陜西省教育科學(xué)研究院 白 珍

信息技術(shù)教學(xué)中微課的設(shè)計(jì)與運(yùn)用

陜西省教育科學(xué)研究院 白 珍

“數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新”要求學(xué)生“運(yùn)用數(shù)字化學(xué)習(xí)工具開(kāi)展自主學(xué)習(xí)、協(xié)同工作與知識(shí)分享，適應(yīng)數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，養(yǎng)成創(chuàng)新的習(xí)慣”。微課是一種典型的“數(shù)字化學(xué)習(xí)工具”，它為培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)提供了具體、可行的方法和技術(shù)。

微課 是一種新的教學(xué)形態(tài)

所謂微課是一種適用于網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備的數(shù)字化學(xué)習(xí)形式，它以學(xué)生為主體，以不超過(guò)8分鐘的微視頻為載體，引導(dǎo)學(xué)生在獨(dú)立思考和自主探究中培養(yǎng)理論基礎(chǔ)、技術(shù)方法和遷移能力，促進(jìn)思維品質(zhì)的發(fā)展。

當(dāng)前，越來(lái)越多的教師開(kāi)始利用微課進(jìn)行教學(xué)，但許多人只是把微課當(dāng)作一種信息呈現(xiàn)工具，把本該由自己親口講解或操作演示的教學(xué)內(nèi)容，原封不動(dòng)地改由微課來(lái)承擔(dān)，名義上是讓學(xué)生“自主學(xué)習(xí)”，實(shí)際上是教師在“給概念、給操作、給結(jié)果”。這種“新瓶裝舊酒”的灌輸式教學(xué)方法，必然放大了微課的兩個(gè)天然缺陷：知識(shí)的碎片化和教學(xué)方法的缺失。知識(shí)的碎片化會(huì)割裂基礎(chǔ)知識(shí)之間的相互聯(lián)系和相互作用，影響學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)思想方法的整體認(rèn)知；教學(xué)方法的缺失會(huì)造成“填鴨式”教學(xué)后果，導(dǎo)致學(xué)生思考意識(shí)的淡漠和創(chuàng)造能力的退化，不利于思維品質(zhì)的發(fā)展。

微課 的設(shè)計(jì)要義

信息技術(shù)教學(xué)中的微課設(shè)計(jì)，要著重考慮知識(shí)的連續(xù)性和完整性，以及學(xué)生學(xué)科思維方法的形成。

（一）知識(shí)的連續(xù)性和完整性

設(shè)計(jì)微課時(shí)，既要考慮教學(xué)內(nèi)容的相對(duì)獨(dú)立性，又要將松散的知識(shí)連接成一個(gè)整體，體現(xiàn)課程本質(zhì)和核心概念，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中逐漸建立和完善知識(shí)體系。

在信息技術(shù)課程中，一個(gè)教學(xué)單元包含著多個(gè)不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容，這些內(nèi)容之間存在著知識(shí)遞進(jìn)、概念沿用、邏輯關(guān)聯(lián)和技術(shù)依賴。例如：“信息數(shù)字化”單元由“圖像數(shù)字化”“聲音數(shù)字化”和“影像數(shù)字化”等內(nèi)容組成，這些內(nèi)容的數(shù)字化方法雖然各不相同，但都基于采樣、量化和編碼的技術(shù)原理。因此，采樣、量化和編碼應(yīng)是本單元的核心。設(shè)計(jì)微課時(shí)，要把采樣、量化和編碼作為最本質(zhì)、最關(guān)鍵的學(xué)習(xí)主線貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，讓學(xué)生通過(guò)對(duì)圖像、聲音和影像等數(shù)字化過(guò)程的分析和比較，明確采樣頻率、量化位數(shù)等參數(shù)的意義，知道不同編碼算法的效果和用途，構(gòu)建連續(xù)、完整、清楚的知識(shí)框架。

知識(shí)的連續(xù)性和完整性并不僅限于信息技術(shù)課本身，還可以是其他學(xué)科的沿用。在程序設(shè)計(jì)單元，如果直接給出行列式的計(jì)算公式，放棄數(shù)學(xué)講解，學(xué)生就不會(huì)了解公式的由來(lái)及意義，只能“照葫蘆畫(huà)瓢”把數(shù)學(xué)公式改寫(xiě)成程序表達(dá)式。這種機(jī)械、刻板、割斷知識(shí)連接的學(xué)習(xí)方式，不利于學(xué)生深刻理解算法思想和程序設(shè)計(jì)方法。如果利用數(shù)學(xué)推演，給出行列式計(jì)算公式的推導(dǎo)過(guò)程，雖然會(huì)增加微課的長(zhǎng)度，但保持了知識(shí)的連續(xù)性和完整性，學(xué)生不但可以理解行列式的計(jì)算理論，同時(shí)也明確了數(shù)學(xué)與算法的區(qū)別和聯(lián)系，學(xué)會(huì)如何將數(shù)學(xué)思維轉(zhuǎn)換成算法思維。同樣，還可以將語(yǔ)文課的“概括中心思想”“劃分段落”等文章分析方法，沿用到PPT演示文稿的教學(xué)中，作為“PPT文字提煉”的基礎(chǔ)知識(shí)和基本方法。

（二）學(xué)科思維方法的形成

學(xué)科思維方法的形成是信息技術(shù)教學(xué)的重要目標(biāo)，而這一點(diǎn)恰恰是微課的弱項(xiàng)，因此，要采用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法來(lái)進(jìn)行彌補(bǔ)。

案例1：運(yùn)用“問(wèn)題型”微課激活學(xué)生思維

圖1是講述數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)與智慧概念的微課中的一幅畫(huà)面。這種形式的微課，只是對(duì)概念的淺顯解釋和說(shuō)明，沒(méi)有清楚地揭示數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)、智慧之間的深層關(guān)系，缺少與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系，不具備探究和思考的意義。因此，這樣的微課只能讓學(xué)生被動(dòng)地觀看和記憶，不是真正的學(xué)習(xí)。

圖1 講解形式的微課

一個(gè)好的微課設(shè)計(jì)應(yīng)由一串有情景、有意義、有價(jià)值的問(wèn)題構(gòu)成。解決問(wèn)題的過(guò)程就是思維活動(dòng)的過(guò)程，而問(wèn)題的難點(diǎn)恰恰是思維的激活點(diǎn)。上述內(nèi)容可以設(shè)計(jì)成“問(wèn)題型”微課，引導(dǎo)學(xué)生深入思考：為什么數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)與智慧是這樣一種排列順序？它們?cè)诂F(xiàn)實(shí)社會(huì)中以怎樣的形式存在？它們之間是如何轉(zhuǎn)化的？對(duì)我們的學(xué)習(xí)和生活有什么影響？

由于微課以微視頻為載體，沒(méi)有交互功能，所以“問(wèn)題型”微課可以設(shè)計(jì)成如下形式。其中，“展示”是創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景；“提問(wèn)”用于引導(dǎo)學(xué)生思考；“答案”供學(xué)生驗(yàn)證思考結(jié)果；“概括”則是知識(shí)歸納。

1.展示：1485，2.1，12.7，57.6，3321，18%，4%，21%，19%，161%。

提問(wèn)：觀察這些數(shù)據(jù)，你能發(fā)現(xiàn)或得到些什么？

答案：只是些孤立、無(wú)序的數(shù)字，沒(méi)有實(shí)際意義，不能從中發(fā)現(xiàn)或得到什么。

概括：數(shù)據(jù)是原始現(xiàn)象的符號(hào)記錄，是沒(méi)有經(jīng)過(guò)加工的原始材料，是信息的載體，是計(jì)算工具識(shí)別、存儲(chǔ)加工的對(duì)象。

2.展示：表1是一種方便面外包裝上的數(shù)據(jù)。

表1 方便面營(yíng)養(yǎng)成分

提問(wèn)：再觀察這些數(shù)據(jù)，你能發(fā)現(xiàn)什么？

答案：這是方便面的營(yíng)養(yǎng)成分表，其中的數(shù)據(jù)是各種營(yíng)養(yǎng)成分的含量。

概括：根據(jù)某種目的，按照一定形式和方法處理數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)具有實(shí)際意義，彼此間形成聯(lián)系，就構(gòu)成了信息。表1就是由各種數(shù)據(jù)構(gòu)成的方便面營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)信息。

3.提問(wèn)：分析上表信息，你認(rèn)為方便面的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)是否均衡？

答案：從營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)看，方便面的主要成分是碳水化合物和脂肪，對(duì)人體是有益的，但維生素和礦物質(zhì)相對(duì)缺乏，因此方便面的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)不夠均衡。

概括：對(duì)信息進(jìn)行系統(tǒng)組織、整理、推理和分析，過(guò)濾、提煉和重新產(chǎn)生出有用的東西，結(jié)合現(xiàn)有知識(shí)體系，經(jīng)過(guò)廣泛深入的實(shí)踐檢驗(yàn)，被人們所接受和運(yùn)用，就形成了知識(shí)。對(duì)方便面營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果，就是一種知識(shí)。

4.提問(wèn)：根據(jù)分析你能得出正確食用方便面的方法嗎？

答案：為均衡營(yíng)養(yǎng)，食用方便面時(shí)應(yīng)適當(dāng)搭配新鮮蔬菜、水果等，補(bǔ)充維生素和礦物質(zhì)；由于方便面中脂肪和鈉的含量較高，膳食纖維少，營(yíng)養(yǎng)單一，不適合兒童、老人及高血壓患者等特殊人群長(zhǎng)期食用。

概括：通過(guò)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的積累，形成對(duì)事物的深刻認(rèn)識(shí)和正確判斷，感知事物發(fā)展前景，作出成功決策。

1）主成分分析法：主成分分析是一種能夠保持原指標(biāo)大多數(shù)信息的同時(shí)將多個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)簡(jiǎn)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)方法[6]。該方法強(qiáng)調(diào)了評(píng)價(jià)的客觀性，具備實(shí)用性強(qiáng)和全面性、可比性的特點(diǎn)。其缺點(diǎn)為，當(dāng)對(duì)多個(gè)主成分指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)綜合分析時(shí)，其評(píng)價(jià)函數(shù)的有效度將會(huì)降低，同時(shí)該方法還容易受到指標(biāo)間的信息重疊的影響。

5.結(jié)論：數(shù)據(jù)是信息的來(lái)源，信息是對(duì)數(shù)據(jù)加工處理后的結(jié)果，知識(shí)和智慧則依靠對(duì)信息的挖掘、過(guò)濾、歸納、演繹和抽象而獲得。

“問(wèn)題型”微課雖然增加了微課的長(zhǎng)度，需要耗費(fèi)更多的學(xué)習(xí)時(shí)間，但觀看的過(guò)程就是思考的過(guò)程，遵循了學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，符合學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，具有較強(qiáng)的思考性和探究性。同時(shí)，微課不但給出了知識(shí)性內(nèi)容，也隱含了思維方法的培養(yǎng)，因此，付出一定的時(shí)間成本是必要的。

案例2：深度理解概念建立思維基礎(chǔ)

在學(xué)科思維方法形成中，“概念”具有重要作用。對(duì)概念的深度理解、建立關(guān)聯(lián)和遷移運(yùn)用，是形成學(xué)科思維方法的基礎(chǔ)。因此，對(duì)概念的講解不能僅停留在表面敘述上。有關(guān)“像素”的概念，通常被解釋為“圖像中的一個(gè)點(diǎn)”。如果深入分析，可以挖掘出一系列問(wèn)題：這個(gè)“點(diǎn)”究竟是什么？是圖像的亮度、顏色還是形狀？

根據(jù)像素的生成方法可知，像素是數(shù)字設(shè)備對(duì)自然圖像進(jìn)行“采樣”的結(jié)果，只有數(shù)字圖像才會(huì)有像素。因此，像素是數(shù)字圖像中表示某一微小區(qū)域內(nèi)亮度（灰度）或顏色的數(shù)字?；诖?，可以設(shè)計(jì)以下微課：

提問(wèn)：既然通過(guò)采樣，圖像已經(jīng)被轉(zhuǎn)換成數(shù)字了，為什么還要進(jìn)行“量化”？

提問(wèn)：為什么要將非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)？

回答：因?yàn)椴捎民T·諾依曼體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)更適合處理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

……

這樣的提問(wèn)可以一直持續(xù)下去，把眾多的基礎(chǔ)知識(shí)完整地連接起來(lái)。

對(duì)概念的深入分析、不斷挖掘和相互關(guān)聯(lián)，可以幫助學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想和方法有完整、系統(tǒng)地了解和掌握，進(jìn)而有意識(shí)地將這些思想和方法遷移到其他問(wèn)題的解決中，逐漸形成正確、穩(wěn)固的學(xué)科思維方法。這種思維方法就是信息技術(shù)最重要的學(xué)科核心素養(yǎng)——計(jì)算思維。

信息技術(shù)教育不應(yīng)是常識(shí)和技能的教育，而應(yīng)該是核心素養(yǎng)目標(biāo)下的思維品質(zhì)教育。所以，微課不是把舊有的教學(xué)模式照搬和移植到微視頻中，而是對(duì)課程進(jìn)行重組、構(gòu)造和整體設(shè)計(jì)，形成一種新的教學(xué)形式。微課的核心不應(yīng)是“短小精悍”“簡(jiǎn)潔明了”，而是在獨(dú)立思考和自主探究中培養(yǎng)理論基礎(chǔ)、技術(shù)方法和遷移能力，促進(jìn)思維品質(zhì)的發(fā)展。

本文為陜西省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2016年度課題《基于計(jì)算思維的高中信息技術(shù)必修課教學(xué)實(shí)踐研究》（課題編號(hào)SGH16B066）階段性研究成果。

白珍，漢族，研究生學(xué)歷，碩士學(xué)位。陜西省教育科學(xué)研究院信息技術(shù)學(xué)科教研員，高級(jí)教師，陜西省中小學(xué)教學(xué)能手，陜西省優(yōu)秀教學(xué)能手工作站站長(zhǎng)，陜西省首批中小學(xué)幼兒園學(xué)科帶頭人。陜西省教育學(xué)會(huì)中小學(xué)信息技術(shù)教育教學(xué)專業(yè)研究會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)，陜西省人民政府教育強(qiáng)縣專家組成員，陜西省校本研修指導(dǎo)專家。