面向学科核心素养的高中信息技术教学实践

闵慜

高中信息技术新教材的编程和算法教学注重培养学生的计算思维，强调让学生从生活出发，利用所学编程知识来解决生活中的实际问题。因此，教师在创设教学任务时，需考虑学生认知的实际情况，创设情境，引发学生兴趣，从生活数据出发，注重任务与任务之间的联系与拓展，引导学生主动思考，不断分析探究，进一步优化学生计算思维，创设高效课堂教学模式。下面，笔者以教科版信息技术必修1《数据与计算》中的《周而复始的循环》一课为例，从生活中的数据出发，优化课本中的项目案例，探究课堂项目式案例布局与设计，探寻学生信息技术学科素养的培养。

● 分析探究生活数据，优化项目案例设计

在《周而复始的循环》这节课中，如何通过典型的项目式案例让学生体验Python语言中循环的意义以及两种循环结构的区别，从而使学生在面对不同实际问题时选择合适的编程语言结构体系，是需要突破的一个难点。怎样既能吸引学生的兴趣，引发学生对同一种项目不同问题的思考与总结，又能更好地融合信息技术学科素养呢？笔者认为，课堂项目式地引入案例尤为重要。

在计算机程序中，某些代码的反复执行称为循环。Python中既有重复一定次数的计数循环，也有重复到某种情况结束的条件循环。本节课主要围绕“别小看循环的魅力”项目展开学习，分成子项目一“别小看一张纸的高度”和子项目二“别小看0.01的作用”。两个项目的案例均来源于学生能接触到的生活案例。子项目一主要通过不断折纸的方式，探究能达到怎样的高度;子项目二主要以网络中的鸡汤公式1.01365=37.8和0.99365=0.03为基础进行变式，探究人的成长依据网红公式的计算方式，多久能达到梦想的高度。

笔者通过子项目一帮助学生复习for循环，并设立条件，引入while循环的使用。问题如下：假设现有一张白纸的厚度大约是0.1毫米，对折一次，厚度变为0.2毫米，再对折一次，厚度变为0.4毫米……每对折一次，其厚度均变为对折前的2倍。假设这张纸有足够大，可对折任意次，那么把它折叠20次，求出折叠20次后的厚度h（米）。学生利用Python中for循环的语法结构求出厚度后，教师再提出疑问：折叠多少次，纸的厚度能超过珠穆朗玛峰的高程？学生已有的知识无法解决该问题，因此笔者自然引入新的知识要点——while循环语句的语法结构，学生获得新知后再进一步解决项目问题。

项目中设立对立的条件让学生思考新旧知识的联系与异同，同时扩充生活中的实时数据，让学生进一步感受利用编程语句解决实际生活问题的过程，初步融入信息技术核心素养的培养。

● 总结提炼，突破编程语言难点

本节课中，通过子项目一突破了区分计数循环和条件循环的不同之处，学生对两种循环的使用及程序编写有了一定认知，但仍停留于教师引导下的被动思维与被动的程序编写。如何更好地引导学生运用新知解决新的问题，从而实现新知识的迁移？项目案例的设计需要提升难度，同时又要与子项目一的思维方式有一定的联系，在联系的基础上进行拓展，进一步促进学生的思维迁移，强化编程语言的难点内容。

基于此，本节课中引入了子项目二“别小看0.01的作用”。该项目中以网络中的鸡汤公式1.01365=37.8和0.99365=0.03为基础进行变式，把学生分成100组和0.01组，分别利用Python程序去探究，按照网络中的鸡汤公式的计算方法：如果你每天比原来多做一点点（+0.01），每天以原来的1.01倍成长，多久之后，你就达到你原来水平的100倍？（100组研究内容）如果你每天比原来少做一点点（-0.01），每天以原来的0.99倍成长，多久之后，你达到了原来水平的0.01？（0.01组研究内容）

笔者与学生共同总结提炼出了项目中的核心要素：①判断循环执行的条件是什么？②重复执行的语句又是什么？学生在新知学习的基础上进一步思考如何将新知进行迁移，融合新知难点，解决新项目中的相关问题。例如，100组要解决如何通过Python语句实现“達到原来水平的100倍”“每天以原来的1.01倍成长”“天数增加”？0.01组要解决如何通过Python语句实现“达到原来水平的0.01”“每天以原来的0.99倍成长”“天数增加”？看似两组内容相似，其实不然。对比两组程序语句，学生要思考增长与负增长对应的编程语句和运算符号的正确使用，需要在总结中合理迁移，突破编程语言难点。

● 融合升华，拓展学生计算思维

Python编程语言的使用能帮助学生更好地进行数据的计算，但在计算的过程中，需要学生对现实生活中的项目数据进行论证，辨别数据的真伪，这也是学生计算思维的体现。本节课中，在学生解决子项目二的基础上，教师结合100组和0.01组的编程语句，升华提炼，优化成一个小程序，让学生输入每天努力或退步的因素以及梦想达到的倍数，程序系统给出答案：多少天后能达到梦想的高度。让学生测试运行程序，同时让学生思考：人的努力或成长用这种计算方式是否可行？学生通过测试发现，指数级别的成长速度是不可取的。网络中的鸡汤公式只能是表面上的激励，通过程序语句深思推敲后，可能就会漏洞百出。教师给出案例，让学生进一步思考：1.01365=37.8，1.02365=1377.4和0.01*365=3.65，0.02*365=7.3两组计算方式，让学生发现计算的方式不一样，编写程序的算法不一样，得到的结果往往是千差万别的。当然，不论是累乘指数级的上升还是累加一点一滴的进步，它都是人不断进步、积少成多的综合体现。

笔者设计子项目二的目的，不仅是让学生掌握while循环的基本使用，更是让学生体验循环结构的魅力。每天积累一点点，日积月累，就能有不一样的收获，这是人生的阅历，也是循环带给学生的启示。编程不仅是更好地实现计算，更要注重算法的设计以及算法在实际生活中的真实运用，这也是信息技术核心素养的体现。

本节课是基于循环结构课例的尝试，通过优化课本中的项目案例帮助学生更好地感受Python编程语句中循环的意义及使用方法，同时希望通过案例的设计及优化，进一步帮助学生感受发掘生活数据的魅力，更好地培养学生的信息技术素养。在信息技术教学中，教师应结合项目案例带领学生激发学习的主动性，主动地对知识进行深入挖掘，引导学生独立思考。项目任务的设计要结合学生的认知能力，合理制订学习目标，合理设计每个项目的意义，确保项目内容的趣味性和深刻性，让学生掌握知识内涵，使其能够自主学习，提升计算思维能力。