智慧教育环境下高中信息技术大单元教学实践研究

摘 要：教育信息化能够促进智慧学校建设加速，发展学生核心素养，推动课堂教学变革。在新时代、新课标、新教材背景下，文章以教科版《初识数据与计算》单元为例，深度研究大单元教学的实施流程，结合智慧教育的内涵，提出实施路径：大单元教学实施前为学情分析，单元设计；大单元教学实施中为围绕项目，展开活动；大单元教学实施后为实践反思，提升素养。

关键词：智慧教育；大单元教学；项目学习；学科核心素养

基金项目：本文系2021年度安徽省教育科学研究立项项目“核心素养下高中信息技术大单元教学实践研究”（课题编号：JK21044）的研究成果。

作者简介：卢庆广（1983—），男，安徽省阜阳市阜南一中。

一、引言

以互联网、大数据、云计算等新兴信息科技为支撑，构建中小学智慧学习环境，旨在为学生搭建自主学习、协作探究以及合作研讨的学习平台，创设课堂教学变革的学习空间场所。发展学生核心素养重在培育新时代数字原住民把握世界变局的关键能力与必备品格［1］。新课标倡导以项目学习活动为载体，以融入学科大概念为抓手，以培育学科核心素养为目标，借助项目学习设计大单元教学，重塑课堂教学的育人生态，推动课堂教学变革，激发学生自主学习、协作探究以及合作研讨的内驱力［2］。

新一轮课程改革提出要培养“全面发展的人”，倡导在课程中融入智慧教育方法，借助数字化工具促进学生在项目学习活动中积极、主动地建构学科大概念核心知识结构框架，实现智慧学习。在新课标、新教材背景下，安徽省教科院借助优质课评选推进大单元教学。本文结合阜阳市高中信息技术大单元教学主题教研活动，以教育科学出版社信息技术必修1的第一单元《初识数据与计算》为例，展开智慧教育环境下高中信息技术大单元教学实践探索。

二、大单元教学实施前：学情分析，单元设计

大单元教学设计是以学科核心素养和学科大概念为统筹，借助项目学习活动，按照学生认知发展规律和核心知识逻辑体系逐渐建构的，能帮助学生跨学期、跨教材、跨课时搭建学科核心知识框架，能促进学生在项目学习活动中应用信息技术重新对学科核心素养和学科大概念进行整合与梳理。

（一）问卷调查，学情分析

在大单元教学实施前，课题组首先访谈个别高一新生，实地了解、记录学生在初中阶段信息科技学习情况，特别是对电子表格的操作应用能力，关于数据、信息、知识以及智慧概念的理解程度。由于访谈学生数有限，课题组在抽样访谈的基础上针对性地设计问卷调查，主要收集学生姓名、班级、身份证号码、性别、年龄、身高、体重、运动爱好、喜欢吃的食物等基础性数据。通过问卷调查，收集数据、整合信息，掌握高一学生的生活、学习以及身体健康的综合情况。

（二）借助项目，统筹单元

本单元共有两节内容：“我们身边的数据” 与 “数据的计算”。

本单元的学习目标：（1）理解数据、信息、知识以及智慧的相互关系；（2）体验数字化学习过程并学会选用恰当的数字化计算工具；（3）在参与项目学习活动过程中感受数字化学习工具和利用丰富网络资源的优势。

课题组利用问卷星分析学情，按照新课标提出的学习目标要求，根据教科版新教材《初识数据与计算》单元学习内容，结合高一学生生活、学习的数据信息，科学规划、合理设计“健康体检”项目学习活动，分3课时完成。第1课时是“数据 信息 知识 智慧”；第2课时是“身体健康指数的测量”；第3课时是“小数据与大智慧”。借助这一项目学习活动，将学科知识建构、技能培养训练与学科思维发展融入智慧教育环境下的课堂自主学习、科学探究以及协作交流研讨活动中，培养学生关注生活、学习，关心身体健康有关数据的信息意识。以分析数据、对比计算为基础，从体验数字化学习工具与网络资源的优势入手，提高学生的计算思维能力，培养学生创新思维与数字化学习能力，使学生理解保护数据隐私、数据安全以及信息责任的理念。围绕“健康体检”项目活动展开教学，将传统课堂教学中“教师的教”转变为智慧教育学习空间下“學生的学”，能够重塑高中信息技术课堂学习生态。

三、大单元教学实施中：围绕项目，展开活动

本单元教学设计的关键是以大项目为统筹，围绕项目学习展开教学活动，按照学生学习认知规律，从学生身边的生活、学习小数据入手，引导学生逐层递进，深入探究身体健康指数，根据科学探究生成的研究报告，思考小数据的内涵与价值，从而提升学生信息素养。

（一）“数据 信息 知识 智慧”——体验生活，厘清概念

围绕“健康体检”项目学习活动，课题组成员王芳老师从学生“早餐吃什么”话题谈起。学生积极回答，自己会吃包子、油条、稀饭、豆浆、卷馍、鸡蛋、各种水果等，这就是学生最熟悉的信息，也是学生最感兴趣的生活话题。

在学生积极谈论各自早餐种类的氛围中，王芳老师深入引导学生思考：早餐吃什么才能够更好地补充身体营养呢？把学生谈论的吃早餐话题推向高潮。在学生激烈讨论中，王芳老师引导学生阅读导学案文本，这时学生发现各种食物的卡路里不同，得出早餐吃肉、鸡蛋、牛奶等热量值高的食物好像不觉得饿的结论，但又产生“为什么我们还要吃水果、蔬菜以及豆制品”等新问题。学生在共同研讨中逐渐明白荤素搭配饮食更健康，而食物的多元化更利于身体发育。

在研讨活动快结束时，王芳老师再次提问：“关于数据、信息、知识、智慧，你是怎样理解的？”通过思考早餐吃什么、怎样荤素搭配吃、如何保持健康饮食等问题，学生在阅读导学案和交流研讨中梳理了数据、信息、知识以及智慧之间的关系，厘清了概念的本质。数据是对现实世界客观事物的符号记录，是基础，是源头；信息是经过加工处理的、具有意义的数据，初步对原始数据记录进行了抽象与概括；知识是人们运用大脑对获取或积累的抽象信息进行系统化地提炼、研究和分析的结果，能够精确地反映事物的本质，是人们长期总结生活与学习经验的方法与原理；智慧是人们为了达到预定目标而运用知识解决复杂情境下劣构问题的创新思维能力。数据、信息、知识和智慧是逐渐递进的学科概念。首先厘清数据内涵，抽象信息；其次挖掘数据信息之间的逻辑关联，发现内在价值就是知识；再次理解将知识原理与法则应用在现实世界中解决实际问题就是智慧；最后科学地分析现实世界记录数据、抽象信息以及学科知识之间的内在逻辑关系而形成学科核心素养。

（二）“身体健康指数的测量”——动手实践，学习技术

健康饮食是中学生快乐成长的基石，那么，怎样保持身体健康，怎样衡量中学生身体健康指数？课题组成员张宏亮老师在活动前准备了两个电子秤、两把卷尺，而后以幽默的语言，通过不记名的方式让学生在纸条上写下自己的身高、体重、性别等基础数据，并帮助小部分不清楚自己身高、体重的学生现场测量，最后借助数字化学习工具将收集到的数据展示在白板上，从以下的三种计算方式入手开展教学活动。

1.手工计算

张宏亮老师引导学生继续阅读导学案，并提出问题：“你知道身体健康指数（BMI）怎样计算吗？身体健康指数（BMI）怎么才算好呢？”学生利用网络资源查询BMI计算公式，明确BMI值的正常范围。此时，张宏亮老师再引导学生手工计算自己的BMI值。

2.电子表格计算

随着科学探究活动的深入，张宏亮老师要求各小组长把本小组同学的BMI值按照大小排序并上报，并让学生打开问卷星的相关链接，在规定时间内填写自己的姓名、性别、身份证号码、班级、身高、体重、饮食、运动爱好等基础性数据。匹配函数的引入对于学生处理数据意义重大，基于此，在问卷星收集完基础性数据后，张宏亮老师导出基础性数据，将电子表格发给全体同学，要求学生尝试应用电子表格处理数据，熟悉数据的计算、数据的排序、数据的筛选等基本操作技能，并提出思考问题：这次问卷星收集的基础性数据是本班同学的，如果要收集全校同学的数据该怎么处理呢？怎样知道哪些同学没有填报数据信息呢？

3.编程计算

在学生整理好本班的身体健康指数（BMI）数据后，张宏亮老师再次提出新问题：根据学校体质测量的需要，对于全校高一、高二、高三年级同学的基础数据，我们应如何计算并形成报表呢？如何按照各班同学的身体健康指数形成各自班级的健康报告呢？在学生思考过后，张宏亮老师示范小程序的操作方式，激发学生学习编程计算的兴趣。

通过以上三个计算方式的选择实践，学生明白了三种计算方式并没有优劣之分，而需要根据实际问题来选择。手工计算灵活，适用于日常生活学习，是不可缺少的数学思维品质，也是学习的基础和关键；电子表格计算更适用于解决数据量多和个性化操作的问题，是数字化时代中学生必备的信息素养；编制小程序进行数据计算，可以有效培养学生的高阶计算思维。

（三）“小数据与大智慧”——研讨报告，领悟智慧

各班“健康体检”报告单已生成，课题组成员代玲玲老师引导学生分析自己的健康体检情况，从宏观上把控自己的身体健康情况，并提示学生：“要想进一步深入关注身体健康情况，我们可以去医院进一步做健康体检。”而后拿出自己在县医院健康体检的一份化验单，要求学生根据化验单上的内容，谈一谈其中的数据、信息、知识以及智慧。学生经过讨论之后，得出結论：化验单上“数字”显示就是数据，化验单每一行的“名称+数字”就是信息，“名称+数字+上下箭头”显示的就是知识。但对于其中的“智慧”，学生们却疑惑不解。代玲玲老师再以问题引导：“同学们，你们拿到这张化验单后，可以当‘医生看病吗？”学生纷纷回答不能。由此，代玲玲老师指出其中的“智慧”因素——医生结合化验单的数据，通过引导病人锻炼身体、注意休息、科学饮食、药物治疗等综合性理疗方法帮助病人康复身体。由此使学生领悟从数据、信息、知识思考身体健康小数据的本质的智慧。

四、大单元教学实施后：实践反思，提升素养

智慧教育环境下的高中信息技术大单元教学设计在科学规划、统筹协调、集体备课、精准研讨的基础上，需要兼备课堂教学的深度、高度、难度以及广度。因此，在大单元教学实施后，教师需要从以下两个方面进行实践反思，提升素养。

（一）选择项目，贴近生活

课题组在构思设计《初识数据与计算》大单元教学方案时，围绕“健康体检”项目展开了学习活动实践探索。首先，“健康体检”是学生在生活与学习中最熟悉的话题，易激发学生学习的积极性和主动性；其次，采用手工计算、电子表格计算以及编程计算是从学生最熟悉的数学计算方式入手，能在改变数据量的同时，引导学生改变计算方式，从易到难逐渐过渡到课堂教学的算法思维；再次，采用支架式学习模式，层层递进、螺旋上升，折射出课题组对DIKW（数据、信息、知识、智慧）模型的学科核心知识结构逻辑关系框架的建构过程与学科思维本质内涵的挖掘实践探索；最后，教师引导学生借助数字化学习工具与数字资源主动开展项目学习活动，能使其通过实践体验、科学探索积极高效地建构学科核心知识框架结构，提升学科核心素养。

课堂教学项目的选取从生活学习入手，采用递进螺旋上升学习方式，培养学生学科核心素养。

（二）统筹单元，项目学习

高中信息技术大单元课堂教学中，教师能借助大项目融合新课程标准学习内容与学业质量要求，统筹好单元课时分配。首先，教师要研究新课程标准《初识数据与计算》模块中关于“数据与信息”内容要求。该要求主要针对数据与信息及其特征、数据编码和数字化学习工具等学习内容。其次，教师选择项目要考虑内容承载性和学习递进性，并且要根据项目学习的各要素统筹设计好大项目内容以及对项目进行分解学习的活动。最后，高中信息技术大单元课堂教学由以传授学科知识与操作技能训练为主的传统课堂教学，转变为以“学生的学”为中心的数字化学习工具实践探索，能在数字化学习工具应用过程中培养学生数字化创新思维和创造设计思维，进而在实践反思中培养学生学科核心素养。

智慧教育环境下的高中信息技术大单元教学不仅要关注学生在数字化时代对新兴信息科技的学习与探索，更要关注引导学生思考如何运用身边的信息科技改善生活。

［参考文献］

祝智庭.智慧教育引领未来学校教育创变［J］.基础教育，2021，18（2）：5-20.

孙重阳，孙德志，刘国康.单元教学设计：学科核心素养落地的有效途径［J］.江苏教育，2018（51）：52-54.