普通高中信息技术分项课程实施的经验与挑战

摘要：本文以北京师范大学附属中学为例，深入分析了普通高中信息技术分项课程的实施经验与面临的挑战。学校通过分项课程设计，整合了《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》的必修模块与选择性必修模块，采用项目式学习方法，有效提升了学生的学科核心素养和创新实践能力。然而，课程实施过程中也遇到困难和问题。本文总结了实践经验，提出了改进建议，以期优化课程结构，提高教学质量，以更好地满足学生发展需求。

关键词：高中信息技术；课程实施；项目式学习

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2025）03-0101-04

普通高中信息技术课程是一门旨在全面提升学生信息素养，帮助学生掌握信息技术基础知识与技能、增强信息意识、发展计算思维、提高数字化学习与创新能力、树立正确的信息社会价值观和责任感的国家基础课程。

北京师范大学附属中学（以下简称“学校”）高一学生在小初阶段已经了解了一些信息科技学科的基础知识，具备了运用信息技术的基本能力，思维水平与学习习惯普遍优于全区平均水平。同时，他们对信息科技的前沿概念与技术充满好奇，对感兴趣的事物乐于探索并动手实践。因此，基于《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》（以下简称“新课标”）和学生学情，高一信息技术备课组于2023—2024学年开始进行分项课程的教学实践探索。

课程实施基本情况

新课标指出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。必修课程是本学科学业水平合格性考试的依据，学生在学完必修课程后，可参加高中信息技术学业水平合格性考试。

1.课时安排

高考班级分成两组，每组各学习一学期，每周3课时。AP项目班学习一学年，分单双周，平均每周1.5课时。全年级学生统一参加6月底举行的学业水平合格考试。

2.分项安排

依托新课标和学校学情，高一信息技术备课组经过研讨分析，形成学科课程纲要，对必修模块进行整合重构，压缩学时，为分项课程（新课标中的选择性必修内容）留出学习时间。与此同时，开设出“人工智能初步”“三维设计与创意”（第二学期更换为“算法初步”）和“开源硬件项目设计”三个分项供学生依据兴趣自由选择。

3.选课安排

高考班级以3个行政班为一组进行绑定，学生自主选择不同分项后同时间走班上课。AP项目班以行政班为单位，选课依据少数服从多数原则，最终实施“三维设计与创意”分项。

实践过程与经验总结

1.依托学科大概念，以大单元重构必修模块

在新课标中，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”模块针对数据（包括大数据）在信息社会中的重要价值，分析数据与信息的关系，强调数据处理的基本方法与技能，发展学生利用信息技术解决问题的能力。该模块包括“数据与信息”“数据处理与应用”“算法与程序实现”“人工智能”四部分内容。“信息系统与社会”模块针对信息社会生存与发展的需要，强调利用信息系统解决问题的过程与方法，是为提升学生信息安全和社会责任意识而设置的必修模块。该模块包括“信息社会特征”“信息系统概述”“信息系统的基础设施”“信息安全与信息社会责任”四部分内容。

教师通过对教材的把握，依托学科大概念整合、处理、重构了单元学习内容（如右图），并立足于学生的学科核心素养，设计探究任务和学习活动，实施了大单元教学。重构后的大单元包括“数据与大数据”“算法与Python程序设计”“信息技术与社会责任”和“信息系统的组成与应用”。

必修课程内容作为分项教学的基础及学业水平合格考的主要考查点，在不同项目中均会有所体现。有的作为独立单元进行学习，有的结合分项内容的需要，将必修内容进行恰当的调整或加深。例如，在“开源硬件项目设计”分项中，数据处理与应用以及走进人工智能分别融入“数据与大数据”和“信息技术与社会责任”大单元；而在“人工智能初步”分项中，这两部分内容会单独形成项目，进行更加细致和深入的学习，以确保所有学生都能完成国家必修课程的基本学业要求，并在感兴趣的技术领域深入学习。

2.基于分项内容，探索项目式学习

（1）人工智能初步项目内容与学习成果

人工智能初步分项课程需要在学生完成必修模块内容的学习，对Python程序设计和数据基础具有一定的了解和实践的基础上展开学习。该分项课程一共实施了4个学习项目：“探究数据处理与应用”“探究人工智能与机器学习”“探究路径规划与智能决策”“探究无人驾驶智能车”。

“探究数据处理与应用”项目引导学生全面体验和探索数据的采集、整理、分析与可视化呈现的完整过程。其中包括利用网络爬虫采集网络数据，利用Python编程对数据进行筛选、清洗，利用编程软件或网络平台对数据进行可视化呈现和对比分析。数据是人工智能的基本技术要素之一，只有对数据处理与应用全过程有明确的认识和理解，才能更加深入地探究人工智能技术的思想与方法，为后续人工智能项目的开展做好准备与铺垫。

“探究人工智能与机器学习”项目将选择性必修教材中的第一单元与第二单元的部分内容进行了整合，着重介绍了人工智能的基本概念与特征、发展历程与典型应用，并通过探究简单的机器学习算法，引导学生理解现阶段人工智能的基础技术的思想与方法。该项目以机器学习中的回归和聚类算法为例，通过设置阶梯式的任务链，提供经典数据集与代码参考，引导学生实现认识数据集—训练数据—生成模型—应用模型的机器学习基本过程，加深对人工智能主流基础的认识和理解。

“探究路径规划与智能决策”（解锁附中校园之旅）项目是基于学校高一年级学生提出的真实问题，由教师对照新课标，重构教材内容设计并实施的一次跨学科项目式教学尝试。在这一项目学习中，学生综合运用信息技术、数学和地理学科的知识与技能，深入学习人工智能的相关原理，抽象表示校园平面地图，利用搜索算法进行路径规划，通过回归分析完成智能决策，优化路径选择，最终形成解决校园生活实际问题的方案成果，并在这一过程中提升核心素养与高阶思维能力。

“探究无人驾驶智能车”项目让学生动手组装无人车，认识智能车的基本结构，了解传感器在无人驾驶中的作用和价值，同时进一步了解图像识别与理解、神经网络与深度学习等人工智能技术在智能驾驶中的具体应用及其思想和方法。经过这一项目的学习和实践，学生能够合理运用相关传感器组装无人驾驶智能车，并通过程序设计下达指令，让智能车完成巡线、避障、识别标志、侧方停车等智能驾驶任务。

（2）开源硬件项目内容与学习成果

开源硬件分项课程在学生学完必修内容，具有一定编程能力之后开展。该分项课程介绍了开源软件、硬件的概念、起源、优势与不足，让学生充分理解开源的价值，并通过实践活动完成相应项目来深入体会开源硬件的特征及一个完整的实物作品的制作过程。

基础任务：为了让学生了解掌控板的结构、功能及编程环境，设计并完成了“指南针”“水平仪”“电子琴”等小任务。

自选项目：通过软硬件结合的方式小组合作完成，学生可以在“避障小车”“幸运转盘”“电视机”“荷兰风车”“旋转木马”“电子天平”“智能环境监测器”“道闸”“钟摆”九个项目中任选一个完成，也可以根据自己的创意完善这些项目或者自主设计一个项目。在完成项目的过程中，除了掌控板的基本使用外，还需要使用人体感应器、温湿度传感器、超声波传感器等多种传感器及电机等。执行前需要设计与组装作品的外观，需要考虑结构的稳定性、美观性等特点，属于信息技术与通用技术相结合的项目，用于尝试对两个学科知识进行综合使用，实现跨学科学习。

（3）三维设计与创意项目内容与学习成果

三维设计与创意是针对三维图形创作与编辑和利用三维动画创意方法而设置的选择性必修模块，学生初步了解三维设计及相关技术的基础知识，掌握三维设计中的建模方法与技能，结合必修内容在三维仿真平台体验人工智能相关案例，最终通过小组合作自定主题的项目实践活动，完成创意三维模型的设计、作品打印与分项汇报。

基础任务：①通过“我的家居我做主”微项目，了解二维与三维的区别，能结合案例描述三维设计及相关技术的现状和发展趋势，了解三维设计及相关技术在不同领域的实际应用；②通过“我的学习用品巧设计”微项目，了解三维建模的基本思路及方法，掌握设计和制作三维模型的过程，能够制作出一个三维模型；③使用三维仿真软件，利用“智慧城市案例”（红绿灯控制、自动停车或智能巡线）融合人工智能、编程等学科实践，体验动态的人工智能行为仿真。

项目实践：小组自定主题，从生活与学习需求出发，利用三维设计软件创作三维作品并添加适当的效果，选择适当的形式发布三维作品，完成创意三维模型的建立与作品输出，在数字化平台提交作品及相关文档（设计思想、技术文档、交流文稿等），开展项目成果的交流与评价，并选择典型成果进行课堂展示和交流评价。

（4）算法初步项目内容与学习成果

算法初步项目基于必修的程序设计模块，旨在进一步深化学生的编程实践。在掌握解析与枚举算法的基础上，课程引入了递归和迭代等进阶算法。在掌握这些算法之后，学生将有机会通过设计并实现如对弈程序等复杂项目，亲身体验运用程序设计和算法思想解决实际问题的过程，从而全面感受程序设计作品从构思到实现的完整流程。

综合项目：小组设计并实现个性化的对弈程序。学生可以选择井字棋、五子棋等经典棋类游戏，同时鼓励学生结合这些棋类规则，进行创意性的简化、调整，或者设计出全新的规则和玩法，打造独具特色的棋类项目。通过小组协作，学生将经历需求分析、界面与功能设计、编码实现等环节，全方位体验程序设计项目的开发流程。在这一过程中，学生将综合运用递归、迭代、解析和枚举等算法和技术，不仅能够在实践中巩固和加深编程知识，更能有效提升编程能力。同时，这样也能培养学生的创新思维和团队协作能力。

3.多维度的体验与收获

在课程方面，高一信息技术分项教学不仅实现了国家课程方案中对必修模块的学习要求，同时基于学校学情设计实施了选择性必修的相关内容，并以项目式学习的方式鼓励学生发现问题、探究解决，形成了具有附中特色的信息技术课程校本实施方案和学科课程纲要，在科技创新人才培养的基础课程方案设计上做出了新的尝试。

在学生方面，高一信息技术分项教学不仅满足了学生对信息技术知识学习的基本要求，还提供机会和选择让学生对自己感兴趣的技术领域进行更加深入的了解和学习。不仅如此，通过项目式学习，学生在合作学习和自主探究中提升了核心素养和实践能力。学生普遍对分项内容的学习更有好奇心和求知欲，对项目实施后展现出的成果也颇有成就感。

在教师方面，高一信息技术分项教学的实施促使备课组的教师进一步分析课标、学情和教材，重构必修内容并进行设计实施，这是在原有基础上对新课程新教材更加深入的研究和探索。此外，分项内容的项目式教学也让教师尝试崭新的教学内容和不同以往的教与学方式，这是在教学实践上的新探索，对教师的自我发展与成长有着促进作用。

发现问题与改进方案

1.存在的问题

依据《北京市深化高等学校考试招生制度综合改革实施方案》，信息技术为合格性考试科目之一，普通高中在校学生首次参加合格性考试时间为高一第二学期期末。针对高考班学生的现有排课方案会导致在第一学期学完全部必修内容的学生在第二学期不再接触信息技术课，却只能在第二学期期末参加合格性考试，无法做到“随教、随考、随清”。

现有高考班的分项课程排课方案为三节连堂课，经过教学实践后发现，学生连续三节课持续专注地进行信息技术学科的项目学习存在较大困难。此外，部分学生和家长对非应试学科的重视程度有限，常常出现多次请假的情况，导致学生难以跟上整体的学习进度。

目前，以学期为单位的实施方式导致高考班学生几乎无法参与相关赛事。因此，原计划通过分项课程让兴趣浓厚、学有余力且在分项上能力较强的高一学生参加学科竞赛，以赛促学，成果输出的预期未能达成。

2.改进方案建议

将高考班级的课程实施调整为以学年为单位，即分单双周，持续学习两个学期，平均每周1.5学时。该方案不会影响必修模块的单元教学和分项的项目学习，同时避免了合格考时间影响、班级学时不均衡等弊端，也有助于让更多的学生有机会参与到科技创新赛事中去。

综上所述，后续将通过优化课程设计，确保每一位学生都能掌握扎实的信息技术基础知识，同时培养他们的创新思维和实践能力，以更好地满足未来社会对高素质人才的需求。

本文系北京市西城区教育科学“十四五”规划2023年度课题“核心素养视域下中学信息科技跨学科项目式学习实践研究”（课题编号：2023YX-088）的阶段性研究成果。