面向核心素養(yǎng)的高中信息技術教學問題鏈設計

當前，在信息技術程序設計教學中，普遍存在重實踐、輕理論，重代碼、輕思維的現(xiàn)象，與新課標中要求學生能夠運用計算思維的方法對問題進行抽象建模、提取特征、構造算法、編制程序解決問題的目標相去甚遠。教師可以通過設計問題鏈的方式進行有效的課堂提問，引導學生深度思考，激發(fā)學生的高階思維和創(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，而是一個系統(tǒng)的認知過程?！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)展學生的學科思維?？墒悄壳暗母咧行畔⒓夹g課堂，教師普遍存在提問隨意性大、缺乏問題的整體設計、提問效率不高等問題。一節(jié)課中肯定會有多個問題，教師需要對這些問題進行整體設計，建立內在的邏輯結構，促進學生深度思考，這其實就產生了問題鏈。一、問題鏈是什么問題鏈是教師依據(jù)教學目標和教學內容，結合學生已有的知識和經驗，針對學生學習過程中可能出現(xiàn)的困惑，設計出一組有主題、有層次、相對獨立而又關聯(lián)的問題群。設計問題鏈的目的是通過環(huán)環(huán)相扣、層層遞進、螺旋上升的問題群，將問題與教學目標緊緊連在一起，讓學生明確學習方向、深入思考，在解決問題的過程中訓練思維能力，發(fā)展高階思維，培養(yǎng)其學科核心素養(yǎng)。依據(jù)《普通高中信息技術課程標準（2017年版2020年修訂）》中的“內容要求”和“學業(yè)要求”?！俺绦蛟O計基礎知識”單元要求能從生活實例出發(fā)，概述算法的概念與特征，運用恰當?shù)拿枋龇椒ê涂刂平Y構表示簡單算法;掌握一種程序設計語言的基本知識，通過解決實際問題，體驗程序設計的基本流程，掌握程序調試與運行的方法。本文將以“一個核心問題—幾個主要問題—多個遞進問題”三級問題序列為設計思路，設計“程序設計基礎知識”單元教學問題鏈，幫助學生建立合理的知識結構，了解順序結構、選擇結構和循環(huán)結構的特點，培養(yǎng)學生利用python程序設計語言解決實際問題的基本能力?！耙粋€核心問題”是指這個單元將圍繞哪個項目驅動問題開展活動，重心在單元整體設計。因為單元是教學的基本單位，學校的課程開發(fā)與課堂轉型必須從單元整體設計做起，基于學科核心素養(yǎng)的單元整體設計是一線教師的基本功。“幾個主要問題”是指在這個核心問題下，每節(jié)課的重難點問題，重心在課時具體規(guī)劃?！岸鄠€遞進問題”是指在幾個主要問題下，每節(jié)課通過哪些具體問題層層遞進去突破重難點，解決實際問題，重心在課堂的有效落實。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，當他聽到醫(yī)生說他的體溫達到102度時，非常擔心自己會死去，因為他得知人一般發(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。一個核心問題：如何解決溫度轉換實際問題？幾個主要問題：1.計算機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換問題？2.程序的循環(huán)結構有什么特點？如何利用python程序打印指定范圍的華氏、攝氏溫度對應表？3.程序的選擇結構又有什么特點？如何利用python程序打印醫(yī)務人員使用的指定范圍的華氏、攝氏溫度對應表？若輸入錯誤，需給予提示。4.綜合應用，如何計算天天向上的力量？多個遞進問題：1.計算機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換問題？（1）思考，如果讓你來幫助小男孩解決這個問題，你該如何做，第一步，第二步……總結解決問題的過程通常包括哪些階段。（2）類比學習，計算機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（“請輸入一個華氏溫度”），運行程序，會發(fā)生什么？為什么？（5）若將第二條語句改為：c=5*（f-32）//9，運行程序，會發(fā)生什么？為什么？（6）如何使用python編寫程序，計算并打印100、101、102和103所對應的攝氏溫度，結果保留2位小數(shù)。2.程序的循環(huán)結構有什么特點？如何利用python程序打印指定范圍的華氏、攝氏溫度對應表？（1）課前復習，上節(jié)課課堂練習中輸出語句%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）這個程序中，哪一個變量是循環(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.程序的選擇結構有什么特點？如何利用python程序打印醫(yī)務人員使用的指定范圍的華氏、攝氏溫度對應表？若輸入錯誤，需給予提示。（1）課前復習，如果輸入的下限a=101，上限b=0，結果會怎樣？（2）如何避免這樣的輸入錯誤，需要用到程序設計中的什么結構？（3）人體體溫計的合理范圍是華氏90度到110度（包含90和110），如何用python編寫程序打印醫(yī)務人員使用的指定范圍的華氏、攝氏溫度對應表，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，有些同學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次機會，程序怎么改，需要加什么結構的語句？（6）如何用python實現(xiàn)對高一某個男生體重指數(shù)等級的完整評定？即根據(jù)輸入的身高和體重值，顯示對應的等級：正常、低體重、超重或肥胖。4.綜合應用，如何計算天天向上的力量？（1）鍥而舍之，朽木不折;鍥而不舍，金石可鏤。一年365天，每天進步或退步1‰，嘗試編程計算一年累計進步和退步了多少？（2）如何使用算術運算符中的指數(shù)運算符、pow（

）內置函數(shù)、for循環(huán)等方法進行計算？（3）什么是算法？為什么要學習算法？（4）這個程序中，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？（6）有個科學猜想的節(jié)目內容：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行描述。三、設計單元評價體系信息技術課程評價方式主要有過程性評估和總結性評價。過程性評價側重于對學生學習過程進行評估，例如，在學習中表現(xiàn)出的小組合作能力、前期知識、信息意識、計算思維和信息社會責任感以及數(shù)字化學習與創(chuàng)新能力的強弱;總結性評估側重對學生學習結果的評估，內容指向本項目學業(yè)質量水平及學科核心素養(yǎng)水平目標的達成。單元過程性評估，如表1所示。表1單元過程性評估[項目評價表內容描述評價項目完成情況對問題能夠進行具體分析，具有較清晰明確的解決思路□5□4□3□2□1在問題的解決中，可以對任務進行分解□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合作學習情況組員具有強烈的學習熱情，能夠積極參與到小組項目活動中，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組員能夠對學習資源進行自主學習和合作學習□5□4□3□2□1在遇到問題時，組員可以共同商量，一起研究解決辦法□5□4□3□2□1]評價中的分數(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性評估，如學習單所示。學習單一、單選題1.人們利用計算機解決問題的基本過程（

）①編程調試②分析問題③設計方案④解決問題⑤提出問題A.②③⑤④①B.②③④⑤①C.②⑤①③④D.⑤②③①④2.在以下運算符中，優(yōu)先級最低的運算符（

）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）程序的運行結果是（

）A.245

B.1205

C.244

D.12045.以下有關算法的描述中，正確的是（

）A.算法是有關一個問題的計算方法B.算法只是概括解決問題的思路，具體步驟應該在編寫程序時完成C.算法必須在有限時間和有限空間內通過有限步驟完成D.因為算法由程序實現(xiàn)，所以設計算法時無須考慮計算機能否理解和執(zhí)行二、簡述題小明在自動售貨機選擇了一種價值5元的飲料，在收款口放入了10元，自動售貨機接受貨幣后，在商品出口給出了小明選擇的飲料，并返回5元。請嘗試畫出這個自動售貨機后臺算法執(zhí)行流程。水平1：能畫出簡單的順序結構流程，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，能夠用流程圖實現(xiàn)。水平3：在算法設計過程中加入自己的創(chuàng)意和設計，如對情境的判斷、童鎖的設置、紙幣的防偽等，并用流程圖實現(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。你要盡量使你的學生