面向核心素養(yǎng)的高中信息技術(shù)教學(xué)問題鏈設(shè)計(jì)

當(dāng)前，在信息技術(shù)程序設(shè)計(jì)教學(xué)中，普遍存在重實(shí)踐、輕理論，重代碼、輕思維的現(xiàn)象，與新課標(biāo)中要求學(xué)生能夠運(yùn)用計(jì)算思維的方法對問題進(jìn)行抽象建模、提取特征、構(gòu)造算法、編制程序解決問題的目標(biāo)相去甚遠(yuǎn)。教師可以通過設(shè)計(jì)問題鏈的方式進(jìn)行有效的課堂提問，引導(dǎo)學(xué)生深度思考，激發(fā)學(xué)生的高階思維和創(chuàng)造性思維。思維總是從提問開始的，思維的培養(yǎng)并非一蹴而就，而是一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)知過程?！吧茊枴笔且环N能力，只有“善問”才會有輕松愉快的課堂氛圍，才會發(fā)展學(xué)生的學(xué)科思維?？墒悄壳暗母咧行畔⒓夹g(shù)課堂，教師普遍存在提問隨意性大、缺乏問題的整體設(shè)計(jì)、提問效率不高等問題。一節(jié)課中肯定會有多個(gè)問題，教師需要對這些問題進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，建立內(nèi)在的邏輯結(jié)構(gòu)，促進(jìn)學(xué)生深度思考，這其實(shí)就產(chǎn)生了問題鏈。一、問題鏈?zhǔn)鞘裁磫栴}鏈?zhǔn)墙處熞罁?jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合學(xué)生已有的知識和經(jīng)驗(yàn)，針對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中可能出現(xiàn)的困惑，設(shè)計(jì)出一組有主題、有層次、相對獨(dú)立而又關(guān)聯(lián)的問題群。設(shè)計(jì)問題鏈的目的是通過環(huán)環(huán)相扣、層層遞進(jìn)、螺旋上升的問題群，將問題與教學(xué)目標(biāo)緊緊連在一起，讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)方向、深入思考，在解決問題的過程中訓(xùn)練思維能力，發(fā)展高階思維，培養(yǎng)其學(xué)科核心素養(yǎng)。依據(jù)《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中的“內(nèi)容要求”和“學(xué)業(yè)要求”?！俺绦蛟O(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識”單元要求能從生活實(shí)例出發(fā)，概述算法的概念與特征，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)拿枋龇椒ê涂刂平Y(jié)構(gòu)表示簡單算法;掌握一種程序設(shè)計(jì)語言的基本知識，通過解決實(shí)際問題，體驗(yàn)程序設(shè)計(jì)的基本流程，掌握程序調(diào)試與運(yùn)行的方法。本文將以“一個(gè)核心問題—幾個(gè)主要問題—多個(gè)遞進(jìn)問題”三級問題序列為設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識”單元教學(xué)問題鏈，幫助學(xué)生建立合理的知識結(jié)構(gòu)，了解順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生利用python程序設(shè)計(jì)語言解決實(shí)際問題的基本能力。“一個(gè)核心問題”是指這個(gè)單元將圍繞哪個(gè)項(xiàng)目驅(qū)動問題開展活動，重心在單元整體設(shè)計(jì)。因?yàn)閱卧墙虒W(xué)的基本單位，學(xué)校的課程開發(fā)與課堂轉(zhuǎn)型必須從單元整體設(shè)計(jì)做起，基于學(xué)科核心素養(yǎng)的單元整體設(shè)計(jì)是一線教師的基本功?！皫讉€(gè)主要問題”是指在這個(gè)核心問題下，每節(jié)課的重難點(diǎn)問題，重心在課時(shí)具體規(guī)劃。“多個(gè)遞進(jìn)問題”是指在幾個(gè)主要問題下，每節(jié)課通過哪些具體問題層層遞進(jìn)去突破重難點(diǎn)，解決實(shí)際問題，重心在課堂的有效落實(shí)。二、《一天的等待》案例呈現(xiàn)問題來源于海明威的小說《一天的等待》，小主人公是一位九歲的男孩，當(dāng)他聽到醫(yī)生說他的體溫達(dá)到102度時(shí)，非常擔(dān)心自己會死去，因?yàn)樗弥艘话惆l(fā)燒到40度就要活不成了。這是怎么回事呢？問題原因是小男孩不了解華氏和攝氏溫度的換算方法，誤以為自己快要發(fā)燒燒“死”了。小說形象、具體、細(xì)致地刻畫了在一天的等待死亡過程中，小男孩所表現(xiàn)出來的不畏死神的勇氣。一個(gè)核心問題：如何解決溫度轉(zhuǎn)換實(shí)際問題？幾個(gè)主要問題：1.計(jì)算機(jī)解決問題的一般過程是什么？如何利用python程序解決小男孩的溫度轉(zhuǎn)換問題？2.程序的循環(huán)結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)？如何利用python程序打印指定范圍的華氏、攝氏溫度對應(yīng)表？3.程序的選擇結(jié)構(gòu)又有什么特點(diǎn)？如何利用python程序打印醫(yī)務(wù)人員使用的指定范圍的華氏、攝氏溫度對應(yīng)表？若輸入錯(cuò)誤，需給予提示。4.綜合應(yīng)用，如何計(jì)算天天向上的力量？多個(gè)遞進(jìn)問題：1.計(jì)算機(jī)解決問題的一般過程是什么？如何利用python程序解決小男孩的溫度轉(zhuǎn)換問題？（1）思考，如果讓你來幫助小男孩解決這個(gè)問題，你該如何做，第一步，第二步……總結(jié)解決問題的過程通常包括哪些階段。（2）類比學(xué)習(xí)，計(jì)算機(jī)解決問題的一般過程是什么？（3）如何用python編寫程序，幫助小男孩解決問題？（4）若將第一條語句改為：f=input（“請輸入一個(gè)華氏溫度”），運(yùn)行程序，會發(fā)生什么？為什么？（5）若將第二條語句改為：c=5*（f-32）//9，運(yùn)行程序，會發(fā)生什么？為什么？（6）如何使用python編寫程序，計(jì)算并打印100、101、102和103所對應(yīng)的攝氏溫度，結(jié)果保留2位小數(shù)。2.程序的循環(huán)結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)？如何利用python程序打印指定范圍的華氏、攝氏溫度對應(yīng)表？（1）課前復(fù)習(xí)，上節(jié)課課堂練習(xí)中輸出語句%8.0f，%10.2f是什么意思？程序中哪幾行代碼是重復(fù)編寫，有更簡便的方法嗎？（2）如何用python編寫程序打印指定范圍的華氏、攝氏溫度對應(yīng)表？間隔為10，其中下限和上限由用戶輸入。（3）為什么下限和上限一般都是由用戶自己輸入，好處在哪里？（4）這個(gè)程序中，哪一個(gè)變量是循環(huán)控制變量？它的初值、終值是多少？它是如何有規(guī)律地變化的？循環(huán)做了多少次？（5）這個(gè)程序中，for循環(huán)的循環(huán)體里有幾行代碼？靠什么來區(qū)分？（6）如何用python編寫程序打印九九乘法表？3.程序的選擇結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)？如何利用python程序打印醫(yī)務(wù)人員使用的指定范圍的華氏、攝氏溫度對應(yīng)表？若輸入錯(cuò)誤，需給予提示。（1）課前復(fù)習(xí)，如果輸入的下限a=101，上限b=0，結(jié)果會怎樣？（2）如何避免這樣的輸入錯(cuò)誤，需要用到程序設(shè)計(jì)中的什么結(jié)構(gòu)？（3）人體體溫計(jì)的合理范圍是華氏90度到110度（包含90和110），如何用python編寫程序打印醫(yī)務(wù)人員使用的指定范圍的華氏、攝氏溫度對應(yīng)表，間隔為1。若輸入的上下限超出人體體溫合理范圍，則給予提示。（4）在編寫程序時(shí)，有些同學(xué)寫的判斷條件不太一樣，這兩種判斷條件都對嗎？（5）如果輸入3次機(jī)會，程序怎么改，需要加什么結(jié)構(gòu)的語句？（6）如何用python實(shí)現(xiàn)對高一某個(gè)男生體重指數(shù)等級的完整評定？即根據(jù)輸入的身高和體重值，顯示對應(yīng)的等級：正常、低體重、超重或肥胖。4.綜合應(yīng)用，如何計(jì)算天天向上的力量？（1）鍥而舍之，朽木不折;鍥而不舍，金石可鏤。一年365天，每天進(jìn)步或退步1‰，嘗試編程計(jì)算一年累計(jì)進(jìn)步和退步了多少？（2）如何使用算術(shù)運(yùn)算符中的指數(shù)運(yùn)算符、pow（

）內(nèi)置函數(shù)、for循環(huán)等方法進(jìn)行計(jì)算？（3）什么是算法？為什么要學(xué)習(xí)算法？（4）這個(gè)程序中，哪些地方體現(xiàn)了算法的有窮性、確定性、輸入、輸出和可行性這些算法特征？（5）常用算法的描述方法有哪些，各自又有什么優(yōu)缺點(diǎn)？（6）有個(gè)科學(xué)猜想的節(jié)目內(nèi)容：如果有一張足夠大的紙，其厚度為0.1毫米，對折一次紙的厚度增加1倍。假設(shè)這張紙連續(xù)對折始終是可能的，對折多少次后，紙的厚度可以超過珠穆朗瑪峰的高度（8844.43米）？嘗試選用一種方法對該問題進(jìn)行描述。三、設(shè)計(jì)單元評價(jià)體系信息技術(shù)課程評價(jià)方式主要有過程性評估和總結(jié)性評價(jià)。過程性評價(jià)側(cè)重于對學(xué)生學(xué)習(xí)過程進(jìn)行評估，例如，在學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出的小組合作能力、前期知識、信息意識、計(jì)算思維和信息社會責(zé)任感以及數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力的強(qiáng)弱;總結(jié)性評估側(cè)重對學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的評估，內(nèi)容指向本項(xiàng)目學(xué)業(yè)質(zhì)量水平及學(xué)科核心素養(yǎng)水平目標(biāo)的達(dá)成。單元過程性評估，如表1所示。表1單元過程性評估[項(xiàng)目評價(jià)表內(nèi)容描述評價(jià)項(xiàng)目完成情況對問題能夠進(jìn)行具體分析，具有較清晰明確的解決思路□5□4□3□2□1在問題的解決中，可以對任務(wù)進(jìn)行分解□5□4□3□2□1算法的描述中，流程圖清晰、完整□5□4□3□2□1最終的算法是正確、可執(zhí)行的□5□4□3□2□1合作學(xué)習(xí)情況組員具有強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)熱情，能夠積極參與到小組項(xiàng)目活動中，活動過程井然有序□5□4□3□2□1在問題解決過程中，小組成員有明確的分工，有充分的交流和分享，協(xié)作效率高□5□4□3□2□1組員能夠?qū)W(xué)習(xí)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)□5□4□3□2□1在遇到問題時(shí)，組員可以共同商量，一起研究解決辦法□5□4□3□2□1]評價(jià)中的分?jǐn)?shù)針對前面的描述，非常符合，5分;比較符合，4分;一般，3分;比較不符合，2分;非常不符合，1分?？偨Y(jié)性評估，如學(xué)習(xí)單所示。學(xué)習(xí)單一、單選題1.人們利用計(jì)算機(jī)解決問題的基本過程（

）①編程調(diào)試②分析問題③設(shè)計(jì)方案④解決問題⑤提出問題A.②③⑤④①B.②③④⑤①C.②⑤①③④D.⑤②③①④2.在以下運(yùn)算符中，優(yōu)先級最低的運(yùn)算符（

）A.*B.！C.+D.=3.以下變量名合理的是（

）A.9aB.a-1C.VallD._a*4.有以下程序段：sum=1foriinrange（1，5）sum=sum*iprint（sum，i）程序的運(yùn)行結(jié)果是（

）A.245

B.1205

C.244

D.12045.以下有關(guān)算法的描述中，正確的是（

）A.算法是有關(guān)一個(gè)問題的計(jì)算方法B.算法只是概括解決問題的思路，具體步驟應(yīng)該在編寫程序時(shí)完成C.算法必須在有限時(shí)間和有限空間內(nèi)通過有限步驟完成D.因?yàn)樗惴ㄓ沙绦驅(qū)崿F(xiàn)，所以設(shè)計(jì)算法時(shí)無須考慮計(jì)算機(jī)能否理解和執(zhí)行二、簡述題小明在自動售貨機(jī)選擇了一種價(jià)值5元的飲料，在收款口放入了10元，自動售貨機(jī)接受貨幣后，在商品出口給出了小明選擇的飲料，并返回5元。請嘗試畫出這個(gè)自動售貨機(jī)后臺算法執(zhí)行流程。水平1：能畫出簡單的順序結(jié)構(gòu)流程，即選擇物品—給錢—出商品。水平2：能夠加入對金額的判斷和找錢的過程，能夠用流程圖實(shí)現(xiàn)。水平3：在算法設(shè)計(jì)過程中加入自己的創(chuàng)意和設(shè)計(jì)，如對情境的判斷、童鎖的設(shè)置、紙幣的防偽等，并用流程圖實(shí)現(xiàn)。四、思考與展望教育家蘇霍姆林斯基說：“獲取知識——這就意味著發(fā)現(xiàn)真理，解答疑問。你要盡量使你的學(xué)生