吳旭日

（廈門第一中學(xué)，福建 廈門 361003）

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）與《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2003實(shí)驗版）》相比，從內(nèi)容的廣度、深度，到知識的層次結(jié)構(gòu)，都發(fā)生了很大的變化，不僅融入了許多信息技術(shù)的前沿技術(shù)，而且對學(xué)生信息處理能力提出了更高要求。可以說，信息技術(shù)是新一輪高中課程改革中，內(nèi)容和結(jié)構(gòu)變化最大的學(xué)科，是對信息技術(shù)課程的重建。

一、課程的目標(biāo)和要求不同

在2003年版課程標(biāo)準(zhǔn)中，課程的主要目標(biāo)是提升學(xué)生的信息素養(yǎng)；掌握基本的信息技術(shù)技能；學(xué)會運(yùn)用信息技術(shù)促進(jìn)交流與合作；明確信息社會公民的權(quán)利與義務(wù)、倫理與法規(guī)，為適應(yīng)未來學(xué)習(xí)型社會提供必要保證。［1］采用的信息處理工具以Windows XP、OFFICE2000、Visual Basic6.0和 Access2003等軟件為主。

新課標(biāo)以學(xué)科核心素養(yǎng)的分級體系為依據(jù)，旨在提升學(xué)生的信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新和信息社會責(zé)任。其中，信息意識是指個體對信息的敏感度和對信息價值的判斷力；計算思維是采用計算機(jī)方式界定問題，運(yùn)用合理的算法形成解決問題的方案，并遷移到與之相關(guān)的其他問題解決中；數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新是指將信息技術(shù)作為工具，去學(xué)習(xí)和創(chuàng)新；信息社會責(zé)任是指信息社會中的個體在文化修養(yǎng)、道德規(guī)范和行為自律等方面應(yīng)盡的責(zé)任。［2］

新舊課標(biāo)的共同目標(biāo)都是提升學(xué)生的信息素養(yǎng)。舊課標(biāo)重在信息技術(shù)技能的掌握與應(yīng)用，新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)構(gòu)建具有時代特征的學(xué)習(xí)內(nèi)容，兼顧理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐應(yīng)用，將知識建構(gòu)、技能培養(yǎng)與思維發(fā)展融入到運(yùn)用數(shù)字化工具解決問題過程中，讓學(xué)生體驗知識的社會性建構(gòu)，成為具有較高信息素養(yǎng)的公民。［2］

二、課程的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化

新課標(biāo)由必修、選擇性必修和選修三類課程共10個模塊組成。其中，必修模塊為“數(shù)據(jù)與計算”和“信息系統(tǒng)與社會”，共3學(xué)分54課時，并以此作為學(xué)科學(xué)業(yè)水平合格性考試依據(jù)。［2］

新增6個選擇性必修課程模塊，每個模塊2學(xué)分，作為必修課程的拓展與加深。學(xué)生可在修滿必修學(xué)分的基礎(chǔ)上，根據(jù)能力和發(fā)展需要選學(xué)相關(guān)模塊。其中數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)管理與分析作為學(xué)科學(xué)業(yè)水平等級性考試的依據(jù)，人工智能初步、三維設(shè)計與創(chuàng)意、開源硬件項目設(shè)計三個模塊作為綜合素質(zhì)評價的內(nèi)容，以便更好滿足學(xué)生升學(xué)和個性化發(fā)展的需要。［2］

選修課程包括算法初步和移動應(yīng)用設(shè)計2個模塊，為滿足學(xué)生的興趣愛好、學(xué)業(yè)發(fā)展、職業(yè)選擇而開設(shè)，并列入學(xué)生綜合素質(zhì)評價的內(nèi)容。［2］

課程標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)整，不僅使課程設(shè)置更具有科學(xué)性、實(shí)用性和合理性，而且兼顧了學(xué)生的個性發(fā)展與升學(xué)需要，凸顯學(xué)科核心素養(yǎng)，滿足數(shù)字化時代對創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的需求，是具有一定前瞻性和開拓性的調(diào)整，必將對今后信息技術(shù)教學(xué)及應(yīng)用產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

新課標(biāo)以數(shù)據(jù)為核心，圍繞數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)應(yīng)用和項目探究，通過提供豐富資源，幫助學(xué)生掌握概念，了解原理，認(rèn)識價值，學(xué)會分析問題，形成多元理解能力，并能利用數(shù)字化環(huán)境進(jìn)行學(xué)習(xí)和創(chuàng)新，是一種新型的學(xué)習(xí)方式。

新課標(biāo)提倡以項目探究和學(xué)生活動為導(dǎo)向，通過項目引言讓學(xué)生了解探究項目的內(nèi)容和要求，引導(dǎo)學(xué)生帶著問題去思考和探究；通過列舉與探究項目相關(guān)的活動，引導(dǎo)學(xué)生對知識進(jìn)行總結(jié)和遷移；通過布置面向真實(shí)情境的相關(guān)任務(wù)，鼓勵學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識和技能，利用數(shù)字化環(huán)境解決問題，養(yǎng)成獨(dú)立思考的習(xí)慣。

三、課程的編排和設(shè)計更貼近學(xué)生需求

在大數(shù)據(jù)時代，人們的生活離不開數(shù)據(jù)，而每個人產(chǎn)生的數(shù)據(jù)反過來又會影響其他人的生活。百度地圖和高德地圖不間斷地收集著路面交通實(shí)時數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)會對你的交通規(guī)劃產(chǎn)生影響；你在淘寶或京東網(wǎng)站上的購物記錄和顧客對商品的評價情況，也會影響你和他人對商品的選擇和購買。在信息社會，學(xué)會對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、編碼、存儲、分析和處理，讓這些數(shù)據(jù)更好地為自己服務(wù)，是一項基本技能，也是信息素養(yǎng)的重要體現(xiàn)。

新課標(biāo)從數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析以及如何利用大數(shù)據(jù)來獲取有用信息出發(fā)，通過列舉生活中常見的信息技術(shù)應(yīng)用案例，讓學(xué)生了解隱藏在數(shù)據(jù)背后的重要信息。例如，可以通過探究“夜間燈光分布衛(wèi)星圖”等活動，讓學(xué)生了解夜晚城市燈光亮度分布情況及圖中蘊(yùn)含的其它信息，探尋夜間燈光分布的規(guī)律及其原因，找出夜間燈光與能源消耗、人口增長和GDP增長三者間的關(guān)系，學(xué)會數(shù)據(jù)分析的一般過程。

數(shù)據(jù)編碼和表示是數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)，通過“了解身份證號的編碼規(guī)則”和“認(rèn)識并制作二維碼”等活動，讓學(xué)生認(rèn)識了數(shù)據(jù)的編碼方式和運(yùn)算法則，知道二進(jìn)制在信息編碼中的重要作用。通過探究“聲音數(shù)字化參數(shù)對音頻文件的影響”和“圖像數(shù)字化的過程和方法”等活動，使學(xué)生對聲音和圖像文件的數(shù)字化表示方法有了進(jìn)一步的了解，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的興趣。

數(shù)據(jù)并不是一堆枯燥無味的數(shù)字，深入挖掘數(shù)據(jù)背后隱藏的東西，可獲取更多有用信息，數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用是信息技術(shù)的終極目標(biāo)。例如，在智能停車場中，停車引導(dǎo)和車輛收費(fèi)是其中最重要的兩個環(huán)節(jié)。智能停車系統(tǒng)能夠自動記錄車輛占位和停車時間等信息，實(shí)現(xiàn)無人值守，自動收費(fèi)。同時，系統(tǒng)還應(yīng)該和其他智能停車場實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，構(gòu)成智能城市停車系統(tǒng)，引導(dǎo)附近車輛快速找到停車位，提高車位利用率。通過探究“認(rèn)識智能停車場中的數(shù)據(jù)處理”等活動，讓學(xué)生經(jīng)歷了數(shù)據(jù)處理的一般過程，體驗真實(shí)環(huán)境中數(shù)據(jù)的處理方法，感受了數(shù)據(jù)處理的全過程。通過這些探究活動，學(xué)生還可以學(xué)到利用超聲波和攝像頭等傳感器采集數(shù)據(jù)，采用“問卷星”等手段在網(wǎng)上快速搜集數(shù)據(jù)的方法，信息處理能力得到進(jìn)一步提升。

人工智能是一門新興學(xué)科。近年來，隨著大數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用和智能算法的不斷改進(jìn)，人工智能技術(shù)得到了空前的發(fā)展?，F(xiàn)在，機(jī)器人、無人駕駛、刷臉支付、語音識別、機(jī)器翻譯、智能識圖等應(yīng)用已經(jīng)走進(jìn)百姓生活。人工智能正以一種超乎想象的方式，對人們的生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。通過探究“了解手寫數(shù)字識別”等活動，讓學(xué)生體驗從數(shù)據(jù)采集、特征提取、模型建立，到文字識別等人工智能的處理過程，了解機(jī)器學(xué)習(xí)，認(rèn)識人工智能對社會發(fā)展的巨大影響。

四、課程的教學(xué)和評價建議

1.注意數(shù)字化環(huán)境下的學(xué)習(xí)與創(chuàng)新

數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新是指充分運(yùn)用數(shù)字化資源、數(shù)字化工具和數(shù)字化平臺，開展自主學(xué)習(xí)與群體協(xié)作，并在不斷進(jìn)行創(chuàng)造創(chuàng)新的過程中所具備的基本技能和必備品格。［3］

數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新是信息技術(shù)課程核心素養(yǎng)之一。一方面，教師要創(chuàng)設(shè)一個良好的數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，提供豐富的課程資源，將現(xiàn)實(shí)空間和虛擬空間相結(jié)合，拓寬師生互動交流渠道，用“互聯(lián)網(wǎng)+”思維構(gòu)建學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展空間。另一方面，教師要了解各種數(shù)字化學(xué)習(xí)系統(tǒng)、學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)工具，鼓勵學(xué)生利用數(shù)字化環(huán)境展開自主學(xué)習(xí)、交流分享與創(chuàng)新創(chuàng)造，有效地管理學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)資源，創(chuàng)造性地解決問題，完成學(xué)習(xí)任務(wù)。例如，教師可以利用在線網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺進(jìn)行自主學(xué)習(xí)；利用移動終端實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)和翻轉(zhuǎn)課堂；加入特定論壇社區(qū)或社交網(wǎng)絡(luò)與其他人交流互動，構(gòu)建學(xué)習(xí)共同體；使用思維導(dǎo)圖對探究項目進(jìn)行分析和發(fā)散思維；利用其它數(shù)字化技術(shù)為思維創(chuàng)新提供更廣闊空間，如將開源硬件、三維打印、激光切割、數(shù)控機(jī)床等工具納入創(chuàng)新活動中。

2.重視計算思維能力的培養(yǎng)與訓(xùn)練

計算思維是課程核心素養(yǎng)的重要組成部分，具備計算思維的學(xué)生可以用計算機(jī)處理的方式建立結(jié)構(gòu)模型，設(shè)計合理算法，從而形成問題的解決方案，解決現(xiàn)實(shí)生活中遇到的問題。

Python一種是面向?qū)ο蟮慕忉屝猿绦蛟O(shè)計語言，也是一種適合初學(xué)者學(xué)習(xí)的計算機(jī)語言，廣泛地應(yīng)用于科學(xué)計算、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)站開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)編程、圖形處理、人工智能等領(lǐng)域，是開源項目的優(yōu)秀代表。課程以Python語言為編程工具，通過問題分析與算法設(shè)計，解決現(xiàn)實(shí)生活中遇到的相關(guān)問題，培養(yǎng)計算思維能力。

下面我們以計算圓周率為例，探究不同算法對圓周率計算精度的影響。

當(dāng) n=10，π =3.141106021601377；當(dāng) n=50，π =3.1415926535897922

算法1簡單明了，容易實(shí)現(xiàn)，但運(yùn)算速度慢，計算精度差，當(dāng)n取10000時，才得到3位小數(shù)精度。算法2看起來稍顯復(fù)雜，若仔細(xì)觀察，并不難找出其中規(guī)律，編程難度也不大，但程序效率卻有了驚人的提高，當(dāng)n取10時，可以達(dá)到3位小數(shù)精度，當(dāng)n取50時，可以得到14位的計算精度。通過對圓周率不同算法的探究編程，學(xué)生親歷了計算思維的過程，感受不同算法對圓周率計算的影響，計算思維能力得到了鍛煉和加強(qiáng)。

3.利用三維設(shè)計培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)客精神

三維設(shè)計作為一種立體化、形象化的新興設(shè)計方法，已經(jīng)成為新一代數(shù)字化、虛擬化、智能化設(shè)計平臺的重要基礎(chǔ)。三維設(shè)計方法的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，既有利于培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，也有利于發(fā)展學(xué)生科學(xué)、技術(shù)、工程、人文藝術(shù)、數(shù)學(xué)等學(xué)科綜合性的思維能力。［2］為此，新的課程標(biāo)準(zhǔn)將三維設(shè)計列入選擇性必修課中。

創(chuàng)客是一種回歸生活，指向“創(chuàng)造”的教育；是一種直面生存，表達(dá)智慧的綜合教育。其教學(xué)過程遵循“創(chuàng)造”實(shí)踐的規(guī)律，融合STEAM（科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)）教育理念，是在充滿畫筆、電線、3D打印機(jī)等科技產(chǎn)品的創(chuàng)新實(shí)驗室內(nèi)開設(shè)集設(shè)計、創(chuàng)造、3D打印為一體的“邊學(xué)邊做”課程。

LogoUp 3D是一款符合教育部中《小學(xué)綜合實(shí)踐活動課程指導(dǎo)綱要》及福建省教育廳基礎(chǔ)教育處〔2017〕66號文件規(guī)定的三維程序式編程軟件，它繼承上世紀(jì)70年代開始風(fēng)靡全球教育界的LOGO語言“海龜繪圖”的思想精髓，利用命令控制“小海龜”移動，實(shí)現(xiàn)圖形的繪制。

LogoUp 3D將LOGO由二維拓展到三維空間，引入現(xiàn)代語法和Scratch式的積木設(shè)計，實(shí)現(xiàn)專門面向3D打印的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和自由曲面的設(shè)計。它通過“繪圖”的方式來學(xué)習(xí)編程，圖形給予了編程直觀體驗和設(shè)計目標(biāo)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)客精神和計算思維的一個得力工具。

例3：得用LogoUp 3D繪制“牟比烏斯圈”

WIDTH 8 //設(shè)置筆畫寬度

GO-25 //后退

DRAW//開始繪制

GO 50 //向前走繪制直線

DONE//結(jié)束繪制筆畫

PITCH 90 //將繪圖板仰起90度

VAR i=0 //設(shè)置變量初始值

BODY//開始繪制實(shí)體

REPEAT 360 //重復(fù)執(zhí)行360次

COLOR HSV(i,100,100)

//設(shè)置一個漂亮顏色

JUMP 2 //向上方跳躍2毫米

YAW 1 //水平姿態(tài)旋轉(zhuǎn)1度

ROLL 1.5 //繞自身軸旋轉(zhuǎn)1.5度

LINK//連接上一草圖繪制外壁

i=i+1 //顏色控制變量增加1

END //重復(fù)執(zhí)行360次

DONE//結(jié)束實(shí)體繪制

利用LogoUp 3D繪制三維圖形，編寫的每一個語句，都能實(shí)時地在三維圖形中顯示出來，實(shí)現(xiàn)所見即所得，有利于學(xué)生思維活動的展現(xiàn)和創(chuàng)新意識的提高，讓每個學(xué)生都有機(jī)會將自己的創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

4.注重教學(xué)過程引導(dǎo)和評價

教學(xué)時，教師應(yīng)該聚焦學(xué)科核心素養(yǎng)，把握項目的學(xué)習(xí)本質(zhì)，創(chuàng)設(shè)數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生養(yǎng)成終身學(xué)習(xí)的好習(xí)慣。重視教學(xué)組織形式，時刻牢記學(xué)生是項目探究的主體，是項目探究的設(shè)計者和實(shí)施者，學(xué)生應(yīng)該在項目的不斷嘗試和探究中找出解決問題的辦法，促進(jìn)思維能力的發(fā)展。此外，教師還要注意對學(xué)生進(jìn)行個性化的學(xué)習(xí)指導(dǎo)，創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間，通過組建互助小組，引導(dǎo)學(xué)生在交流互助中提升思維和創(chuàng)新能力。

評價時，應(yīng)該注意評價方式對學(xué)生積極性的影響，注意評價方式的多元性，評價內(nèi)容的合理性以及評價手段的過程性。評價可采用賞識性評價，少用批評性評價。同時，教師應(yīng)該根據(jù)課程重要性及難易程度，對必修課、選擇性必修課和選修課在評價設(shè)計和實(shí)施上采用不同的評價方法。對于要求所有人都必需掌握的必修課，可結(jié)合網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺進(jìn)行學(xué)習(xí)和測試，重視學(xué)習(xí)結(jié)果的反饋與互動。對于其他課程，可采用分層教學(xué)，適度設(shè)置一些開放性議題，讓學(xué)有余力學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)和探究，多維度評價學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，促進(jìn)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的全面提升。