指向核心素养的高中信息技术教学实践与思考

董帅含

摘要：在“双新”背景下，为落实立德树人的根本任务，培养学生的学科核心素养，作者基于“数据”学科大概念和单元项目化学习，对高中信息技术课程进行了指向核心素养的教学实践。作者以问题—活动—知识为主线进行教学设计和实践，基于真实问题创设单元项目情境，设计了环环相扣的学习活动，并注重教学策略，关注学生思维发展，及时进行评价和反馈，从而取得了良好的教学效果。

关键词：学科核心素养;项目化学习;学习活动;学习支架

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2022）14-0047-04

指向核心素养的教学必须确立三大基本理念[1]：（1）基于立德树人的教学是就教学方向而言的，真正的教学是教人，而不是教书，学科教师不是教学科，而是用学科来教人，这是培育学科核心素养必须首先确立的教学观念;（2）基于课程意识和学科本质的教学是就教学内容而言的，教学不能只停留在“学科表层”（现象），而应进入“学科深层”（本质），要有课程的高度、课程的视野;（3）基于学生学习的教学是就教学主体而言的，学是教学的出发点、落脚点，教学的中心、重心在学而不在教，教学应该围绕学来组织、设计、展开。基于学生学习的教学既是教学本质的体现，也是学生形成学科核心素养的必然要求。[2]基于此，设计指向核心素养的高中信息技术教学实践课是时代的需要，也是教师在专业发展之路上必须攻克的难题。

● 教学目标确定

《数据可视化》是华东师大版高中信息技术《必修1 数据与计算》第三章“数据处理与应用”第二节“数据分析与可视化”的教学内容。本课教学目标基于课标、单元教学设计、教材内容以及学生情况等方面确定。

确定的教学目标包括：①根据单车租赁量统計表中的数据分析结果，选用合适的数据可视化图，确定要进行可视化分析的核心区域，归纳数据可视化的一般方法。②进一步分析单车潮汐现象的影响因素，理解并讨论数据的特征信息，确定表达数据的可视化图，利用学习视频，绘制折线图、柱状图、饼图等图形，进而分析结果。

在确定教学目标的过程中，分析单车租赁量统计表，理解特征，旨在培养学生的信息意识;选择合适的数据可视化图、找出要可视化分析的核心区域、归纳数据可视化的一般方法及绘制可视化图形，这一过程，旨在培养学生的计算思维和数字化学习与创新能力。

教学设计思路

《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》中提倡根据信息学科特征设计活动情境，注重学生在项目中学习;依托信息技术工具，保持对新技术成果的开放性，强调信息技术学科核心素养的培养。因此，在“数据与计算”模块的教学设计中，应以指向学科核心素养的课堂教学进行教学活动设计和知识传授。[3]

本课例内容在第三章中处于核心地位，从单元教学设计的角度出发，要求学生既要很好地掌握数据采集和预处理的相关知识，又要具有熟练的编程能力，这样才能更有效地探索数据可视化分析，进而形成数据分析报告和相关方案设计。为了让学生在学习过程中能够从一般能力的训练提升到高阶思维的培养，笔者以“静远的问题”为项目情境，采用“观察体验—分析推理—抽象概括—迁移应用”的教学策略进行教学设计。《图说单车：Python数据可视化》的教学流程如图1所示。

教学过程分析

1.导入

学生活动：通过视频回顾项目情境，对单元学习内容进行复习，同时抛出新问题——如何将枯燥的数据变得清晰直观？帮助静远学姐完善报告。

设计意图：单元学习回顾，重温数据处理的一般过程，理清学习思路，从身边学姐的问题出发，激发学生研究数据的兴趣。

2.教与学

根据视频回顾数据处理所完成的实验操作并得到数据，针对数据分析的结果，进一步解决静远的问题：如何让数据呈现的信息更加清晰、直观呢？

学习资料：柱状图、饼图、折线图绘制视频;包含不同信息的数据分析表。

问题一：选数据——如果你来帮助静远，会选择哪个地点进一步进行可视化分析？

活动1：根据数据表，利用可视化图清晰、直观地呈现单车租赁量最高的地点，将其作为进一步探究的核心区域。

设计意图：学生已掌握本节课三种图的使用场景，因此，在所给数据基础上，选择用柱状图进行可视化表达，提供柱状图绘制的学习视频，通过学生自主学习，验证前期只看数据选地点的猜想，并归纳Python数据可视化的一般方法。在活动1中，从观察数据到分析探究地点，再到抽象概括数据可视化的一般方法，这一过程培养了学生的信息意识、计算思维和数字化学习与创新能力。

问题二：选图表——针对不同类别的数据，如何选择合适的可视化图进行数据表达，以便分析核心区域单车租赁量的影响因素？

活动2：围绕核心区域的数据分析结果进行可视化呈现，记录特征信息并选择合适的可视化图。

学生学习任务单如表1所示。

设计意图：如何根据数据选择图进行可视化表达是本节课的重点也是难点，学生必须充分理解数据的特征信息，才能根据日常生活中的所见所闻及几种图表的含义，选择合适的可视化图呈现数据，这是进一步通过图来发现数据中的隐藏信息的关键步骤。学生在观察对比多个数据分析表、分析问题、选择合适的图，并加深对各类图表的含义的理解的过程中树立信息意识，通过不断解决问题培养计算思维。

问题三：选方法——如何借助Python完成可视化图的绘制？

活动3：对活动2中选择的图进行可视化实现，利用学习视频，学习折线图和饼图的绘制方法，完成程序的编写，并尝试子图的可视化实现，进而挖掘数据，提出解决“潮汐”现象的调度方案。

学生学习任务单如表2所示。

设计意图：学习饼图和折线图的绘制方法并利用Jupyter notebook实现Python数据可视化，验证猜想，修正活动2中选择的不合适图表。在自主学习的过程中，通过反复观看和体验编码的过程，巩固数据可视化的方法实现，体会数据特征分析的重要意义。

3.迁移应用

在本节课的设计中体现迁移应用的有三个方面：第一，通过柱状图、饼图和折线图绘制方法的学习，迁移子图的绘制方法;第二，通过静态可视化图表的呈现，迁移学习动态可视化图表的绘制方法探索，学生通过教师演示词云图的生成和智慧大屏等动态可视化呈现拓展学习空间;第三，课堂练习，旨在检查学生是否掌握本节课知识，回忆并巩固从数据到图经历的各个步骤。

4.知识归纳

总结归纳本节课知识要点，学生通过学习任务单各个活动，总结并填写知识结构图，再一次检验学习效果。知识结构如图2所示。

教学实践反思

本节课主要采用观察体验—分析推理—抽象概括—迁移应用的教学策略，组织教学，从真实问题出发，按照“选方法—选图表—选数据”的思路设计学习活动，利用微视频等学习支架总结可视化一般方法，进而举一反三，在充分自主学习的基础上归纳总结知识，最终实现课堂的教与学。笔者结合本节课教学实践进行了反思总结，具体如下。

1.教与学的特点

前文提到，培养学科核心素养是关注人的发展问题，因此，本节课以学生为主体设计师生活动，教师关注的是如何提出问题，学生则是根据教师的问题进行探究活动、发现规律并归纳知识。

从整体设计上看，教师立足单车“潮汐”现象，将知识学习融入到真实问题的解决中。教学环节的设计以三个教学活动层层递推，揭示为什么要可视化、怎么合理选择可视化图以及如何实现数据可视化。这三个活动的层层推进反映了生活中解决问题的一般思路，学生为解决问题，需要学习多维度知识，从而更好地培养了学科核心素养。

学生通过微视频学习数据可视化实现。学生拥有充分的自主学习时间和空间，学習过程中通过学习任务单的记录，不断修正自己的答案，真正实现了基于观察体验数据信息、分析推理实验结果、抽象概括试验方法、迁移学习再应用的学习过程。具体师生活动特点如图3所示。

2.学习活动设计的特点

本节课共设计了三个学习活动，活动1旨在通过柱状图的绘制，归纳总结出数据可视化的一般方法，这一从特殊到一般的过程正是建模思想的启蒙。首先，学生在任务情境中，已知数据可视化可以清晰、直观地呈现数据;其次，学生在活动1中通过观察数据分析结果，选择热门地点进一步分析，在只有地点和有地点有租赁量的数据中思考如何选择数据;最后，在初步选择可视化图后，学生通过学习视频完成相应代码，实现数据可视化并归纳一般方法。这一过程能够培养学生的计算思维和数字化学习与创新能力。

活动2和活动3联系紧密，是活动1的进阶体现，因为在活动2和活动3中，学生需要自主学习数据，理解特征信息，选择可视化的图，自主完成数据可视化实现，而活动1中只是教师引导，学生思考并实践。在理解数据特征，根据可视化图的含义选择合适的图后，学生通过活动3来验证自己的设想，实现了活动2和活动3的紧密衔接。同时，在活动3中，在可视化实现的过程中还对代码的实现做了一定的进阶设计，除绘制柱状图、折线图和饼图外，还设置了子图的绘制，并通过子图的绘制发现数据表中看不出的数据信息。至此，学生也可以更好地理解数据可视化与数据分析的区别。

3.教学目标的达成度

学习活动1旨在落实前文中提到的教学目标中的第一点，教学实践结果表明，学生能够根据热门地点及租赁量数据信息确定利用柱状图进行可视化，随后，根据学习视频，学会并实现柱状图可视化，进而归纳数据可视化的一般方法。课上利用极域展示学习效果，90%以上的学生能够完成代码并填写学习任务单内容。学习活动2和活动3旨在落实前文中提到的教学目标中的第二点，通过教师提问、学生评价、生生交流、学习任务单评价学生的学习效果可以看出，学生的各方面表现良好，教学目标达成度较高。

下一步工作思考

指向学科核心素养的课堂是充分培养学生能力和发散学生思维的课堂，学生在发现问题直至解决问题的过程中会遇到各种各样的新问题，自主、个性化的学习空间是“双新”背景下信息技术学科教学值得探索的方向。[4]通过《图说单车：Python数据可视化》教学实践，笔者有以下两点思考。

1.充分且多维度的学习支架

本节课提供了柱状图、折线图和饼图的学习视频，微视频风格契合学生喜好，短小精悍，学习视频能够在一分钟内解释清楚知识点以及操作过程，是非常有利于学生个性化学习的学习支架。但由于微视频仅限于本节课中某一问题的解决，普适性不强，学生选择学习的时间和空间较为狭窄，这也将是未来利用微视频进行教学的课程值得进一步思考的问题。另外，除微视频支架外，本节课也可以选择多种类型的学习支架帮助学生自主学习，如Pyplot函数库学习文档、各类可视化图的应用场景演示等。

2.平等且有批判的课堂氛围

指向核心素养的课堂也可以定义为关注学生发展的课堂，其课堂教学，应从学生发展的角度进行教学设计和教学活动。因此，在课堂中，应给予学生充分的思考、交流、猜想、实验甚至批判的空间。教师应营造出师生平等、生生交流的良好课堂气氛，在这一过程中，教师既是引导者又是倾听者，学生既是学习者也是创造者。教师应在教学中不断增强效能感，主动转变教学观念，与学生平等对话，对学生回答的问题给予其验证的过程，用学生感兴趣的教学风格展开教学。

参考文献：

[1]梁立群.智慧教育下学科核心素养养成路径的研究综述[J].名师在线，2021（13）：45-47.

[2]余文森.核心素养导向的课堂教学[M].上海：上海教育出版社，2017.

[3]任友群，黄荣怀.普通高中信息技术课程标准（2017年版）解读[M].北京：高等教育出版社，2018.

[4]周玳珈.高中信息技术课程中的“数字公民”培养途径[J].中国信息技术教育，2020（02）：53-56.