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摘要
创新能力培养是基础教育的重要目标和内容。中国人民大学附属中学借助国家拔尖创新人才早期培养项目的契机，建设面向学生创新能力培养的信息技术校本课程体系。在信息技术校本课程设计中，学校从确立教学理念、明晰教学目标、充实教学内容、改进教学实施和转变教学评价五方面着手，开发了一系列符合学生实际需求的课程，使得学生在满足国家课程基本要求的基础上，具有更好的信息素养、计算思维及创新能力。
关键词
创新能力；信息技术；校本课程
信息技术学科应用广泛而更新迅速，但该学科的教育教学在国内起步较晚，各地区差异也较大。由于指导理念、师资配置和场地设施等因素的限制，一些地区学校的信息技术教育教学呈现出课程模式单一、教学手段落后、学生评价松散等现状。笔者所在的北京市海淀区是全国信息技术教育实验示范区之一[1]，一直在相对出色地完成着本学科在教育教学方面的各项任务。中国人民大学附属中学（以下简称“人大附中”）是海淀区较早引入信息技术课程的学校之一，在近20年的积极探索中积累了一定经验，形成了以全国课标为指导的具有校本特色的信息技术课程体系，为学生开设了丰富多彩的课程。人大附中自2010年起启动了拔尖创新人才早期培养实验项目（以下简称“早培班”），为早培班开设校本信息技术课程也是对创新人才培养的有益探索。本文对人大附中在早培班义务教育阶段进行的校本课程抛砖引玉，与同仁共同探讨。
一、早培班信息技术校本课程设计思路
人大附中对早培班信息技术校本课程的设计包括确立教学理念、明晰教学目标、充实教学内容、改进教学方法和转变教学评价方式等五个部分。
第一，确立教学理念。当今社会的发展与进步越发需要创新型人才，而创新精神与创新能力的培养不再只是高等教育的任务，已逐步成为基础教育的目标和重要内容，在多个学科的课程标准中也有明确体现。例如，《普通高中技术课程标准（实验）》指出，要“强调问题解决，倡导运用信息技术进行创新实践”，要“营造有利于学生主动创新的信息技术学习氛围”。[2]《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》倡导“创新教育教学方法，探索多种培养方式，形成各类人才辈出、拔尖创新人才不断涌现的局面”，鼓励“创新教育思想、教育模式和教育方法，形成教学特色和办学风格”。[3]与此同时，早培班启动的初衷也是为创新人才培养摸索规律，贡献力量。鉴于此，人大附中在早培班信息技术校本课程开发中将课程理念定位在对学生的创新精神和创新能力培养上。
第二，明晰教学目标。信息技术的变化日新月异，然而变化的是技术手段与呈现形式，不变的是学科内涵与核心素养，即学科的主体知识架构是相对稳定的，这是创新实践的基础。学生借由计算思维与数字化学习等思维方式与学习方式的转变和养成，其信息素养与创新意识也将潜移默化地增强。鉴于此，学校期望学生在达到国家课程标准基础上，掌握相对系统的信息技术基础知识，形成相对深入的专业认知，充分利用数字化学习资源来提升信息素养，并提高基于计算思维的分析问题以及有效地发现问题与解决问题的能力。
第三，充实教学内容。在教学理念和教学目标的指导下，信息技术学科的课程设计注重知识性、实践性、创新性和综合性。教师将“信息技术基础”与“算法与程序设计”“多媒体技术应用”“网络技术应用”组合作为学科基础，把“网站设计与网页制作”和“机器人设计与制作”作为综合提高项目，既有理论指导又有实践应用，然后按步骤、分层次开展具体教学。
第四，改进教学方法。早培班学生具有活跃的创新思维和良好的学习习惯，学校对于学生的兴趣培养与特长发展方面也提供了扎实而灵活的后备支持。在教学中，教师以教学主题为载体创设情境，开展教学过程，把理论依据与实践操作相结合；采取项目驱动式或任务驱动式教学，通过让学生亲自参与项目或任务的设计与制作来鼓励学生积极提出问题、思考问题、研究问题直到最终解决问题，使他们逐步养成计算思维；鼓励班级内不同特点的学生扮演不同角色，进而承担不同的主题任务。在信息技术手段高度发达的今天，教师也鼓励学生充分利用互联网资源，进行数字化学习。这些资源既包括教师在校园网络平台内提供的有关教材、学案、辅助阅读资料或演示作品等，也包括校园外网中博客或论坛文章、电子数据库文献，还有微课与慕课教学内容等，同时形成健康的资源共享与思想交流分享氛围。学生在检索、甄别、处理或使用信息资源的过程中，逐步提升信息素养。根据不同的教学任务，教师调整师生互动模式，将教师讲授与学生自学、学生的独立探究与学生间的合作探究等多种方式有机融合，在教学实施过程中贯彻“做中教”“教中做”“做中学”“学中做”的动态教学模式，在不断探索、思考与实践过程中提高学生的创新能力。
第五，转变教学评价方式。教学评价不仅要有教师对学生的评价，还要有学生的自我评价和教师的自我评价以及学生对教师的评价。教师要从多角度考量学生的优势与不足，以鼓励和促进为主，而弱化评价的甄别和否定功能。学生间的自我评价是能够通过学生的视角来观望彼此，捕捉教师所疏忽的评价要素，加强学生间的相互学习。教师需要不断地自我反思教学实施是否科学，是否为学生创造了宽松的学习氛围，是否有利于激发学生的创新意识，是否有利于培养学生的创新能力等。与此同时，教师适当听取来自学生的具有建设性的合理化建议，也是自身专业提升的一种宝贵方式。学生创新意识和创新思维的培养是在教学过程中渐进实施的：学校层面需要构建系统的课程体系，设置科学的教学目标与合理的教学内容，教师层面需要改进教学模式和教学方法。为学生的创新能力培养创造条件，需要真正做到尊重学生个性，发展学生的自主学习与探究能力，保护和培养学生的质疑精神等宝贵品质。信息技术课程在创新精神与创新能力培养方面占有优势，因为它能使学生创造性解决问题等方面的能力有所提升。在早培班平台上，人大附中在信息技术学科方面形成了有助于学生创新能力培养的课程内容、开放的教学环境和多样化的教学形式等。
二、早培班信息技术校本课程开设方案
人大附中早培班义务教育阶段学生的培养时间是从六年级到九年级，共四年，在各个年级段也都有信息技术课程设置。学生必修的常规课程均为每周1课时，是面向全体学生，针对与学生的学习或日常生活联系较紧密的部分开展大范围教学。供选修的研修课程是每周连堂3课时，它面向部分学生，为富有兴趣又学有余力的学生创造深入探究的学习条件。必修课与选修课互为补充，兼顾了课程的广度和深度。“信息技术基础”模块从计算机发展简史入手，引入大量案例和历史故事。在深入浅出的历史进程讲述中，既通过人物事迹体验创新志向，激发学生的创新思维与创新情感，推动创新内驱力，也帮助学生形象地了解计算机原理，相对全面地认识计算机体系结构，并补充信息技术相关基础知识。“算法与程序设计”模块帮助学生了解计算机解决问题的一般方法，逐步培养学生的计算思维，提倡让学生在编写程序过程中快乐地学习新知、巩固旧知，利用自主的在线测评系统与开放的在线测评系统将潜在枯燥的学习转变成具有趣味性和挑战性的活动。“多媒体技术应用”模块帮助学生深入了解文本、图片、动画、音频、视频等数字多媒体元素，使他们掌握主要加工处理软件并且可以初步了解这类软件的一般使用技术。这部分主要以应用为主，让学生了解计算机表达信息的多样性以及解决问题的不同方法。“网络技术应用”模块介绍网络的功能与基本原理以及因特网的主要应用，使学生掌握网络基础知识和基本应用技能，注重激发学生对网络技术的兴趣，把网络技术基础知识和基本技能整合到日常学习和生活中去，充分展示网络技术发展的指导思想，展示网络技术与现代社会生活的相互作用。“网站设计与网页制作”模块要求学生掌握网站设计、网页制作的基本技术，体验网络给人们的生活与学习带来的变化。该模块看似一项基于某款应用软件的简单的设计制作活动，其实是一项实践性、创新性和综合性较强的项目活动，在提升学生创新技能方面发挥了很大作用。该活动涉及多方面信息素养，不同的素养要求映射着不同的思维。例如，学生通过恰当的渠道获取信息，并有效地甄别所获取的信息，同时对收集到的信息进行统筹管理。然后，他们再对信息进行加工处理。如果既有信息不足以支撑主题，他们还要自行搜集或创造合理信息，再通过合适的形式呈现出来以传递给受众。无论是制作人还是受众，都可在参与过程中敞开表达与自如交流。此项活动也涉及文字、声音、动画、图形、图像、影像等较全面的多媒体要素，面向不同的信息素材形式，对应不同的工具使用与技能锻炼，这连通了“多媒体技术应用”模块内容。要使网站的呈现更加生动、交互性更强，师生需要借助HTML、CSS、PHP等程序语言来设计，这连通了“算法与程序设计”模块内容。在前期准备和后期实施过程中，无论学生实施哪个环节的任务，都能激发他们的想象力、创造力，不断提高他们创造性地发现问题与解决问题的能力。同时，教师还会引导学生将网站顺利地到互联网上安全操作与浏览，这连通了“网络技术应用”模块内容。“机器人设计与制作”是一项实践性、创新性、综合性及挑战性更强的活动，它不仅要求学生综合运用本学科内多门必修课的内容要素，还涉及数学、物理、通用技术等其他学科在电子、机械或控制等多方面的知识与技能。
三、早培班信息技术校本课程教学案例
本部分，笔者将以“算法与程序设计”课程的一次研修课为例来展示信息技术校本课程开展的过程。“算法与程序设计”的算法部分是进阶内容，主要通过早培班研修课的形式开展。教师从经典问题入手，如通过汉诺塔和欧几里德讲解计算机中的递归算法，展示递归思维的简洁；通过约瑟夫问题讲解计算机的模拟算法，了解计算机如何模拟仿真现实问题；通过排序讲解计算机中的分治算法，估算排序的计算次数，展示不同方法下计算效率，以评价算表1早培班义务教育阶段信息技术校本课程内容法优劣；等等。笔者现以“约瑟夫问题”（又称“约瑟夫环”或“丢手绢问题”）为例，大致重现学校基于创新能力培养的课堂教学氛围。学生在这之前已具备数组、循环、递推、模拟等程序设计基础，笔者希望进一步达成如下教学目标：熟练掌握循环的控制条件、熟练掌握数组对现实情境的模拟，并通过递推建立逆向思维。首先，教师提出约瑟夫问题（一共有n个人围成一圈，从第一个人开始报数，报到第m的人出圈，下一个人继续从1开始报数，以此类推，求最后一个在圈内的人的编号），组织学生分组讨论，探讨解决问题的一般方法。教师也在课堂上招募学生志愿者，在教室空间内以带有数字编号的“真人秀”方式模拟约瑟夫问题的现场，或是通过带编号的棋子来演示。其次，教师选取学生分享、展示并讨论结果。在学生自主完成程序代码的实现后，教师参与到学生的代码修改中来。教师给出提示，引导学生借助网络资源探究更高效的解决方案。最后，学生展示、探讨替代更新的解决方案，并进一步通过代码实现问题的优化求解。约瑟夫问题的求解方法很多，但是效率上有较大差异。第一种方法是通过一个布尔型数组模拟所有人的状态。该方法的优点是直观、易于理解，缺点是没有将出圈人真正从圈内剔除，导致很多无效的计数。第二种方法是使用指针链表模拟一圈人，这实现了真正的剔除操作。第三种方法是使用递推公式，实现了高效计算。由于是研修课，学生都是早培班某年级中对信息技术有浓厚兴趣、学科潜质突出且已在“算法与程序设计”模块上主修时间较长的学生，因而教学过程相对顺利。教师提出问题后，大部分学生很快就能想到通过数组模拟一圈人，通过状态的不同表示是否在圈内，如此模拟直到只剩最后一个人。在代码实现环节，学生在控制循环次数上遇到困难，于是教师引导学生逐个从起始数目仿真列写。第一种方法程序实现后，有学生意识到其中的无效计数很多。于是，教师引导学生使用更加灵活变通的方法，便会有学生提议尝试使用链表去除无效计数。学生在第三种方法的理解和实现上确实有难度，这需要教师逐步引导学生进入计算与推导，再借助网络探究学习与分组讨论，直到最终理解并掌握该解决方案。针对一些经典问题，笔者常采用类似的方法开展教学。在紧张有序的教学过程中，学生逐渐学会如何基于计算机的实现来考虑问题的解决方案，培养了他们的计算思维能力。在开放求解的氛围下，学生并不拘泥于某一种解决方案，常被鼓励提出新想法。在自主学习环境中，学生也有较高的参与热情，不计较对与错，而是注重培养自身解决问题的能力。学生编写代码的基础都相对扎实，因而能够完成较为复杂的模拟程序，总体学习效果也令人满意。鉴于上述的教学尝试，笔者也获得如下启示：在课上，教师要营造鼓励学生自主探究、大胆想象、勇敢创新与交流分享的教学氛围；根据教学内容，教师可以设置开放性的教学目标，鼓励学生通过互联网手段获取有益信息，进行数字化学习；鼓励学生通过自主探究和分组协作来探讨解决问题的方法。整个教学过程以学生为学习主体，教师逐渐转变为学生学习的引导者与辅助者。
四、总结与展望
信息技术已成为当今社会进步的重要驱动力之一，发展信息技术教育教学对于国家和民族而言同样具有重要的战略意义。信息技术具有更新换代迅猛、理论与实际结合紧密等特点，这在教育教学方面就要求教师以更加动态、灵活的方式应对，并探索如何在课程中更有效地培养学生的创新能力。学校信息技术教研组也在为提升信息技术教育教学的校本特色进行着积极探索和大胆尝试，力图作出有益贡献。总体来说，人大附中在早培班义务教育阶段的信息技术校本课程突出以下几个特点。第一，面向创新能力的培养是课程设计的基本理念和课程执行的指导主线，而课程方案、教学安排、教学模式等都是围绕有利于学生创新能力的培养而具体展开的。第二，强调信息技术本身的学科基础知识，将信息技术发展简史、计算机体系、算法与程序设计、多媒体技术应用、网络技术应用等模块内容融会贯通，建立符合学生认知和发展特点的课程体系。第三，教学内容兼顾了理论指导与实践应用，也兼顾了学科的科学性与技术性；帮助学生理解和掌握计算机基础概念，建立信息技术知识体系，尝试从计算机角度理解人类行为，并掌握利用计算机和信息技术发现问题、分析问题和解决问题的方法，从而培养学生的信息素养、计算思维以及创新能力。在今后的教育教学中，教师将在信息技术校本课程设计中对教学内容进一步细化，完善知识结构图，优化对学生素养与能力的培养目标，增加对学生社会责任意识等情感态度与价值观方面的关注度。另外，教师要加强对更为科学合理的教学方法的研究，如通过更加活泼生动而通俗易懂的方式加深学生对重点、难点知识的理解，力求采取更加多样化的“教”与“学”的方式等。同时，教师也要广泛听取多方意见和建议，使得课程设计更加吸引学生、跟踪前沿并贴近生活而又不失可操作性。
作者：叶金毅 王璐 单位：中国人民大学附属中学
参考文献：
[1]马涛.北京市海淀区普教环境下信息技术教育现状分析[J].计算机教育，2011（11）：97-102.
[2]中华人民共和国教育部.普通高中技术课程标准（实验）[M].北京：人民教育出版社，2003.
[3]国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）[EB/OL].（2010-07-29）[2016-04-12].