让学生与人工智能零距离接触,由表及里、循序渐进地理解机器学习、深度学习及神经网络等专业知识。通过物态和非物态相结合的模型展现,增强学生对抽象内容的直观理解和对具象事物的抽象概括,提高学生的学习兴趣和学习效能,加强学生对课程的体验和感知,使其在实践学习中提升认知能力,在实际操作中发现、创造、创新。

在讲解编程计算时,如果学生对教材中的项目兴趣不大,教师可以引入Turtle海龟作图模块。在新教材试教过程中,学生对Turtle画图展现了浓厚的兴趣。每个学生都能全身心投入,顺序、选择、循环这些控制结构不再是教师按部就班地“教”,而是成为学生迫切想要了解的内容了。小猪佩奇、玫瑰、手机面板……看到同伴令人惊艳的作品后,学生的求知欲望会全面激发。For、If这些我们认为的知识难点,在学生自发的创作需求下,再加上直观的运行效果,轻松地转换成解决问题的思维方式。

结语

课堂教学千姿百态,但教材研究是基础。如果没有通读教材,不能算是合格教师;如果没有剖析教材,也许仅仅能站稳讲台。只有做好教材多维比对,吃透项目精髓,盘活教材,重拟个性化教学体系,才能打造魔性课堂,创建魅力讲坛。

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