岑潔俞
【摘 要】信息科技大概念對大單元整體教學起著全局引領作用。本文以信息科技大概念視角進行大單元整體教學設計，以“開發帶顯示屏的專屬機器人”項目串聯Python的基礎知識，便于學生理解、實踐、內化為自我知識，教學實踐過程重在發展學生的信息科技核心素養，特別是提升學生分析問題、解決問題的能力，促進學生的計算思維發展。
【關鍵詞】大概念；
大單元；
項目式；
Python
【中圖分類號】G434 ? 【文獻標識碼】A
【論文編號】1671-7384（2023）07-041-03
研究背景
本次教學實踐基于廣東教育出版社課程教材研發中心編著的《信息技術》八年級下冊第一單元內容“Python程序設計”，結合學校學情進行提煉、加工，以開發適合學生的課程案例。基于發展學生核心素養需要，教師在信息科技大概念引領下進行大單元整體教學設計，以“開發帶顯示屏的專屬機器人”串聯Python基礎知識，提升學生分析問題、解決問題的能力，發展學生的計算思維。
本次大單元教授對象為八年級學生，該年齡段學生大部分活潑好動，對新事物較為好奇。大部分學生從小學四年級開始學習電腦，因這幾年疫情的影響，學習并不連貫；
部分學生接觸過圖形化編程，但未能上升到思維活動的提升。經過七年級一整年的學習，學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。本區域學生生源主要是鄉村或流動務工人員的子女，限于學生家庭教育環境，基礎學科知識較為薄弱，分析、歸納能力較弱，很多學生不習慣主動探究思考問題，因此教師要兼顧這方面特點，除給足支撐學習資料，更要循序漸進引導學生開展探究性學習，促進學生核心素養的發展。
概念界定
信息科技大概念：信息科技學科的核心理念。它是將核心素養落實到學科教學中的“錨點”，它能聯結和組織碎片化的知識與技能，促進深度學習和意義理解，還能提升學生解決真實、復雜問題的能力[1]，是可遷移到各種情境中的概念性理解。大概念是居于學科核心地位的觀念，具有以下幾個特點：有一定的抽象性，是來自具體生活現象的概括；
不是一個事實，表現為一種觀點，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”首先立足于“破”，大膽挑戰傳統教學中的教材編排、課時安排、學期安排、學年安排，把學科知識按照教學的實際需要重新規劃整合、綜合設計、有序實施。大單元教學作為一種教學設計框架，關注學習內容之間的關聯，核心概念又是理解內容之間關聯的橋梁，聚焦學科結構化主題提取核心概念是一個容易把握的策略[3]。這樣做并不影響學生學習的長遠目標，因為主題的核心概念并非內容知識本身，而是體現主題本質的觀念或方法。這些觀念或方法既有助于學生理解相關聯系的內容，也為學生形成核心素養打好基礎。
《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》堅持落實立德樹人根本任務和素質教育大目標。教學是課程實施的重要環節，是落實課程目標的重要載體和途徑。在教師的引導、幫助下，學生需要在真實情境中聚焦問題，明確任務；
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，設計算法，初步形成解決方案。大概念視角下的單元設計能較好地解決學科核心素養在單元中的落實、明確單元目標、統籌單元課時等問題[4]。
基于大概念的大單元教學設計思路
教師在“算法”大概念視角下開發本次大單元項目式整體教學，將Python零散知識通過“開發帶顯示屏的專屬機器人”項目進行串聯，通過精彩有趣的小案例調動學生學習熱情，便于學生理解、應用、創新，培養學生整體化思維，促進學生計算思維的發展。本次大單元教學設計10課時，其中人機交互為本單元起點的關鍵內容，學生剛開始接觸Python純代碼編程，易產生畏難情緒，更需教師精心設計有趣、易上手的教學活動，以調動學生積極性，故設計2課時教學內容，第一課時以初體驗為主，第二課時為進一步鞏固知識，并提升學生的實踐能力。循環結構為本單元的難點，for循環涉及列表的兩種表達方式，設計1課時；
while循環為循環結構另一種表達，實例設計1課時；
本小節還涉及循環控制break、continue語句的使用、循環嵌套的用法，故再設計1課時。學完相關基礎知識后，教師設計綜合活動進一步鞏固和檢測學生的學習情況，本環節設計2課時；
其余內容（開發環境配置、tutle模塊——我是創意小畫家、分支結構——今天吃什么？）各設計為1課時，具體實施過程可根據使用的案例情況進一步調整。
在Python教學中涉及不少理論和需理解記憶的內容，單純地講、演、練效果只會適得其反。教師要善用學習金字塔設計教學活動，給學生搭腳手架，重視重難點的突破，設計有梯度、有層次的教學任務，多以游戲化形式調動學生學習積極性，充分發揮評價反饋作用，適當調整進度和教學內容，從而促進學生深度學習。
人機交互教學案例分析
1.設計理念
本課作為大單元教學的第二課內容，涉及人機交互初體驗知識。教師在信息科技學科大概念引領下，以建構主義學習理論為指導，在本單元大項目——設計一款帶顯示屏的專屬機器人串聯下，設計子項目——讓機器人開口說話，并能實現簡單計算BMI功能，體現輸入信息、處理信息、輸出信息模式，引導學生主動探究學習，并在活動過程啟發學生開發設計機器人更多、更強大的功能，激發學生的創造力。在開展課堂教學活動過程中，教師引導學生充分發揮主體作用，運用所提供的支撐材料，積極主動參與項目學習，在開展項目學習過程中達成學習目標，從而促進學生計算思維發展，提升學生信息意識、數學化學習與創新能力。
2.內容整合與重構
教師將print函數、input函數、變量、賦值語句、賦值運算符、算術運算符等知識進行整合并重構設計教學活動，避免知識點枯燥傳遞，充分發揮評價效果，促進學生活動的有效開展。在項目活動開展中，為讓學生產生有意義的理解、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，讓學生填空、糾正存在問題的代碼，讓學生對流程圖進行排序，多途徑鍛煉學生，讓學生在上機實踐中體驗將生活情境轉化為算法代碼的過程，提升學生計算思維。教師還可以啟發學生聯系生活，探究怎樣運用本課所獲取的知識點給機器人拓展功能，提升學生知識遷移能力，促進深度學習的發展。
3.課堂設計分析
上節課已初步讓學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。通過上節課，學生收獲了使用IDLE開發環境進行調試程序的技能。同時，通過頭腦風暴，學生已對準備設計一款有什么樣功能的機器人有了自己的想法，如何將想法實現，是引導學生開展接下來課程的興趣所在。
課堂開始，教師先展示學生上節課頭腦風暴部分成果，肯定學生的想法，并提示通過后面的學習有機會能將想法實現，激發學生探究學習的熱情。教師順勢拋出問題：怎樣能讓機器人開口說話，讓機器跟我們打招呼，實現跟我們問答互動，引起學生的探索思考。
活動一：實現機器人開口說話
教師展示智能小度音箱，請學生體驗小度輸入信息、輸出信息的過程，引導學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。教師啟發學生將小度音箱的信息獲取和輸出過程用Python表達，從而引出print（）、input（）、變量知識、賦值語句知識。教師繼續引導學生，想讓我們的專屬機器人實現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”內容，讓學生嘗試表達，根據表現進行點評，并引導學生通過IDLE實現效果，體驗將生活問題轉化為算法代碼的過程，讓學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，大小寫是否得當；
變量的使用是否符合規則等。教師通過設置維修問題機器人情境，讓學生明白在開發過程中，任何的不熟練、小疏忽都有可能造成機器人故障。
活動三：設置提升開發知識訓練營
該活動主要通過問卷星的形式展示常規知識題，加深學生對知識的運用理解，學生完成后便知掌握情況，也方便教師了解學習情況。教師對存在問題較多的知識統一分析，幫助學生突破難點，便于進一步活動探究。
活動四：拓展活動——設計個性化BMI身體健康指數計算器
該活動的設置主要讓學生體驗將真實情境進行抽象、分析、轉為算法程序的過程，引導學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，完成導學案中該活動的代碼填空，并將代碼輸入IDLE中進行調試，小組成員進一步交流還能給該程序添加什么創新功能。通過此活動學生進一步鞏固本課的知識點，教師引導學生將知識點根據情境用在實踐中，并進行適當拓展，讓學生能在用中學、學中創，提升學生的計算思維、信息意識、數字化學習與創新能力。
在該活動中設置展示與評價環節，使得自我感覺做得好的學生非常盼望老師展示其作品，同時學生也非常想看到精彩的作品。通過展示作品，進一步活躍課堂氣氛，同時在分享過程中的師生互動評價環節，能很好地激發學生思維，讓學生看到優點及不足，提升課堂效率。
效果分析
本次以信息科技大概念視角進行大單元整體教學設計，篩選合適的案例串聯python基礎知識點，并以核心素養為導向設計評價先行的教學策略，很好地促進了學生能力的發展。而在以人機交互系統設計的本課教學實踐中，學生雖然學科基礎較為薄弱，但因引用實例源于生活，選用素材對學科知識要求不高，學生普遍探究積極性很高。教師在創設真實情境時，以小度智能音箱輸入信息、輸出信息轉為算法流程圖再轉為代碼的過程，讓學生明白真實情境轉為抽象代碼，并不是高不可攀，畏難心理得到有效釋放，并在拓展環節中學生順利使用流程圖展現創意BMI計算器的實現過程。
本課亮點環節一是讓學生化身工程師維修有問題的機器人，提升學生積極性，此環節學生掌握得很好，課例后期根據節奏還可在這一環節多設置有意義的探究內容，形式可使用搶答、問卷星等多種形式的比賽激勵。亮點環節二是設置開發訓練營，此環節設置偏向理解、應用。有這兩個亮點環節的加持，學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。在開發訓練營調查掌握情況測試中，調查對象45人，100%完成測試，平均分達86.47分。經過分析，丟分環節主要在變量的運用上，學生對記憶部分整體掌握較好，但因起步學習階段，對知識點的掌握還不夠熟練，涉及實踐運用方面易出現偏差。
本次教學實踐活動，在學生初步學習python基本知識后進行編程體驗。因課堂時間有限，知識點學習主要讓學生通過教師提供的加油站資源進行，教師進行指導、適當檢測。此過程在小組長的配合下，非常好地提升了學生的信息意識、數字化學習能力，而在活動一、活動四中，將真實生活情境經過抽象形成算法流程圖最終轉為代碼的過程中，訓練了學生的計算思維，促進了學生核心素養的發展。
注：本文系廣東省中小學教師培訓中心專項科研項目2021年度課題“指向深度學習的STEAM項目式教學課例開發與實踐研究”（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
[3] 呂映. 語文學科的“大概念”：概念辨析、要義解讀與研究展望[J]. 語文建設， 2021（9）.
劉徽. 深度學習：圍繞大概念的教學[J]. 上海教育， 2018（18）.
李艷，孫丹，杜娟，魏雄鷹. 大概念視角下初中“人工智能基礎”單元設計及應用策略探索[J]. 現代遠距離教育，2021（4）.
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