邢寅玲

摘 要： 文章从学生在校进行图书借阅中存在的图书查询设备少、借阅时间有限、排队等候等问题入手，引导学生学习运用计算机解决问题的过程与方法，设计模拟图书查询算法，帮助学校师生解决图书查询中的低效问题;在设计解决问题中，落实“从生活实际出发，概述算法的概率与特征，运用恰当的描述方法和控制结构表示简单算法”的单元课标内容与学业要求以及学科核心素养。

关键词： 真实情境;问题求解;单元整体教学

中图分类号： G633.67    文献标识码： A    文章编号： 1673-8918（2022）08-0014-04

一、 引言

《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）解读》在渗透项目学习的过程与方法中提到“引导学生在真实的问题情境中学习技术工具，理解科学方法，并利用技术工具和学科方法解决问题”，基于真实问题求解的单元学习有利于将学生信息能力的发展贯穿于任务确定、策略分析、信息检索与获取、信息应用、过程与结果评价的学习过程中。笔者以粤教版信息技术必修1《数据与计算》第三单元《算法基础》为例，将图书借阅环节中图书查找的低效问题的求解与“算法”这一学科核心概念的学习与应用紧密结合起来，进行单元整体教学的设计与实施，助力学生信息素养的提升。

二、 问题求解与单元教学

问题求解是指问题解决者结合当时的问题情境，针对问题采用适当的方法和工具进行实践活动，从而走出未知状态的过程。美国著名教学设计专家乔纳森认为问题求解是一种注重学习主动性、建构性、意图性、真实性和合作性的有意义的学习。问题求解一般会经历发现问题、分析问题、寻求策略、尝试解答和效果评价五个阶段。

单元教学属于系统化以及科学化的教学方式，通过组成单元的核心概念在相关内容上的联系，将教学内容与学习目标有效联系在一起。借助单元学习方式，学生可以获取单元核心概念上更具有系统性的知识，有效提升学习技能。依据课程标准以及信息技术学科学习具有典型实践性的特点，遵循学生的认知特点以及心理发展规律，认真选取单元项目学习主题，以此构成具备系统性以及序列性的单元课程学习内容框架。

三、 问题求解与单元学习之间的关系

从心理学的角度看，“问题求解”就是从现有状态到目标状态的问题解决过程。将学习过程放置到真实问题的求解过程中，符合学生最近发展区理论，教师根据单元教学内容和要求，围绕“核心概念”创设问题情境，基于学生现有的心理认知、知识技能水平进行头脑风暴发现问题、分析问题，结合实践体验尝试构建问题求解模型（策略），在模型（策略）的引领下，进行新知的探究与学习，形成新的知识与技能，进而实现问题的求解并进行效果的评价。在问题情境的引导下，学生收集数据，思考讨论，提出质疑，引发辩论，进行批判性思考与实践探究，得出结论，学生思维在问题求解中不断发展、升华。问题求解过程与单元学习之间的映射关系如图1所示：

四、 基于真实问题求解的单元教学设计策略

（一）研读课标与教材，确定单元学习目标

信息技术课程标准是信息技術教师实施课堂教学活动的指导性文件，规定了信息技术学科的课程性质、课程目标、内容目标以及实施建议。因此，教师需要准确理解课标内容要求、学业要求上，梳理教材内容的组织方式与呈现方法，列出学生单元学习需要达成的目标清单以及单元学习的重难点。

粤教版信息技术必修1《数据与计算》中《算法基础》单元承载的课标内容要求为“从生活实例出发，概述算法的概率与特征，运用恰当的描述方法和控制结构表示简单的算法”，需要达成的学业要求是“依据解决问题的需要，设计和表示简单算法”，据此学生需要在理解“算法”这一学科概念的基础上，根据实际问题的需要，运用“算法基础”知识以及数字化工具开展学习，解决问题，形成运用计算机求解问题的学科素养。

教材在本单元的内容组织上由“体验计算机解决问题的过程”“算法及其描述”“计算机程序与程序设计语言”三节组成。通过组织学生开展“设计从A市到B市耗时最少的旅行路线方案”项目范例的探究活动，了解人工解决问题过程与计算机解决问题过程的差异性，体验计算机解决问题的高效与便捷，通过探究“方程6x+5y+4z=50的正整数解的个数t”的求解过程，理解算法、算法特征、算法的描述以及三种基本控制结构等知识;通过探究“什么是计算机程序语言”这一任务，了解计算机程序、计算机工作原理以及计算机程序设计语言等知识，通过3个探究活动的开展，将“算法”这一核心概念的知识构建、技能培养与思维发展融入解决问题和完成任务的过程中，促进本单元对应课标的学科核心素养的达成，完成单元学习目标。教材在处理上紧紧围绕单元核心概念“算法”组织教学内容，在知识的衔接上由表及里，层层递进，但项目范例在教材中仅“体验计算机解决问题的过程”这一内容时有体现，在“算法及其描述”“计算机成员与程序设计语言”内容上没有继续该范例的相关性探究活动，不利于学生进行项目学习完整性的体验。

因此通过对课标、教材的仔细阅读，《算法基础》需要达成的单元学习目标如下：能够概述并理解算法的概念与特征;能够知道算法的描述方法以及三种基本控制结构;能够根据问题需要，选择恰当的结构进行算法描述（难点）;能够了解计算机程序运行过程以及计算机程序设计语言的发展历程与特点。

（二）细究目标与学情，设计单元学习主题活动

课标内容要求以及学业要求是每个学生均需达成的基本学习目标，而学生个体学习均有差异性，如何在确保达成基本学习目标基础上，使得每个学生都能有所成长，达成学科的核心素养，需要教师在单元学习目标清单基础上，结合学生情况进行科学有效的单元学习活动的设计。

现阶段高中信息技术项目学习普遍存在以下问题：①组建项目学习小组具有盲目性，小组合作意识薄弱。由于高中生身心发展不成熟，学生多数普遍遵从个人喜好出发，同时个人主义强，不善于倾听和接受他人的意见，学生间的信息素养差异大等方面，均一定程度上影响了小组合作交流学习的有效性。经了解，超过一半的学生在小组学习过程中很少甚至从不发表自己的观点和建议，这也反映出教师缺乏对学生小组建设以及小组合作交流的引导与干预能力。②开放的项目选题具有随意性，学生选题往往从自己的喜好出发，对选题的科学性、可行性、实用性等考虑得较少，使得项目学习缺乏深度和广度，学习的有效性较差。③学生前期知识技能储备不足，项目学习往往涉及一个或多个学科知识的融合应用，不能独立于知识技能而单独存在。在教学实施过程中，发现学生对前期必备知识技能的掌握能力较差，对基本概念原理知识的理解不到位，不能做到学以致用，使得项目学习出现了预设目标大、实施中效果弱、师生磨合差的现象。

基于以上问题考虑，在《算法基础》单元中将教材中“设计从A市到B市耗时最好的旅行路线方案”项目学习范例调整为基于学生现有知识技能，可体验、可感知的图书借阅这一真实场景中的低效问题的求解方案的设计，将问题的求解化解为三个彼此关联、层层深入的探究活动，分别是：活动一，明确问题，构思求解方案，由感知现象出发，引导学生进行归因分析，找出存在的问题，结合学生日常生活学习中对信息的检索体验，引导学生小组思考运用计算机这一数字化工具进行问题求解的可行性与优越性分析，帮助学生构建人工解决问题的过程与运用计算机等数字化工具解决问题的过程的差异性，树立使用信息技术解决问题的积极性与主动性;活动二，理清脉络，设计方案，由构思方案中得出的可行性方案出发，进行方案的落实，引导学生对常用查询系统的功能分析，思考总结方案中查询小助手应具有的功能以及功能实现的策略，通过本活动的开展，帮助学生自主构建“算法”知识技能体系;活动三，程序小体验，验证优化方案，在方案功能实现算法基础上，通过引导学生运行参考程序，尝试调整参数，验证方案的科学性与准确性，帮助学生理解运用计算机编程解决问题的过程与方法以及程序设计语言的发展历程。通过三个循序渐进的探究活动，将图书查询这一问题求解方案的设计与呈现与“算法基础”单元的学习目标紧密的联系在一起，学生通过自主探究、交流与合作的学习方式，体验利用信息技术获取、分析、判断、加工、综合、创新、发布信息的过程，围绕学科核心概念“算法”自主构建运用数字化工具进行问题求解的过程与方法。

（三）围绕问题—任务—活动，实施分课时单元学习活动

结合学习目标、教材内容组织以及单元学习主题活动，进行分课时的教学实施，在分课时中围绕求解问题的渐进关系，会出现新的未知问题，根据新产生的未知问题与单元内容之间的关系，组织分课时的教学活动，明确教学的环节。在图书借阅情境中建立“图书查询”设计这一主题问题，并围绕该主题问题的提出、构思、设计、呈现等流程，构建运用计算机编程解决问题中关于“算法”这一核心学科概念的体系学习。本次主题活动共由3课时完成，分别是：第一课时：3.1体验计算机解决问题的过程——明确问题，构思求解方案;第二课时：3.2算法及其描述——理清求解脉络，设计方案;第三课时：3.3计算机程序与程序设计语言——程序小体验，验证优化方案。现以第一课时为例，进行分课时“问题—任务—活动”教学设计如下：

（1）创设情境，引出问题：观看教师录制的一段高峰时期学校图书馆图书借阅场景视频，结合自己的图书借阅经历，打开教师提供的链接，将你在图书借阅过程中遇到过哪些问题，又是如何解决的，发表在padlet在线网页平台上。

（设计意图：从学生直接感受或日常生活经历出发，增加学生的代入感，易于激起学生参与问题讨论的意愿，进入学习、思考状态，同时，借助padlet在线平台，进行观点的表达，易于消除学生学习前的消极情绪与盲目性，达到动情入境的目的。）

（2）请结合padlet网页中同学们发表的各种问题，3人一组建立“图书借阅中存在的问题”清单，小组分析、讨论、记录清单中问题的求解方法，填写小组单元学习记录册，并将小组整理的问题清单截图发表在padlet网页平台中。

（设计意图：总结汇总情境中存在的问题，引导学生在真实情境中发现问题，借助在线平台直观展示观点，可以让更多的学生打开思路，参与到课堂活动中，变被动为主动。）

（3）请从各小组认真查看padlet页面的问题清单截图，挑选出清单问题描述清楚、问题解决方法可行的2组，进行对比分析，这些解决方法中哪些是属于人工解决问题？哪些是利用计算机中数字化工具进行问题解決？这两种解决问题的方法有何异同？填写在小组单元学习记录册中，并进行分享。

在学生分享的过程中，教师引导学生思考总结该情境下，人工解决问题是根据个体已有的经验和知识确定问题解决的方法，从而解决问题;计算机解决问题是通过已有的数字化工具实现一类需求问题的求解，更高效便捷。虽然图书馆已有的查询工具效率高，但设备数少、设备开放查询端口涉及费用问题，学校无法提供更多的查询设备，我们是否可以借鉴查询机的功能实现，通过编写计算机程序的方式解决这一问题呢？

（设计意图：以学生提交的数据和现有认知基础为起点，进行人工解决问题与计算机解决问题方式方法的探究，更易于学生加深理解，同时提出新的需求问题，并给出可供参考的方案，帮助学生有问题分析进入运用计算机编程解决问题的方案的构思。）

（4）请阅读教材P46～P47计算机解决问题的过程，小组思考、讨论回答以下问题：在实现图书查询功能进行问题分析环节，需要分析哪些要素？请用语言描述Excel表格中数据的查找功能实现过程。你知道的程序设计语言有哪些？将讨论结果记录在小组单元学习记录册中。

（设计意图：计算机解决问题的过程是本次课的重点，通过学生个体自主阅读，形成关于该知识的一个基本了解，随后结合情境问题需要，进行小组讨论，修正个体理解的偏差，完成课时对应的课标内容要求。）

（5）各小组结合本节课的内容，讨论、记录编程实现“图书查询”功能，小组需要学习的知识技能清单，可参考教师提供的未知知识清单思维导图案例，运用百度脑图在线思维导图制作工具制作本小组的单元新知学习清单，并截图粘贴到小组单元学习记录册中。

（设计意图：通过案例与思维导图工具，帮助学习小组构建小组问题求解的新知学习清单，理清编程求解问题思路，完成课时学习目标，同时建立学习期待，为后续学习指明方向，易于激发学生自主学习的积极性。）

（四）建立多元评价体系，教—学—评相一致

围绕“问题—任务—活动”的单元学习实施过程中，将情境问题求解分解为一对一的驱动任务，通过小组单元学习活动手册，形成小组单元学习过程的有效反馈;借助网络在线交流与测评平台，进行生生反馈、师生反馈，及时进行新知技能学习的适时反馈与评价;在小组成果交流与展示中，进行小组学习过程与成果量化，形成单元学习的终结性评价，并记录在单元学习活动记录册中，激励学习小组继续扬长避短，发挥个体与团队的力量，促使个体与团队均能完成预设的成长目标。

经实践证明，在真实的问题情境中，学生在实际活动中通过亲身体验来发现问题，再进行一系列的假设、推理、检验的活动而增长新的经验与技能，获得问题解决，使学生的兴趣和才能得到自由和发展。因此，在单元教学活动设计过程中，教师通过组织学生借助padlet、爱莫脑图等在线平台帮助小组进行交流、头脑风暴、工作认领等团队工作，进行分享情境现象提出问题，根据现有的认知基础与实践经验，构建可供借鉴的问题求解模型;在参考模型的基础上，拟定问题清单，通过提供微课资源、思维导图、问卷星等资源帮助学生个体进行新知的自主探究与检测，进而完成主题活动中的分解任务;在解决问题清单，完成新知学习与问题求解后，学生借助写得、腾讯文档等在线协作工具编辑文档完成团队项目成果的汇报与主题活动相关文档资料的整理，完成自评工作;在成果展示与交流过程中，要求小组注重进行过程性资料的展现与团队成员的收获以及问题求解的创新点进行，完成互评与教师评价环节。在问题求解过程中充分发挥小组团队的信息共享作用以及团队信息加工处理能力，同时遵从学生个体学习的差异性，借助网络资源进行个体新知的自主学习与应用，提高了学生课堂的参与度与实践性，利于培养学生的自主学习能力、团队协作能力与交流表达能力。

参考文献：

[1]谢云，陈芳芳，钟志贤.基于问题求解的微课程设计模式研究[J].中国远程教育，2015（5）：48.

[2]任友群，黄荣怀.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.