“學(xué)校教育數(shù)字化改革實踐”

是《中國信息技術(shù)教育》雜志

2025年關(guān)注重點之一

將展示數(shù)字化賦能學(xué)校

教育教學(xué)的創(chuàng)新變革

呈現(xiàn)學(xué)校在推進(jìn)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的

亮點舉措 特色成效 示范經(jīng)驗

北京師范大學(xué)附屬中學(xué)：普通高中信息技術(shù)分項課程實施的經(jīng)驗與挑戰(zhàn)

作者：周思博 張建彬 姚茜 李威 宋穎 北京師范大學(xué)附屬中學(xué)

本文以北京師范大學(xué)附屬中學(xué)為例，深入分析了普通高中信息技術(shù)分項課程的實施經(jīng)驗與面臨的挑戰(zhàn)。學(xué)校通過分項課程設(shè)計,整合了《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》的必修模塊與選擇性必修模塊，采用項目式學(xué)習(xí)方法，有效提升了學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)和創(chuàng)新實踐能力。然而，課程實施過程中也遇到困難和問題。本文總結(jié)了實踐經(jīng)驗，提出了改進(jìn)建議，以期優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，提高教學(xué)質(zhì)量，以更好地滿足學(xué)生發(fā)展需求。

普通高中信息技術(shù)課程是一門旨在全面提升學(xué)生信息素養(yǎng)，幫助學(xué)生掌握信息技術(shù)基礎(chǔ)知識與技能、增強(qiáng)信息意識、發(fā)展計算思維、提高數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力、樹立正確的信息社會價值觀和責(zé)任感的國家基礎(chǔ)課程。

北京師范大學(xué)附屬中學(xué)（以下簡稱“學(xué)?！保└咭粚W(xué)生在小初階段已經(jīng)了解了一些信息科技學(xué)科的基礎(chǔ)知識，具備了運用信息技術(shù)的基本能力，思維水平與學(xué)習(xí)習(xí)慣普遍優(yōu)于全區(qū)平均水平。同時，他們對信息科技的前沿概念與技術(shù)充滿好奇，對感興趣的事物樂于探索并動手實踐。因此，基于《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)”）和學(xué)生學(xué)情，高一信息技術(shù)備課組于2023—2024學(xué)年開始進(jìn)行分項課程的教學(xué)實踐探索。

課程實施基本情況

新課標(biāo)指出高中信息技術(shù)必修課程的學(xué)分為3學(xué)分，每學(xué)分18課時，共54課時。必修課程是本學(xué)科學(xué)業(yè)水平合格性考試的依據(jù)，學(xué)生在學(xué)完必修課程后，可參加高中信息技術(shù)學(xué)業(yè)水平合格性考試。

1.課時安排

高考班級分成兩組，每組各學(xué)習(xí)一學(xué)期，每周3課時。AP項目班學(xué)習(xí)一學(xué)年，分單雙周，平均每周1.5課時。全年級學(xué)生統(tǒng)一參加6月底舉行的學(xué)業(yè)水平合格考試。

2.分項安排

依托新課標(biāo)和學(xué)校學(xué)情，高一信息技術(shù)備課組經(jīng)過研討分析，形成學(xué)科課程綱要，對必修模塊進(jìn)行整合重構(gòu)，壓縮學(xué)時，為分項課程（新課標(biāo)中的選擇性必修內(nèi)容）留出學(xué)習(xí)時間。與此同時，開設(shè)出“人工智能初步”“三維設(shè)計與創(chuàng)意”（第二學(xué)期更換為“算法初步”）和“開源硬件項目設(shè)計”三個分項供學(xué)生依據(jù)興趣自由選擇。

3.選課安排

高考班級以3個行政班為一組進(jìn)行綁定，學(xué)生自主選擇不同分項后同時間走班上課。AP項目班以行政班為單位，選課依據(jù)少數(shù)服從多數(shù)原則，最終實施“三維設(shè)計與創(chuàng)意”分項。

實踐過程與經(jīng)驗總結(jié)

1.依托學(xué)科大概念，以大單元重構(gòu)必修模塊

在新課標(biāo)中，必修課程包括“數(shù)據(jù)與計算”和“信息系統(tǒng)與社會”兩個模塊。“數(shù)據(jù)與計算”模塊針對數(shù)據(jù)（包括大數(shù)據(jù)）在信息社會中的重要價值，分析數(shù)據(jù)與信息的關(guān)系，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)處理的基本方法與技能，發(fā)展學(xué)生利用信息技術(shù)解決問題的能力。該模塊包括“數(shù)據(jù)與信息”“數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用”“算法與程序?qū)崿F(xiàn)”“人工智能”四部分內(nèi)容。“信息系統(tǒng)與社會”模塊針對信息社會生存與發(fā)展的需要，強(qiáng)調(diào)利用信息系統(tǒng)解決問題的過程與方法，是為提升學(xué)生信息安全和社會責(zé)任意識而設(shè)置的必修模塊。該模塊包括“信息社會特征”“信息系統(tǒng)概述”“信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施”“信息安全與信息社會責(zé)任”四部分內(nèi)容。

教師通過對教材的把握，依托學(xué)科大概念整合、處理、重構(gòu)了單元學(xué)習(xí)內(nèi)容（如下圖），并立足于學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，設(shè)計探究任務(wù)和學(xué)習(xí)活動，實施了大單元教學(xué)。重構(gòu)后的大單元包括“數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)”“算法與Python程序設(shè)計”“信息技術(shù)與社會責(zé)任”和“信息系統(tǒng)的組成與應(yīng)用”。

重構(gòu)必修模塊單元

必修課程內(nèi)容作為分項教學(xué)的基礎(chǔ)及學(xué)業(yè)水平合格考的主要考查點，在不同項目中均會有所體現(xiàn)。有的作為獨立單元進(jìn)行學(xué)習(xí)，有的結(jié)合分項內(nèi)容的需要，將必修內(nèi)容進(jìn)行恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整或加深。例如，在“開源硬件項目設(shè)計”分項中，數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用以及走進(jìn)人工智能分別融入“數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)”和“信息技術(shù)與社會責(zé)任”大單元；而在“人工智能初步”分項中，這兩部分內(nèi)容會單獨形成項目，進(jìn)行更加細(xì)致和深入的學(xué)習(xí)，以確保所有學(xué)生都能完成國家必修課程的基本學(xué)業(yè)要求，并在感興趣的技術(shù)領(lǐng)域深入學(xué)習(xí)。

2.基于分項內(nèi)容，探索項目式學(xué)習(xí)

（1）人工智能初步項目內(nèi)容與學(xué)習(xí)成果

人工智能初步分項課程需要在學(xué)生完成必修模塊內(nèi)容的學(xué)習(xí)，對Python程序設(shè)計和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)具有一定的了解和實踐的基礎(chǔ)上展開學(xué)習(xí)。該分項課程一共實施了4個學(xué)習(xí)項目：“探究數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用”“探究人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)”“探究路徑規(guī)劃與智能決策”“探究無人駕駛智能車”。

“探究數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用”項目引導(dǎo)學(xué)生全面體驗和探索數(shù)據(jù)的采集、整理、分析與可視化呈現(xiàn)的完整過程。其中包括利用網(wǎng)絡(luò)爬蟲采集網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，利用Python編程對數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、清洗，利用編程軟件或網(wǎng)絡(luò)平臺對數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化呈現(xiàn)和對比分析。數(shù)據(jù)是人工智能的基本技術(shù)要素之一，只有對數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用全過程有明確的認(rèn)識和理解，才能更加深入地探究人工智能技術(shù)的思想與方法，為后續(xù)人工智能項目的開展做好準(zhǔn)備與鋪墊。

“探究人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)”項目將選擇性必修教材中的第一單元與第二單元的部分內(nèi)容進(jìn)行了整合，著重介紹了人工智能的基本概念與特征、發(fā)展歷程與典型應(yīng)用，并通過探究簡單的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，引導(dǎo)學(xué)生理解現(xiàn)階段人工智能的基礎(chǔ)技術(shù)的思想與方法。該項目以機(jī)器學(xué)習(xí)中的回歸和聚類算法為例，通過設(shè)置階梯式的任務(wù)鏈，提供經(jīng)典數(shù)據(jù)集與代碼參考，引導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)認(rèn)識數(shù)據(jù)集—訓(xùn)練數(shù)據(jù)—生成模型—應(yīng)用模型的機(jī)器學(xué)習(xí)基本過程，加深對人工智能主流基礎(chǔ)的認(rèn)識和理解。

“探究路徑規(guī)劃與智能決策”（解鎖附中校園之旅）項目是基于學(xué)校高一年級學(xué)生提出的真實問題，由教師對照新課標(biāo)，重構(gòu)教材內(nèi)容設(shè)計并實施的一次跨學(xué)科項目式教學(xué)嘗試。在這一項目學(xué)習(xí)中，學(xué)生綜合運用信息技術(shù)、數(shù)學(xué)和地理學(xué)科的知識與技能，深入學(xué)習(xí)人工智能的相關(guān)原理，抽象表示校園平面地圖，利用搜索算法進(jìn)行路徑規(guī)劃，通過回歸分析完成智能決策，優(yōu)化路徑選擇，最終形成解決校園生活實際問題的方案成果，并在這一過程中提升核心素養(yǎng)與高階思維能力。

“探究無人駕駛智能車”項目讓學(xué)生動手組裝無人車，認(rèn)識智能車的基本結(jié)構(gòu)，了解傳感器在無人駕駛中的作用和價值，同時進(jìn)一步了解圖像識別與理解、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)在智能駕駛中的具體應(yīng)用及其思想和方法。經(jīng)過這一項目的學(xué)習(xí)和實踐，學(xué)生能夠合理運用相關(guān)傳感器組裝無人駕駛智能車，并通過程序設(shè)計下達(dá)指令，讓智能車完成巡線、避障、識別標(biāo)志、側(cè)方停車等智能駕駛?cè)蝿?wù)。

（2）開源硬件項目內(nèi)容與學(xué)習(xí)成果

開源硬件分項課程在學(xué)生學(xué)完必修內(nèi)容，具有一定編程能力之后開展。該分項課程介紹了開源軟件、硬件的概念、起源、優(yōu)勢與不足，讓學(xué)生充分理解開源的價值，并通過實踐活動完成相應(yīng)項目來深入體會開源硬件的特征及一個完整的實物作品的制作過程。

基礎(chǔ)任務(wù)：為了讓學(xué)生了解掌控板的結(jié)構(gòu)、功能及編程環(huán)境，設(shè)計并完成了“指南針”“水平儀”“電子琴”等小任務(wù)。

自選項目：通過軟硬件結(jié)合的方式小組合作完成，學(xué)生可以在“避障小車”“幸運轉(zhuǎn)盤”“電視機(jī)”“荷蘭風(fēng)車”“旋轉(zhuǎn)木馬”“電子天平”“智能環(huán)境監(jiān)測器”“道閘”“鐘擺”九個項目中任選一個完成，也可以根據(jù)自己的創(chuàng)意完善這些項目或者自主設(shè)計一個項目。在完成項目的過程中，除了掌控板的基本使用外，還需要使用人體感應(yīng)器、溫濕度傳感器、超聲波傳感器等多種傳感器及電機(jī)等。執(zhí)行前需要設(shè)計與組裝作品的外觀，需要考慮結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、美觀性等特點，屬于信息技術(shù)與通用技術(shù)相結(jié)合的項目，用于嘗試對兩個學(xué)科知識進(jìn)行綜合使用，實現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)。

（3）三維設(shè)計與創(chuàng)意項目內(nèi)容與學(xué)習(xí)成果

三維設(shè)計與創(chuàng)意是針對三維圖形創(chuàng)作與編輯和利用三維動畫創(chuàng)意方法而設(shè)置的選擇性必修模塊，學(xué)生初步了解三維設(shè)計及相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)知識，掌握三維設(shè)計中的建模方法與技能，結(jié)合必修內(nèi)容在三維仿真平臺體驗人工智能相關(guān)案例，最終通過小組合作自定主題的項目實踐活動，完成創(chuàng)意三維模型的設(shè)計、作品打印與分項匯報。

基礎(chǔ)任務(wù)：①通過“我的家居我做主”微項目，了解二維與三維的區(qū)別，能結(jié)合案例描述三維設(shè)計及相關(guān)技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，了解三維設(shè)計及相關(guān)技術(shù)在不同領(lǐng)域的實際應(yīng)用；②通過“我的學(xué)習(xí)用品巧設(shè)計”微項目，了解三維建模的基本思路及方法，掌握設(shè)計和制作三維模型的過程，能夠制作出一個三維模型；③使用三維仿真軟件，利用“智慧城市案例”（紅綠燈控制、自動停車或智能巡線）融合人工智能、編程等學(xué)科實踐，體驗動態(tài)的人工智能行為仿真。

項目實踐：小組自定主題，從生活與學(xué)習(xí)需求出發(fā)，利用三維設(shè)計軟件創(chuàng)作三維作品并添加適當(dāng)?shù)男Ч?，選擇適當(dāng)?shù)男问桨l(fā)布三維作品，完成創(chuàng)意三維模型的建立與作品輸出，在數(shù)字化平臺提交作品及相關(guān)文檔（設(shè)計思想、技術(shù)文檔、交流文稿等），開展項目成果的交流與評價，并選擇典型成果進(jìn)行課堂展示和交流評價。

（4）算法初步項目內(nèi)容與學(xué)習(xí)成果

算法初步項目基于必修的程序設(shè)計模塊，旨在進(jìn)一步深化學(xué)生的編程實踐。在掌握解析與枚舉算法的基礎(chǔ)上，課程引入了遞歸和迭代等進(jìn)階算法。在掌握這些算法之后，學(xué)生將有機(jī)會通過設(shè)計并實現(xiàn)如對弈程序等復(fù)雜項目，親身體驗運用程序設(shè)計和算法思想解決實際問題的過程，從而全面感受程序設(shè)計作品從構(gòu)思到實現(xiàn)的完整流程。

綜合項目：小組設(shè)計并實現(xiàn)個性化的對弈程序。學(xué)生可以選擇井字棋、五子棋等經(jīng)典棋類游戲，同時鼓勵學(xué)生結(jié)合這些棋類規(guī)則，進(jìn)行創(chuàng)意性的簡化、調(diào)整，或者設(shè)計出全新的規(guī)則和玩法，打造獨具特色的棋類項目。通過小組協(xié)作，學(xué)生將經(jīng)歷需求分析、界面與功能設(shè)計、編碼實現(xiàn)等環(huán)節(jié)，全方位體驗程序設(shè)計項目的開發(fā)流程。在這一過程中，學(xué)生將綜合運用遞歸、迭代、解析和枚舉等算法和技術(shù)，不僅能夠在實踐中鞏固和加深編程知識，更能有效提升編程能力。同時，這樣也能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和團(tuán)隊協(xié)作能力。

3.多維度的體驗與收獲

在課程方面，高一信息技術(shù)分項教學(xué)不僅實現(xiàn)了國家課程方案中對必修模塊的學(xué)習(xí)要求，同時基于學(xué)校學(xué)情設(shè)計實施了選擇性必修的相關(guān)內(nèi)容，并以項目式學(xué)習(xí)的方式鼓勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、探究解決，形成了具有附中特色的信息技術(shù)課程校本實施方案和學(xué)科課程綱要，在科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)課程方案設(shè)計上做出了新的嘗試。

在學(xué)生方面，高一信息技術(shù)分項教學(xué)不僅滿足了學(xué)生對信息技術(shù)知識學(xué)習(xí)的基本要求，還提供機(jī)會和選擇讓學(xué)生對自己感興趣的技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行更加深入的了解和學(xué)習(xí)。不僅如此，通過項目式學(xué)習(xí)，學(xué)生在合作學(xué)習(xí)和自主探究中提升了核心素養(yǎng)和實踐能力。學(xué)生普遍對分項內(nèi)容的學(xué)習(xí)更有好奇心和求知欲，對項目實施后展現(xiàn)出的成果也頗有成就感。

在教師方面，高一信息技術(shù)分項教學(xué)的實施促使備課組的教師進(jìn)一步分析課標(biāo)、學(xué)情和教材，重構(gòu)必修內(nèi)容并進(jìn)行設(shè)計實施，這是在原有基礎(chǔ)上對新課程新教材更加深入的研究和探索。此外，分項內(nèi)容的項目式教學(xué)也讓教師嘗試嶄新的教學(xué)內(nèi)容和不同以往的教與學(xué)方式，這是在教學(xué)實踐上的新探索，對教師的自我發(fā)展與成長有著促進(jìn)作用。

發(fā)現(xiàn)問題與改進(jìn)方案

1.存在的問題

依據(jù)《北京市深化高等學(xué)?？荚囌猩贫染C合改革實施方案》，信息技術(shù)為合格性考試科目之一，普通高中在校學(xué)生首次參加合格性考試時間為高一第二學(xué)期期末。針對高考班學(xué)生的現(xiàn)有排課方案會導(dǎo)致在第一學(xué)期學(xué)完全部必修內(nèi)容的學(xué)生在第二學(xué)期不再接觸信息技術(shù)課，卻只能在第二學(xué)期期末參加合格性考試，無法做到“隨教、隨考、隨清”。

現(xiàn)有高考班的分項課程排課方案為三節(jié)連堂課，經(jīng)過教學(xué)實踐后發(fā)現(xiàn)，學(xué)生連續(xù)三節(jié)課持續(xù)專注地進(jìn)行信息技術(shù)學(xué)科的項目學(xué)習(xí)存在較大困難。此外，部分學(xué)生和家長對非應(yīng)試學(xué)科的重視程度有限，常常出現(xiàn)多次請假的情況，導(dǎo)致學(xué)生難以跟上整體的學(xué)習(xí)進(jìn)度。

目前，以學(xué)期為單位的實施方式導(dǎo)致高考班學(xué)生幾乎無法參與相關(guān)賽事。因此，原計劃通過分項課程讓興趣濃厚、學(xué)有余力且在分項上能力較強(qiáng)的高一學(xué)生參加學(xué)科競賽，以賽促學(xué)，成果輸出的預(yù)期未能達(dá)成。

2.改進(jìn)方案建議

將高考班級的課程實施調(diào)整為以學(xué)年為單位，即分單雙周，持續(xù)學(xué)習(xí)兩個學(xué)期，平均每周1.5學(xué)時。該方案不會影響必修模塊的單元教學(xué)和分項的項目學(xué)習(xí)，同時避免了合格考時間影響、班級學(xué)時不均衡等弊端，也有助于讓更多的學(xué)生有機(jī)會參與到科技創(chuàng)新賽事中去。

綜上所述，后續(xù)將通過優(yōu)化課程設(shè)計，確保每一位學(xué)生都能掌握扎實的信息技術(shù)基礎(chǔ)知識，同時培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和實踐能力，以更好地滿足未來社會對高素質(zhì)人才的需求。

本文作者：

周思博 張建彬 姚茜 李威 宋穎

北京師范大學(xué)附屬中學(xué)

文章刊登于《中國信息技術(shù)教育》2025年第3期

原標(biāo)題：普通高中信息技術(shù)分項課程實施的經(jīng)驗與挑戰(zhàn)——以北京師范大學(xué)附屬中學(xué)為例

引用請注明參考文獻(xiàn)：

周思博 張建彬 姚茜等.普通高中信息技術(shù)分項課程實施的經(jīng)驗與挑戰(zhàn)——以北京師范大學(xué)附屬中學(xué)為例[J].中國信息技術(shù)教育，2025（03）：101-104.

歡迎訂閱

識別上方二維碼即可訂閱