高中信息技术必修模块1“数据与计算”教学概述

熊雪亭

新一轮高中课程改革在北京地区已经进行了两年尝试，高中信息技术教师在探索中积累了一定的实践经验，对高中信息技术必修模块1“数据与计算”的教学有了一些初步认识。

● 内容特点

1.从课程结构看必修模块的共同特点

《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》（简称《标准》）在上一版的基础上，进一步优化了课程结构，调整后的课程分为必修课程、选择性必修课程和选修课程三类。必修模块课程旨在构建信息技术学科核心素养的共同基础，满足高中毕业基本要求。高中信息技术必修课程是普通高中生信息素养发展的共同基础，是全体高中学生必须修习的课程，强调的是学生的基础学力。

高中信息技术学科必修课程包括“数据与计算”和“信息系统与社会”两个模块。数据与计算模块是高中信息技术必修课程的第一个模块，也是学习其他模块的基础，因此本模块的基础性和重要性不言而喻。开好头，可以更好地引发学生对本学科的兴趣。

2.从内容结构看本模块的内容组成特点

新课标优化了课程结构，同时也更新了教学内容。新课标进一步精选了学科教学内容，建构了学科大概念的体系。数据与计算模块按照“明晰核心概念—突出学科方法—关注工具应用—促进素养形成”的思路，从数据与信息、数据处理与应用、算法与程序实现三个方面设计了本模块的内容结构。

（1）基础性

本模块内容的基础性主要表现在：数据与计算模块主要围绕着数据和算法这两个学科大概念展开，建立了包含数据、信息、算法、程序在内的核心概念体系。而学科大概念是学科理论体系中最基础、最基本的概念，统摄了整个课程的知识基础。

数据是最重要的学科大概念之一，它自始至终贯穿高中信息技术整套教材。除此之外，模块中还有一个与数据关系非常密切的核心概念——信息。信息也是这个模块中最基础、最重要的核心概念。二者之间的关系是：数据是反映客观事物属性的记录，是信息的具体表现形式。数据经过加工处理提炼之后，就成为信息;而信息容身于数据之中才能被存储和传输。通过本模块的学习，学生能够理解数据与信息之间的相互关系。算法也是本模块重点学习的学科大概念。算法可以被理解成为“计算的方法和技巧”，在计算机中的算法大多数指的就是一段或者几段程序，告诉计算机用什么样的逻辑和步骤来处理数据和计算，然后得到处理的结果。通过本模块的学习，学生要能概述算法的概念与特征，运用恰当的描述方法和控制结构表示简单算法。

（2）经典性

信息技术发展迅猛，新技术新内容不断涌现。新课标在更新了大量教学内容的同时，也保留一些学科教学中的经典内容。

计算机是加工处理数据和信息的主要工具。要想了解丰富多彩的信息如何经过数字化转变成方便计算机处理的数据，被存储和处理、加工、传输，对数据存储原理的了解必不可少。通过本模块的学习，学生要能了解在数字化工具中数据存储的一般原理和方法。

要想更深入地理解计算机处理现实问题的一般过程，必须学习一种程序设计语言的基本知识，初步掌握用程序设计语言实现简单算法，体验程序设计的基本流程，掌握程序调试与运行的方法。

（3）时代性

随着信息技术的飞速发展，以大数据和人工智能为代表的前沿信息技术备受各界关注，应用也越来越广泛。新课标在必修模块1中加入了大数据和人工智能等内容，充分体现了新课程的时代性。

3.从课标要求看本模块的内容实施特点

（1）鼓励教学中创设问题情境

新课标中对本模块提出了八条具体内容要求，每一条内容要求在陈述上，都会预设一定的学习情境，如第一条内容要求中出现了“在具体感知数据与信息的基礎上”学习情境。这种表达方式，从侧面反映出此次课改的目标和方向。我们倡导以学生学习为中心，鼓励学生在不同的问题中，运用计算思维来形成问题解决的方案，体验信息技术行业实践者真实的工作模式和思考方式，重视学生全方面的培养，最终落实学科核心素养。

（2）强调要通过项目教学法开展教学

课程标准在教学提示和教学建议中，表达出了同样的观点。希望在模块教学中避免信息知识的机械接受，通过项目教学法开展教学，突出学生的实践活动，加强学生实践创新能力，落实学科核心素养，培养全面发展的人。在各个版本的教材中，每个单元都会以一个项目来贯穿学习历程。

以人教-中图版《数据与计算》教材为例，必修模块中四个单元，分别以体质数据促健康、编程控灯利出行、用水分析助决策、智能交互益拓展主题学习项目来开展和学习。这种学习方式以解决问题为导向开展新知学习和实践探索，很大程度上还原了学习的本质。在项目实施过程中，在基于真实情境的问题解决中，整合了知识与技能的学习，使学生在研究中提升学习能力、实践能力、创新能力，促进学生信息技术学科核心素养的形成。

因此，本模块在实施过程中鼓励创设问题情境，开展项目学习，引导学生在项目实施过程中，在真实问题的解决过程中，学习、理解、实践、创新，掌握学科知识，提升学科能力，感受到信息技术对人们日常生活的影响，全方面提升自己的学科核心素养。

● 质量要求

课程评价是课程实施过程中不可或缺的环节。《标准》的一大亮点是增加了“学业质量”部分，制定了信息技术学科学业质量标准。学业质量是学生在完成相应课程学习之后的学业成就表现。信息技术学科学业质量是学生在某学段的学习后应达到的且可测评的学习结果。学业质量水平完成了“教到什么程度”和“学到什么程度才算好”的细化。在描述上，高中信息技术学业质量水平共有4级，每级水平都从学科核心素养的四个方面对学生应达到的能力进行了阐释，让教师以此为抓手，更好地完成针对课程内容的教学。

必修课程以信息技术学科核心素养质量水平1为目标制定评价方案，评价标准应依据必修课程的学业质量描述，结合当地学生的学习情况制定，通常达到学业质量水平2，即为学业水平合格。但是在具体的教学实践中，学业质量标准的有效落实、学业质量的评价，还面临着诸多困难。同一个学业内容的不同等级如何界定和把握，对教师来说是个新课题。

● 教学规划

《标准》中，要求高中信息技术必修课程的学分为3学分，每学分18课时，共54课时。而两个必修模块设计的总课时是72课时，这就需要教师在实际教学中，合理分配时间，规划好两个模块的教学，为两个模块制订一个符合当地实际情况的整体教学规划方案。通过两年的实践，我们总结出如下规划方案。

1.对等双缩减方案

两个必修模块通过精简、合并等方式各缩减9课时，必修1、必修2各27课时。精简后必修模块1课时分配如表1所示。

2.2∶1缩减方案

根据两个模块的内容特点，可以通过精简、合并等方式，将必修1缩减6课时，必修2缩减12课时。精简后必修1课时为30课时，必修2课时为24课时。精简后必修模块1课时分配如表2所示。

两种方案都需要精简必修模块1内容。必修模块1内容精简方案可以采取“Python+专题案例”的方式来学习相关内容。要想将必修模块1中的数据与信息、算法与程序设计、数据处理与应用三部分内容进行精简，可以Python为主线，串联起三部分内容。首先学习Python基础知识，然后借助Python数据编码程序案例学习数据存储原理，借助Python数据处理程序案例学习数据处理内容，借助Python人工智能程序案例学习人工智能相关内容。这种方案的优势有二：轻松解决课时紧张的难题;不断重温Python语言，防止Python学完之后，长时间不使用易遗忘的现象出现。

3.压缩冗余方案

将必修1和必修2中有重叠或可部分替换的部分内容进行压缩。此方案将两个必修模块的内容根据需要打乱、融合成一个整体，压缩重组，产生新的规划方案。配置好开源硬件+Python实验环境的话，可以尝试将必修2中的信息系统内容与必修1的数据处理和算法程序部分相融合。具体方案三步走：第一步，以开源硬件为载体，学习信息系统硬件基础设施;第二步，基于硬件环境，学习Python语言基础知识;第三步，以硬件和Python语言为平台，通过数据处理、人工智能、信息系统等部分内容的相关案例的分析来承载这些内容的学习。这种方案的优势在于内容融合度高，时间大幅度精简，效果也同时得以保证。

除了上述三种方案，还可以根据当地的实际情况产生更多符合当地教学的规划方案。如对于数字化学习环境完备，且学生具备一定的自主学习能力的地区，可以采取课堂教学+课后自主学习的方式。有些地区如果学生学科基础相当不错且接受能力极强，还可以采取增加选必方案。通过增加选择性必修模块，将必修1及必修2中被选择性必修模块所覆盖的内容进行缩减。

● 教学策略

1.创建良好的学科教学环境

学科环境的建设问题包括信息技术教室、信息技术实验室、计算机软硬件、网络设施、互联网带宽等支撑信息技术课程教学的必要设施、设备和软硬条件。必修1中Python语言的学习需要的信息技术教室，需要配置Python语言编程环境。数据处理部分的內容需要安排学生体验网络获取数据和利用传感器采集数据等学科实验，这就需要相应的网络设施和上网环境，需要信息技术实验室和开源硬件等设备。

2.开发和创新教学形式

在本模块的教学中，教师可借助多种教学手段，通过项目学习活动创设问题情境，引导学生在解决问题的过程中探究和学习。

例如，有的教师在教学“算法与程序实现”时，围绕一个购物消费需求项目开展教学，项目按照由浅入深的方式，将算法思想和编程的知识巧妙融入，问题与学生生活实际紧密相连。在学习过程中，随着一个个问题的解决，学生的知识和技术自然地得到训练，获得感、成就感油然而生。

再如，有的教师在配备了相应的学科实验设备的前提下，同样开展算法与程序实现的学习，教学采取软硬结合的方式展开。通过温湿传感器灌溉系统来理解和学习分支结构，如果温湿度条件满足，则打开阀门，否则关闭。利用Python语言来控制硬件设备的运行，从而更好地学习和理解分支控制结构。这是将必修1和必修2内容有机融合，利用Python语言来实现数据处理，从而解决实际生活中的问题。

教学策略具有灵活性，教学策略的运用要随着问题情境、目标、内容和教学对象的变化而变化。因此在实际教学过程中，教师要考虑到不同背景和不同知识基础的学生，倡导多元化教学策略。

参考文献：

[1]教育部.普通高中信息技术课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]教育部基础教育课程教材专家工作委员会组织编写，任友群主编.普通高中信息技术课程标准（2017年版）解读[M].北京：高等教育出版社，2018.