基于大单元的算法与程序设计二轮复习教学设计

摘要：开展大单元教学是核心素养教育的必然要求，基于大单元的复习课模式有助于避免学习过程的碎片化、零散化，有助于学生在学习过程中真正形成学科素养。本文结合浙教版高中信息技术《算法与程序设计》的一维数组内容，针对如何基于大概念进行单元的构建和整合设计培养学生的信息素养这一问题，提出了一条可行的教学设计路径。

关键词：大单元教学;复习课;大概念;真实情境;信息素养

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2022）18-0044-05

信息技术教育聚焦于核心素养的培养，这就要求信息技术教师创新教学方式，根据信息技术学科核心素养形成过程的特点，科学设计信息技术教学过程，引导学生在真实情境中开展丰富多样的信息技术实践活动。因此，如何科学设计有序高效的教学方案、如何处理学科核心概念之间关系、如何在教学中渗透信息素养等，这些在课程开发中常见的问题逐渐成为教学界讨论的焦点。[1]在此背景下，“单元设计”概念被越来越多的学者提及。华东师范大学的崔允漷教授[2]认为：“大单元教学应该是一个具有特定素养目标，拥有相对完整的教学内容、议题，有着特定活动方式的微课程设计和个性化的课程实施。”它赋予教师更大的自主权，教师可以基于自己设定的核心素养目标，充分发挥个人的优势，基于学生更真实、更具体的需求，跨单元、跨书册、跨媒介地整合课程资源，实现情境和任务、目标和资源、学习活动和评价的全过程整合与重构。所以，笔者尝试从大单元角度对“一维数组”二轮复习内容进行统整设计，以期突破传统复习课课时不足、课时零散的限制，让学生跳出机械做题与碎片知识机械记忆的局限，在解决问题的情境中提升综合问题解决的实践能力，从而帮助学生形成信息技术学科核心素养。[3]

以大概念来统摄和组织复习教学内容

学科大概念并非指学科中某一具体的概念或定理、法则等，而是指向这些具体知识背后的更为本质、居于学科中心地位的概念或思想。《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》明确了信息技术的学科大概念为数据、算法、信息系统与信息社会这四个维度，教师在进行复习课单元教学设计时重点思考如何凸显学科大概念，通过对核心概念的分析，对复习内容进行结构化的梳理，找出大概念中蕴含的学科思想方法和核心素养，以此定位模块、单元、主题、课时内容彼此之间以及在整个复习内容中的价值和作用，从而促进学生成为灵活的技术使用者、有计算思维的信息技术理解者和设计者、负责任的信息使用者。

笔者围绕数据结构、算法两大学科核心概念对一维数组的复习教学内容进行了结构化梳理，凸显核心概念的引领作用，在分析核心概念的基础上，明确了整个学习单元的两大重难点——一维数组的数据结构和一维数组的基本操作算法思想，通过系列教学单元的不断体验与探究，逐步深化对核心概念的理解与运用。

另外，重视在真实问题活动情境中解决问题的教学价值，创设符合学生认知特征的问题情境，让学生经历“问题—算法—程序”的思维过程，培养学生面对真实情境界定问题、抽象建模、设计算法并解决问题的计算思维。

分析课程标准、学情和内容，设定单元目标

单元目标即所学单元要解决什么问题，期望学生学会什么。单元教学过程设计最重要的依据就是教学目标，设定单元目标也是设计过程中最重要的环节。单元教学目标的确定与表述主要依据学科核心素养、学科大概念、学生学情、教学内容的地位等方面。

从教学内容看，一维数组是算法与程序设计部分最重要的数据结构，数据的存储、组织、各种处理算法、输出都围绕一维数组展开。它是理解各种排序算法、各种逻辑结构的基石，也是促进学科计算思维养成的重要支撑。

从学科大概念看，数据、数据结构、算法是信息技术学科的核心概念，在以往的一维数组二轮复习中往往也是采用单元复习的策略，依次介绍遍历、排序、查找算法，然后采用题海战术进行各种基于一维数组的应用，如排序变形、约瑟夫环、矩阵处理等，但这样的单元复习顺序使得知识非常零散，单元核心没有围绕数据、数据结构、数据处理算法展开，学生只忙于学习各种知识应用，没有自顶向下建立一维数组的知识体系，结果导致考试中知识迁移能力差，信息技术的核心素养没有提升。而在基于大概念的二轮复习单元设计中，数据类型、数据结构、算法设计等知识会呈现出系统化的融合，这将有助于学生形成完整、科学的算法与程序设计思维，促进学生的信息意识、计算思维的发展。

从学情看，学生已经复习过一维数组的遍历、排序、查找相关知识，也零散接触过插入、删除这些操作，知道链、环、矩阵这些数组的逻辑结构概念，但信息技术的学科素养水平还不高，二轮复习则需要在原有的基础上依托已有的素养和知识趁热打铁，先回顾、梳理一维数组的数据结构、相关算法的概念、特征和作用，帮助学生将习得的知识系统化，然后在精心设计的真实情境中分层、逐步训练问题解决和知识迁移能力，从而提高算法与程序设计知识的复习效率。具体的详细课时安排、目标及设计意图如下页表1所示。

创设情境，提升计算思维素养

近几年，算法与程序设计命题的重要思路之一就是用信息技术分析和处理社会生活中的案例、应用，题目都创设了一定的生活情境，强调问题解决与信息技术关联。例如，2022年1月的15题以投票评选作品为背景，16题以会议组织中的接送车辆安排为背景，2022年6月的15题以旅行费用结算为情境。这些试题以解决应用问题的具体思维过程和表现为线索，综合考查学生面对真实情境界定问题、抽象建模、解决问题的计算思维，这样的命题思路也提醒一线教师要重视真实问题活动情境在问题解决中的重要价值。

复习单元情境的创设要尽量以某一真实情境为主线，避免机械的概念灌输和单一情境案例分析，应结合主线情境，由点到面，由浅入深，有层次地开展教学。一维数组的数据结构单元就以统计错题为贯穿3个课时的主线问题情境，该问题如下：某系统导出得到如图1所示的数据，包括学生的学号和错题号，如第1行数据表示学号为301的学生第1题、第3题答错，依次类推。为了精准教学，需要统计出每题答错的学生，数组errlst存储答错学生的学号。错题统计是贴近生产和生活场景的一个常见任务，通过该任务引导学生通过任务驱动、问题解决、身心体验等过程，与生活世界建立实质性联系，这就是“知识的活化”;归纳提炼知识提升学科思想方法的认识，这是“知识的内化”;在此基础上建构单元知识结构，进行“知识的整合”再通过表达和交流以及知识的迁移和运用进行“知识的外化”。[4]

1.一维数组区间教学设计（如下页表2）

课时6是一维数组数据结构四课时的第一次课，为了更好地由浅入深、有层次地展开教学，本节课直接把err的数组结构告诉学生，降低了学习难度，因而教学重点更多放在了区间结构的遍历上。

2.一维数组矩阵教学设计（如表3）

本节课围绕矩阵结构来存储错题信息，总共6个人，每个人都要做12道题，正好是一个6行12列的表格，按照行的顺序从err数组记录下哪个人错了哪道题，而按照列的顺序访问err数组则可以知道哪道题哪个人出错了。

3.一维数组索引教学设计（如下页表4）

本节课围绕索引数组c来设计errlst数组存储错题相应的学号信息。索引数组与errlst数组的关系比较抽象，教师要逐步帮助学生发现问题背后的特征，提取关键步骤，通过画图理清数组之间的关系，并即时归纳总结处理此类问题的解题步骤，从而形成系统化的知识。

关注过程，注重表现——表现性评价设计

单元设计中学习评价方式的确定就是回答针对已定的学习目标“学生怎样才算到那里”的问题。为了突出“教-学-评”的一致性，教师可以将信息技术的大概念、核心素养目标转换为单元评价方案，在单元教学前发给学生，以使整个教学活动都贯穿评价过程。自评表分为优、良、中、差四个等级，方便学生评价操作，达到“学生想评、学生能评、学生以评促学”的目的。在大单元教学进行前，学生依据“自评表”评估当前水准，预知最终应达到的水平;在大单元教学进行中，学生对照评价标准完成学习任务，培养信息技术核心素养，掌握知识与技能;在大单元教学完成后，学生利用“自评表”诊断素养达成情况，并查缺补漏。[5]

结束语

笔者以数据结构、算法为大概念进行了一维数组的大单元复习课教学设计，契合了具备一定知识、能力基础的高三学生的二轮复习提升问题解决能力的需求，在较短的时间内引导学生将更多的知识进行整合、迁移与应用，帮助学生围绕核心概念、思想将知识系统化，强调了算法、数据结构这两大学科核心概念的内在逻辑。学生在大单元的复习课中可获得比新课教学更进一步的素材与知识提取、自主分析综合、结构化输出的能力，从而养成解决问题的能力和习惯，进一步提升信息技术核心素养，达到较高层次的知识应用、能力迁移、素养升华的复习效果。[6]

参考文献：

[1]方琦，王哲呈，朱志刚.基于地理核心素养的单元教学设计研究——以“人口”章节为例[J].地理教学，2020（07）：53-57.

[2]荣维东.大单元教学的基本要素与实施路径[J].语文建设，2021（12）：24-28.

[3]熊梅，邓宏.单元学习：发展学生学科核心素养的系统实践[J].中小学管理，2019（11）：25-28.

[4]张素娟，刘一明.基于大概念的高中地理单元整合设计——以“宇宙中的地球与地球运动”单元为例[J].地理教学，2020（16）：4-8.

[5]张书涵，朱雪梅，陈仕涛.指向“教-学-评”一致性的大单元教学设计案例研究[J].中学地理教学参考，2020（10）：4-8.

[6]陈心怡，张争胜.大单元教学设计在高中地理复习课中的应用——以“中国网店第一村”真实情境为例[J].地理教学，2021（09）：49-52.