数字化环境下的初中Python大单元教学研究

2024-03-25北京师范大学海口附属学校王艳玲

新教育 2024年7期

◎ 北京师范大学海口附属学校王艳玲

◎ 海南省海口市教育研究培训院吴斌

初中信息科技的课程标准在2022年已经颁布，现在使用的教材存在章节知识零散分布，联系不紧密，教学素材老旧等问题。新课标老教材无法满足学生学习需求。本校教师重新梳理和重组八年级信息科技教材进行大单元教学，从知识碎片化学习到模块化、系统化学习。学生进入高中后，需要较高的编程水平，但存在大部分学生编程基础较差，进入高中后只能重新学习最基础的程序及算法，影响教学进度及学习效果。不构成体系的教学，使得学生无法进行小初高知识的衔接，影响学生学习编程语言的进度。因此，有必要进行教材梳理，整体规划课程，进行大单元教学。

一、信息科技课程标准下大单元教学的提出

初中信息科技教育是小学信息教育和高中信息技术教育的中转站，只有在初中开设好信息科技课，学生的信息素养才能得到持续的提升。《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》明确了信息技术学科核心素养的内涵。义务教育阶段信息科技课程和高中信息技术课程要培养的核心素养有信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任，但在每个阶段都有不同的体现。在信息科技7 ～9年级新课标中指出：要强化课程的育人导向，强化实践性要求，注重“教—学—评”一致，加强学段衔接。大单元教学能够基于学生的认知水平与成长规律较大程度地实现有计划有规律的教学，把相对独立而又具有关联的知识进行整合，优化课程结构，树立正确的价值观，培养学生的关键能力和必备品格，初中信息科技大单元教学实践研究应顺应新一轮课程改革需求。

二、Python大单元课程中的数字化资源开发

在进行Python大单元教学时，产生了短视频、教学微课、教学课件、教学设计、学生作品集等数字资源。

1.导入环节——短视频

大单元教学主要内容之一是要创设真实的情境，让学生自主发现问题，并想通过自己的学习解决问题。Python大单元教学中可采用小视频作为导入，小视频可以是以学生为主角录制的小视频，或是单纯使用别人的视频进行剪辑，或是制作动画。

2.操作指导环节——微课

初中Python课程的教学过程中，教师如果只进行一次讲解，学生无法快速记住并完成操作，所以老师只能重复多次讲解。微课可采用录制屏幕的方式讲解操作过程，也可自制动画展示操作过程。在录制微课时，需统筹规划，不仅考虑到本节课的知识点，操作要点，还应考虑到不同学生的学习水平不一样，制作具有阶梯式讲解的微课，方便不同层次水平的学生通过观看微课便能够自主学习和合作学习。

3.交流环节——课件和教学设计

课件可辅助教学，使用课件突破重难点是一个重要途径。因为教学对象为初中学生，则课件不能过于单调，掺杂一些符合初中学生认知的元素，交互式课件效果会更佳。教学设计能够帮助教师梳理整个教学过程，体现教师的主导地位和学生的主体地位。教学课件和教学设计也可方便教师间的经验交流，有利于教师共同成长。

4.反馈环节——学生作品集

Python的作品是可视化的作品，通过编程猫平台收集学生的Python作品，进行评分，方便学生及时了解个人学习情况。如果涉及硬件的使用，也可录制学生展示作品时的视频，记录学生的成长过程。

三、融合数字化资源的大单元教学设计

1.制定单元主题

确定单元主题涉及的知识，明确培养的核心素养为信息意识和计算思维。以“Micro：bit初探析”大单元教学为例。

图1 单元主题构思

从学习阶段来分，“Micro:bit初探析”单元属于初二年级学生入门学习内容。本教学结合硬件设备，让学生了解Micro:bit软硬件的使用，编程的基本概念以及程序间的逻辑关系。融入了变量、赋值、循环结构的认识、函数的定义及运用，使用Micro:bit实现物联，本章内容是学习人工智能和物联网的基础。原教材的安排是：第一课Hello Bit，第二课璀璨星空，第三课呼吸灯，第四课计数器。四节课没有主题情境，都是为了点亮开发板中的LED点而设计的任务，任务缺乏兴趣点并与学生现实生活相脱离，不能激发学生学习兴趣和培养学生解决问题的能力。因此笔者把项目改成与学生生活息息相关的案例，引起学生的共鸣。在笔者进行代码教学实践时发现，很多学生对于代码编程感到恐惧，并且代码中注重语法的书写，对于短时间内培养学生的逻辑思维有很大的难度。在初中进行以图形化编程为主导的大单元教学，更能培养学生逻辑思维的形成。

2.确定教学内容

以大单元“Micro:bit初探析”中的“Hello Bit”一课为例，“Micro：bit初探析”学习主题属于《信息技术》八年级下册第一课至第四课的内容，从课标要求分析，7 ～9年级在物联网实践与探索中提出要通过对身边真实应用场景中物联网的分析，认识物联网实现万物互联的基本原理，通过简易物联系统的设计与搭建，探索物联网中数据采集、处理、反馈控制等基本功能。无论在物联网实践与探索还是人工智能与智慧社会模块的学习中，都需要培养学生核心素养中的计算思维。在本学段的计算思维要求是：（1）能在真实情境中发现问题，提取问题的基本特征，对问题进行抽象、分解、建模，制定解决方案；（2）能执行问题解决方案，通过对数据的采集与分析，反思和优化解决方案，并将其迁移运用与解决其他问题。

3.制定教学目标

在制定本单元大的教学目标时，充分考虑数字化教学资源在每一节课的作用，根据每节课的教学内容，制作相应的数字化资源。教学目标充分考虑核心素养在信息科技教学中的达成，也注重与学生数字生活经验、现实社会信息科技应用场景的联系。新课标中与“Micro：bit初探析”相关的目标有两点：（1）通过对身边真实应用场景中物联网的分析，认识物联网实现万物互联的基本原理；（2）通过简易物联系统的设计与搭建，探索物联网中数据采集、处理、反馈控制等基本功能。常见结构的认识、分类和经典结构欣赏。“Hello Bit”一课的教学目标有：通过任务驱动，学生自主学习，完成micro：bit程序新建，显示英文、数字倒计时、爱心闪烁效果、自定义图案等任务；通过猜字游戏，巩固micro:bit初学内容，激发学生思维，增强学习积极性。

4.开展教学活动

大单元教学中的活动注重相互联系，数字化资源能够让学生循序渐进体验活动，并从活动中形成信息科技核心素养。活动的设计要根据学生的学情制定，以问题的解决为导向，帮助学生自主探究。以“Hello Bit”一课的教学活动为例，对数字化资源的运用进行剖析。

活动环节：情境导入。

播放小视频：小明去做核酸的时候发现发烧的患者如果在队伍里也不能被发现，存在很大的风险，并且规定十个或是二十个咽拭子装入一根管中，但是采样人员又要采样又要记数，工作量很大。小明便利用 micro:bit来解决测温和计数的问题。

提问：小明是如何制作的呢？

设计意图：这里使用了一个导入小视频，小视频由学生亲自录制，通过情境导入，学生联系生活实际，对micro:bit产生兴趣。

活动环节：Micro:bit是何物？

Micro:bit是一款专门为青少年学习编程设计的可编程嵌入式设备，通过编程，可以在micro:bit上实现很多炫酷的小发明。播放视频了解一下micro:bit。我们编写的程序，只要拷贝到micro：bit的存储器中就可以自行运行，看到开发板上呈现的图案或文字，我们可以在海龟编辑器中编写程序，然后通过平台提交给老师。也可通过在线编程与模拟器来了解micro:bit的使用。

设计意图：通过观看视频，了解micro:bit的功能和平台的使用。

活动环节：任务驱动。

任务一：观看“新建micro：bit文件”视频，在micro：bit的LED屏幕上开机时滚动显示“Hello Bit!”。任务二：做开机倒计时（5、4、3、2、1）展示学生成果。提示学生的倒计时要插入延迟1秒。任务三：观看视频“显示内置图案”，做成视频“爱心闪烁”的效果。任务四：观看视频“显示自定义图案”，制作一个一直显示自定义的图案，不要跟视频里的图案一致。

提问：micro：bit可以显示汉字吗？

任务五：自主探究如何显示出一、二、木等汉字。

设计意图：通过学生自主探究视频内容，完成任务。在完成任务的同时了解开机时滚动英文、开机时倒计时、循环显示内置图案、显示自定义图案以及简单汉字的显示方法。

活动环节：玩游戏。

播放“猜字游戏”视频，提出游戏规则。四个人为一个小组，讨论要出的两道猜字题，该字由三个汉字或偏旁组成，每个字间隔1秒显示，并加入倒计时5、4、3、2、1，并显示到屏幕上。指定小组答题，如果对方答出，则对方加1分。如果对方未答出，本小组答案合理，则本小组加1分，并由本小组公布答案。本小组给出答案不合理，则要扣除1分。最高分组别为冠军，颁发奖品。

设计意图：通过游戏环节，让学生学以致用，在快乐中巩固所学知识。

活动环节：课堂小结。

使用思维导图总结micro:bit的功能和利用micro：bit实现显示中英文，呈现闪烁效果和自定义图案。

设计意图：使用思维导图总结本节课所学，方便学生记忆。

5.借助数字化教学平台评价

制定评价标准才能从各个维度评价学生的学习情况。如我们可以对评价目标、评价任务、评价标准及评价方法进行设计。

使用数字化平台可以方便记录学生的成长轨迹，可以记录学生每一次的作业，教师也能够在平台上批改学生的作业，作为评价依据。学生可在海龟编辑器里编写程序，把程序上传到micro:bit开发板上验证程序的可行性。也可通过屏幕共享分享程序，以便进行交流和评价。在平台上也可保留学生的作品，方便存储和二次使用。

四、初中Python大单元教学策略

1.整体规划大单元内容

确定大单元主题、章节目标及教学模式，挖掘真实情境。只有进行整体规划，才能够总体把控全局，才能让学生循序渐进地提高核心素养。基于真实问题创设Python大单元情境，善于发现和总结日常生活中的问题与编程之间的关联。

2.借助数字化平台进行教学

使用学生自录导入视频、micro:bit用途的剪辑视频、操作视频、游戏解说视频等多个视频，帮助学生实现了自主探究和合作探究，充分体现了学生的主体地位和教师的主导地位。学生的参与度和作品的完成度较传统教学有明显提高。使用思维导图帮助学生对整堂课进行总结及梳理，使用数字化平台帮助记录学生的学习情况，提高了大单元学习效率。