您现在的位置:万博娱乐开户网站>> 技术支持

思考 | 关于新课程背景下信息技术教师适应性的思考

作者:djzx 来源:中国信息技术教育 于旭珩 发布日期:2019年05月13日 浏览次数:

还记得自己学骑自行车的经历吗?或者记得教别人骑自行车的经历吗?学习者急于“实验”,教授者努力传递自己的经验。学习者不想重复自己曾经犯过的错误,但是很可能还是要重复很多次同样的错误,这是一个迭代的过程。新课程背景下的教师要有类似于教别人学习骑自行车的耐心和技巧,帮助学生学会自己去摸索学习。信息技术学科相比其他学科,具有较强的时代性、实践性和应用性,以计算思维作为重要的核心素养,强调问题解决,通过项目整合知识与技能。面对新课程标准,信息技术教师已有的知识结构和教学理念存在着一些不适应的地方,需要重新进行思考,以适应新的教学形势。

改变教学方式——设计基于STEM的项目学习

高中信息技术课程标准中建议教师在教学中要把项目整合于课堂教学中,创设有利于学生开展项目学习的数字化环境、资源和条件,引导学生在数字化学习的过程中,领悟数字化环境对个人发展的影响,养成终身学习的习惯。基于项目的学习已经存在很多年了,但由于传统教学方式的影响,仍很难全面实施,且大多以主题式探究为主,缺乏真实的问题与实际的应用情境。将STEM教育和项目学习整合在一起,可以为学生提供更多的解决真实问题的机会。但是一个完整的STEM项目通常会包含多个学科领域的知识,学生自己来学习这些知识会很困难,教师则可以运用工程设计的思想整合教学活动,让学生通过设计并实际制作某一具体的项目,使其理解其中所包含的各学科知识。

下面是感应灯设计与制作中两位教师不同的教学过程。

 

第一位教师:第一步,教学生认识LED灯、传感器、控制器等模块;第二步,教怎样将这些模块组装成一个感应灯;第三步,让学生绘制程序流程图;第四步,编写感应灯控制程序。按照他的做法,学生一步步来制作感应灯,最后学生完成了一个统一的感应灯。

第二位教师:第一步,提出疑问:“你为什么要做感应灯?你要做的感应灯的功能是什么?你会把它放在什么地方?如何来固定?”在提出一系列实际问题之后,学生会思考感应灯需要实现哪些功能,需要准备哪些材料,需要做成一个什么样的外部结构。第二步,哪些传感器可以用来控制LED灯?如何控制?第三步,怎样制作这个感应灯?第四步,测试一下感应灯,观察它的工作效果。

不同的教师用不同的理念上同一节课,会产生不同的教学效果。第一位教师的学生,这次学会了制作感应灯,如果下次让他制作温控风扇,可能需要教师重新指导每一个过程,因为学生没有建立感应灯和温控风扇之间的联系。第二位教师的学生,可能会用设计制作感应灯的四个步骤去对应设计制作温控风扇,它是一种工程设计的思维方式,可以迁移到许多领域,如设计空调、轮船、汽车等。整个学习过程不仅仅是制作过程,中间包含了许多科学技术素养,并整合了物理、信息技术、数学学科的知识与技能。

 适应新的课程体系——挖掘计算思维教学内容

从小学到高中的信息技术课程中都把培养学生的计算思维能力作为了核心的教学任务,引导学生使用算法描述解决问题的方法和步骤,并选择合适的程序语言进行程序设计,解决问题。一个问题可以有不同的解决方案,一个方案可以有不同的算法设计,一个算法可以用不同的编程语言来实现。在教学中教师应该着重体现利用计算思维解决问题的完整过程,而不是单一地教会学生某种编程语言。

以中国象棋“将”和“帅”问题求解为例,学生怎么用最快的方式找到棋盘中“将”和“帅”所有合法的位置?

第一,用抽象思维方式对问题做分析和描述,形成数学的表达。用A来表示“将”,用B来表示“帅”,根据象棋的规则,“将”和“帅”只能在各自区域的9个位置移动,所以用1到9进行编号。

第二,在数学表达的基础上,找到解决问题的方法。在象棋规则中,“将”在9 个位置的任何一个,“帅”只能在其他的6个位置,使得“将”和“帅”不在一条直线上,其他的3个位置为“帅”的非法的位置;“帅”在9 个位置的任何一个,“将”只能在其他的6个位置,使得“帅”和“将”不在一条直线上,其他的3个位置为“将”的非法的位置。

第三,通过程序设计的方法,将算法转换为计算机程序。例如,在Python程序中使用“For”语句进行循环,用“==”实现对象之间的比较,用“print”将“将”和“帅”的54种合法组合结果打印到屏幕上。

一个完整的计算机博弈项目实施涵盖棋盘、棋子障碍、棋局、走棋表示等形式化数据描述,数据存储方式的选取,搜索算法、评估模型描述,并行程序设计思想和问题求解的效率等内容。这些包含了计算思维所涉及的形式化描述能力、抽象思维能力和逻辑思维能力。计算机博弈系统是一个很好的训练学生计算思维的载体,教师可以从计算机博弈中的经典算法分析、具体问题解决等角度出发设计教学内容,帮助学生建立计算思维概念,提升计算思维能力。

更新课堂管理观念——构建以学习为中心的教与学关系

新课程背景下的课堂是学生懂了什么和能够做些什么,而不是教师教了什么,不要求学生按既定步骤来解决问题,而是要设计并实现强调学生参与决策和问题解决的过程。一种错误的观点认为,学生自主性学习是教师只是为学生创设一个开放的问题或任务,让学生自己去做所有的事情。其实,在以学习为中心的教与学关系中,并没有减少教师的工作,而是需要教师变得更为积极。

下面是一位有经验的教师在实施“局域网搭建”部分时的教学场景,所有过程并非都是积极学习和问题解决,但是整个课堂环境让人感到舒适、自然、有序。

第一课时,教师提出了“如何能把一台电脑连接在网络当中”这个问题,接下来留给学生时间去探索网络传输介质的种类,网络连接方式,如何去制作网线。课堂开始变得嘈杂,但教师并没有对噪音投入过多的注意,而是在小组间走动,检查各小组的进展情况,为学生提供建议,但不给出答案,确保学生钻研学习任务。在最初的探索之后,教师让每组学生与全班同学分享观点。

第二课时,教师仍然在巡视学生的工作,此时的学生已经找到了各种网络介质的资料及组网实验方法,但教师只提供了一套有限的设备,学生被迫选择双绞线、交换机、计算机等设备进行组网实验。在全班学生进行网络连接实验之后,教师再次展开全班讨论,确保所有的学生都投入到这个学习任务中,然后提醒他们在下一环节的网络设置实验当中需要注意的问题。

第三课时,学生结束了探索阶段的学习,教师让学生将前期收集的资料和实验的过程通过PPT的方式进行整理,制作汇报材料。在开始的时候,课堂上充满了各种疑问,如用什么类型的样式、使用文字还是图片、如何表达实验过程等问题。教师指导了几个小组之后,决定开展简短的全班活动,复习演示文稿的设计与制作方面的内容。教师利用个别指导了解了每个小组的情况,有针对性地引导学生复习,且由学生驱动,这样可以有效地帮助学生顺利完成汇报文稿的制作。

第四课时,学生进入课堂就立即开始了自己的项目,大多数学生都注意力高度集中,完成他们的PPT文稿。在讲述的过程中,教师发现学生缺少对问题研究的延展,提出了“如何在多台计算机上共享游戏”的新问题,希望通过拓展性的活动,丰富学生对网络功能的认识。

新课程背景下需要构建新型的课堂教学环境,学生作为课堂的主体,积极主动地参与问题解决,教师作为课堂的组织者、引导者和合作者,了解研究每一个学生的需求及其发展的可能性,尽可能满足学生的不同需要,师生在积极有效的对话与交往中,共同成长。

 提升创新实践研究能力——应用更多的开放性教学资源

新版的高中信息技术课程标准中减少了应用软件使用的要求,增加了在编程、计算思维、算法方面的思维要求,以及人工智能、开源硬件、网络空间安全等方面的知识与技能。大多数教师在大学没有接触过相关的内容,即使学习过部分课程,现在的技术水平也已经远远超越了过去学习的内容,要驾驭更多新的专业知识与技能,需要投入大量的时间和精力。信息技术教师可以充分发挥信息技术课程特有的教学环境优势,选择一些符合时代特征的载体,让学生体验研究和创造的乐趣,培养利用信息技术解决问题和创新设计的意识和能力。

1.开放性网络资源

“互联网+”时代下,越来越多的功能性网站将站点的资源开放,供开发者使用和二次开发,每个功能的调用过程也不是很复杂,网站上都会提供详细的文档。例如,在“人脸识别”的教学中,教师通过在线AI平台,可以让学生很容易体验到人脸“五官定位”的过程,借助平台提供的各种识别功能,理解人脸中特征点的定位方式和识别机制,另外还协助学生在自己的Py thon程序中调用人脸识别的API,通过返回判断人脸特征、表情的信息,完成各种校园人脸检测项目的应用。教师利用开放的AI平台设计真实的体验活动,引导学生使用现有的API去创新更多的人工智能项目,不仅提高了学生学习人工智能的兴趣,而且降低了教师实施人工智能项目教学的技术门槛。

2.开源软硬件平台

开源硬件体系与开源软件相同,通常会发布详细的硬件设计和使用说明,这可以大大提升外围扩展硬件的使用效果,同时借助共享社区中大量的使用实例,利用丰富的开源软硬件资源开拓各种功能的创新教学项目。举例来说,设计制作一个简易的人脸识别门禁装置,硬件可以选择开源硬件树莓派作为核心控制器,摄像头作为信号采集部件,舵机作为动作控制部件;软件可以选择开源计算机视觉库OpenCV中的人脸识别器作为主要算法实现程序。在项目实施中,教师借助OpenCV中提供的实例,让学生了解人脸图像采集及检测、人脸图像预处理、人脸图像特征提取以及匹配与识别几个部分的算法实现,再根据自己的设计目标修改实例程序,将人脸识别程序与舵机控制程序整合在一起。教师将开源硬件设备和开源软件库恰当地应用到教学项目中,不仅可以提高项目的实际应用价值,还可以扩展学生对知识的认识广度,另外也帮助教师解决复杂项目开发中遇到的很多通用性的技术问题。

人类创造技术是为了通过解决问题使生活变得更为容易。信息技术教育可以帮助每个个体做好应对科技迅猛发展时代的准备。信息技术教师需要把教学呈现为一种具有创造性的、能动手做的和充满乐趣与激情的活动,让学生能够热爱信息技术,有效地使用信息技术,创新设计开发更多的信息技术作品。

收藏】 【打印文章
上一篇:困惑 | 高中信息技术新课程实施中的困惑与改变
下一篇:需求 | 教师对新版高中信息技术课标的理解及教学需求
地址:山东省东营市烟台路99号 邮政编码:257000