于旭珩

還記得自己學騎自行車的經(jīng)歷嗎？或者記得教別人騎自行車的經(jīng)歷嗎？學習者急于“實驗”，教授者努力傳遞自己的經(jīng)驗。學習者不想重復自己曾經(jīng)犯過的錯誤，但是很可能還是要重復很多次同樣的錯誤，這是一個迭代的過程。新課程背景下的教師要有類似于教別人學習騎自行車的耐心和技巧，幫助學生學會自己去摸索學習。信息技術學科相比其他學科，具有較強的時代性、實踐性和應用性，以計算思維作為重要的核心素養(yǎng)，強調(diào)問題解決，通過項目整合知識與技能。面對新課程標準，信息技術教師已有的知識結構和教學理念存在著一些不適應的地方，需要重新進行思考，以適應新的教學形勢。

改變教學方式——設計基于STEM的項目學習

高中信息技術課程標準中建議教師在教學中要把項目整合于課堂教學中，創(chuàng)設有利于學生開展項目學習的數(shù)字化環(huán)境、資源和條件，引導學生在數(shù)字化學習的過程中，領悟數(shù)字化環(huán)境對個人發(fā)展的影響，養(yǎng)成終身學習的習慣?；陧椖康膶W習已經(jīng)存在很多年了，但由于傳統(tǒng)教學方式的影響，仍很難全面實施，且大多以主題式探究為主，缺乏真實的問題與實際的應用情境。將STEM教育和項目學習整合在一起，可以為學生提供更多的解決真實問題的機會。但是一個完整的STEM項目通常會包含多個學科領域的知識，學生自己來學習這些知識會很困難，教師則可以運用工程設計的思想整合教學活動，讓學生通過設計并實際制作某一具體的項目，使其理解其中所包含的各學科知識。

下面是感應燈設計與制作中兩位教師不同的教學過程。

第一位教師：第一步，教學生認識LED燈、傳感器、控制器等模塊；第二步，教怎樣將這些模塊組裝成一個感應燈；第三步，讓學生繪制程序流程圖；第四步，編寫感應燈控制程序。按照他的做法，學生一步步來制作感應燈，最后學生完成了一個統(tǒng)一的感應燈。

第二位教師：第一步，提出疑問：“你為什么要做感應燈？你要做的感應燈的功能是什么？你會把它放在什么地方？如何來固定？”在提出一系列實際問題之后，學生會思考感應燈需要實現(xiàn)哪些功能，需要準備哪些材料，需要做成一個什么樣的外部結構。第二步，哪些傳感器可以用來控制LED燈？如何控制？第三步，怎樣制作這個感應燈？第四步，測試一下感應燈，觀察它的工作效果。

不同的教師用不同的理念上同一節(jié)課，會產(chǎn)生不同的教學效果。第一位教師的學生，這次學會了制作感應燈，如果下次讓他制作溫控風扇，可能需要教師重新指導每一個過程，因為學生沒有建立感應燈和溫控風扇之間的聯(lián)系。第二位教師的學生，可能會用設計制作感應燈的四個步驟去對應設計制作溫控風扇，它是一種工程設計的思維方式，可以遷移到許多領域，如設計空調(diào)、輪船、汽車等。整個學習過程不僅僅是制作過程，中間包含了許多科學技術素養(yǎng)，并整合了物理、信息技術、數(shù)學學科的知識與技能。

適應新的課程體系——挖掘計算思維教學內(nèi)容

從小學到高中的信息技術課程中都把培養(yǎng)學生的計算思維能力作為了核心的教學任務，引導學生使用算法描述解決問題的方法和步驟，并選擇合適的程序語言進行程序設計，解決問題。一個問題可以有不同的解決方案，一個方案可以有不同的算法設計，一個算法可以用不同的編程語言來實現(xiàn)。在教學中教師應該著重體現(xiàn)利用計算思維解決問題的完整過程，而不是單一地教會學生某種編程語言。

以中國象棋“將”和“帥”問題求解為例，學生怎么用最快的方式找到棋盤中“將”和“帥”所有合法的位置？

第一，用抽象思維方式對問題做分析和描述，形成數(shù)學的表達。用A來表示“將”，用B來表示“帥”，根據(jù)象棋的規(guī)則，“將”和“帥”只能在各自區(qū)域的9個位置移動，所以用1到9進行編號。

第二，在數(shù)學表達的基礎上，找到解決問題的方法。在象棋規(guī)則中，“將”在9個位置的任何一個，“帥”只能在其他的6個位置，使得“將”和“帥”不在一條直線上，其他的3個位置為“帥”的非法的位置；“帥”在9個位置的任何一個，“將”只能在其他的6個位置，使得“帥”和“將”不在一條直線上，其他的3個位置為“將”的非法的位置。

第三，通過程序設計的方法，將算法轉(zhuǎn)換為計算機程序。例如，在Python程序中使用“For”語句進行循環(huán)，用“==”實現(xiàn)對象之間的比較，用“print”將“將”和“帥”的54種合法組合結果打印到屏幕上。

一個完整的計算機博弈項目實施涵蓋棋盤、棋子障礙、棋局、走棋表示等形式化數(shù)據(jù)描述，數(shù)據(jù)存儲方式的選取，搜索算法、評估模型描述，并行程序設計思想和問題求解的效率等內(nèi)容。這些包含了計算思維所涉及的形式化描述能力、抽象思維能力和邏輯思維能力。計算機博弈系統(tǒng)是一個很好的訓練學生計算思維的載體，教師可以從計算機博弈中的經(jīng)典算法分析、具體問題解決等角度出發(fā)設計教學內(nèi)容，幫助學生建立計算思維概念，提升計算思維能力。

更新課堂管理觀念——構建以學習為中心的教與學關系

新課程背景下的課堂是學生懂了什么和能夠做些什么，而不是教師教了什么，不要求學生按既定步驟來解決問題，而是要設計并實現(xiàn)強調(diào)學生參與決策和問題解決的過程。一種錯誤的觀點認為，學生自主性學習是教師只是為學生創(chuàng)設一個開放的問題或任務，讓學生自己去做所有的事情。其實，在以學習為中心的教與學關系中，并沒有減少教師的工作，而是需要教師變得更為積極。

下面是一位有經(jīng)驗的教師在實施“局域網(wǎng)搭建”部分時的教學場景，所有過程并非都是積極學習和問題解決，但是整個課堂環(huán)境讓人感到舒適、自然、有序。

第一課時，教師提出了“如何能把一臺電腦連接在網(wǎng)絡當中”這個問題，接下來留給學生時間去探索網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)的種類，網(wǎng)絡連接方式，如何去制作網(wǎng)線。課堂開始變得嘈雜，但教師并沒有對噪音投入過多的注意，而是在小組間走動，檢查各小組的進展情況，為學生提供建議，但不給出答案，確保學生鉆研學習任務。在最初的探索之后，教師讓每組學生與全班同學分享觀點。

第二課時，教師仍然在巡視學生的工作，此時的學生已經(jīng)找到了各種網(wǎng)絡介質(zhì)的資料及組網(wǎng)實驗方法，但教師只提供了一套有限的設備，學生被迫選擇雙絞線、交換機、計算機等設備進行組網(wǎng)實驗。在全班學生進行網(wǎng)絡連接實驗之后，教師再次展開全班討論，確保所有的學生都投入到這個學習任務中，然后提醒他們在下一環(huán)節(jié)的網(wǎng)絡設置實驗當中需要注意的問題。

第三課時，學生結束了探索階段的學習，教師讓學生將前期收集的資料和實驗的過程通過PPT的方式進行整理，制作匯報材料。在開始的時候，課堂上充滿了各種疑問，如用什么類型的樣式、使用文字還是圖片、如何表達實驗過程等問題。教師指導了幾個小組之后，決定開展簡短的全班活動，復習演示文稿的設計與制作方面的內(nèi)容。教師利用個別指導了解了每個小組的情況，有針對性地引導學生復習，且由學生驅(qū)動，這樣可以有效地幫助學生順利完成匯報文稿的制作。

第四課時，學生進入課堂就立即開始了自己的項目，大多數(shù)學生都注意力高度集中，完成他們的PPT文稿。在講述的過程中，教師發(fā)現(xiàn)學生缺少對問題研究的延展，提出了“如何在多臺計算機上共享游戲”的新問題，希望通過拓展性的活動，豐富學生對網(wǎng)絡功能的認識。

新課程背景下需要構建新型的課堂教學環(huán)境，學生作為課堂的主體，積極主動地參與問題解決，教師作為課堂的組織者、引導者和合作者，了解研究每一個學生的需求及其發(fā)展的可能性，盡可能滿足學生的不同需要，師生在積極有效的對話與交往中，共同成長。

提升創(chuàng)新實踐研究能力——應用更多的開放性教學資源

新版的高中信息技術課程標準中減少了應用軟件使用的要求，增加了在編程、計算思維、算法方面的思維要求，以及人工智能、開源硬件、網(wǎng)絡空間安全等方面的知識與技能。大多數(shù)教師在大學沒有接觸過相關的內(nèi)容，即使學習過部分課程，現(xiàn)在的技術水平也已經(jīng)遠遠超越了過去學習的內(nèi)容，要駕馭更多新的專業(yè)知識與技能，需要投入大量的時間和精力。信息技術教師可以充分發(fā)揮信息技術課程特有的教學環(huán)境優(yōu)勢，選擇一些符合時代特征的載體，讓學生體驗研究和創(chuàng)造的樂趣，培養(yǎng)利用信息技術解決問題和創(chuàng)新設計的意識和能力。

1.開放性網(wǎng)絡資源

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代下，越來越多的功能性網(wǎng)站將站點的資源開放，供開發(fā)者使用和二次開發(fā)，每個功能的調(diào)用過程也不是很復雜，網(wǎng)站上都會提供詳細的文檔。例如，在“人臉識別”的教學中，教師通過在線AI平臺，可以讓學生很容易體驗到人臉“五官定位”的過程，借助平臺提供的各種識別功能，理解人臉中特征點的定位方式和識別機制，另外還協(xié)助學生在自己的Python程序中調(diào)用人臉識別的API，通過返回判斷人臉特征、表情的信息，完成各種校園人臉檢測項目的應用。教師利用開放的AI平臺設計真實的體驗活動，引導學生使用現(xiàn)有的API去創(chuàng)新更多的人工智能項目，不僅提高了學生學習人工智能的興趣，而且降低了教師實施人工智能項目教學的技術門檻。

2.開源軟硬件平臺

開源硬件體系與開源軟件相同，通常會發(fā)布詳細的硬件設計和使用說明，這可以大大提升外圍擴展硬件的使用效果，同時借助共享社區(qū)中大量的使用實例，利用豐富的開源軟硬件資源開拓各種功能的創(chuàng)新教學項目。舉例來說，設計制作一個簡易的人臉識別門禁裝置，硬件可以選擇開源硬件樹莓派作為核心控制器，攝像頭作為信號采集部件，舵機作為動作控制部件；軟件可以選擇開源計算機視覺庫OpenCV中的人臉識別器作為主要算法實現(xiàn)程序。在項目實施中，教師借助OpenCV中提供的實例，讓學生了解人臉圖像采集及檢測、人臉圖像預處理、人臉圖像特征提取以及匹配與識別幾個部分的算法實現(xiàn)，再根據(jù)自己的設計目標修改實例程序，將人臉識別程序與舵機控制程序整合在一起。教師將開源硬件設備和開源軟件庫恰當?shù)貞玫浇虒W項目中，不僅可以提高項目的實際應用價值，還可以擴展學生對知識的認識廣度，另外也幫助教師解決復雜項目開發(fā)中遇到的很多通用性的技術問題。

人類創(chuàng)造技術是為了通過解決問題使生活變得更為容易。信息技術教育可以幫助每個個體做好應對科技迅猛發(fā)展時代的準備。信息技術教師需要把教學呈現(xiàn)為一種具有創(chuàng)造性的、能動手做的和充滿樂趣與激情的活動，讓學生能夠熱愛信息技術，有效地使用信息技術，創(chuàng)新設計開發(fā)更多的信息技術作品。