中學(xué)信息技術(shù)課程教學(xué)創(chuàng)新案例一、案例背景隨著2022年版《義務(wù)教育信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》的頒布，"計(jì)算思維""數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新""信息社會(huì)責(zé)任"成為課程核心素養(yǎng)的重要維度。中學(xué)信息技術(shù)教學(xué)需從"技能訓(xùn)練"轉(zhuǎn)向"問(wèn)題解決"，培養(yǎng)學(xué)生用技術(shù)解決真實(shí)問(wèn)題的能力。本案例以"校園垃圾分類(lèi)現(xiàn)狀分析"為驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，結(jié)合項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（PBL）與跨學(xué)科融合，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)Python編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化，探究校園垃圾分類(lèi)的現(xiàn)狀與改進(jìn)方向。教學(xué)對(duì)象為初中二年級(jí)學(xué)生（13-14歲），共40人，分為8個(gè)小組，教學(xué)時(shí)長(zhǎng)為6課時(shí)（每課時(shí)40分鐘）。二、設(shè)計(jì)思路1.核心理念以"真實(shí)問(wèn)題"為導(dǎo)向，將信息技術(shù)（Python編程、數(shù)據(jù)處理）與數(shù)學(xué)（統(tǒng)計(jì)分析）、道德與法治（社會(huì)責(zé)任）跨學(xué)科融合，落實(shí)"做中學(xué)、用中學(xué)、創(chuàng)中學(xué)"的新課標(biāo)要求。2.教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能：掌握Python中`pandas`庫(kù)的數(shù)據(jù)清洗方法、`matplotlib`庫(kù)的圖表繪制技巧（柱狀圖、餅圖、折線圖）。過(guò)程與方法：通過(guò)項(xiàng)目規(guī)劃、數(shù)據(jù)采集、編程實(shí)現(xiàn)、結(jié)果分析的完整流程，提升問(wèn)題解決能力與計(jì)算思維（分解、抽象、建模）。情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過(guò)分析校園垃圾分類(lèi)數(shù)據(jù)，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)與信息社會(huì)責(zé)任。3.創(chuàng)新點(diǎn)真實(shí)情境驅(qū)動(dòng)：以學(xué)生身邊的"校園垃圾分類(lèi)"為主題，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)；跨學(xué)科融合：結(jié)合數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)（均值、占比）與道德與法治（環(huán)保責(zé)任），拓展技術(shù)應(yīng)用的深度；多元評(píng)價(jià)體系：采用"過(guò)程性評(píng)價(jià)+終結(jié)性評(píng)價(jià)""自評(píng)+互評(píng)+師評(píng)"結(jié)合的方式，全面衡量學(xué)生的核心素養(yǎng)發(fā)展。三、實(shí)施過(guò)程本案例遵循項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的"問(wèn)題定義-項(xiàng)目規(guī)劃-探究實(shí)踐-成果展示-反思迭代"流程，具體實(shí)施環(huán)節(jié)如下：（一）情境導(dǎo)入：提出驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題（1課時(shí)）教學(xué)活動(dòng)：1.播放校園垃圾分類(lèi)現(xiàn)狀視頻（學(xué)生拍攝的食堂、教室垃圾桶實(shí)拍），展示前期隨機(jī)調(diào)查的"校園垃圾分類(lèi)正確率"數(shù)據(jù)（如：可回收物正確率35%、其他垃圾正確率50%）。2.提出驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題："如何用技術(shù)分析校園垃圾分類(lèi)的現(xiàn)狀，為學(xué)校提出改進(jìn)建議？"3.引導(dǎo)學(xué)生討論："需要哪些數(shù)據(jù)？如何收集？如何用圖表展示結(jié)論？"設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)真實(shí)情境引發(fā)認(rèn)知沖突，明確項(xiàng)目目標(biāo)，激發(fā)學(xué)生的探究欲望。（二）項(xiàng)目規(guī)劃：制定實(shí)施方案（1課時(shí)）教學(xué)活動(dòng)：1.分組協(xié)作：8個(gè)小組分別負(fù)責(zé)"教室""食堂""操場(chǎng)""宿舍"4個(gè)區(qū)域的垃圾分類(lèi)調(diào)查（每2組負(fù)責(zé)1個(gè)區(qū)域）。2.制定計(jì)劃：每組完成《項(xiàng)目實(shí)施方案表》，內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)采集方法（問(wèn)卷星調(diào)查、現(xiàn)場(chǎng)觀察記錄）；數(shù)據(jù)維度（垃圾類(lèi)型、投放正確率、投放時(shí)間）；分工安排（數(shù)據(jù)采集員、數(shù)據(jù)錄入員、編程實(shí)現(xiàn)員、匯報(bào)員）。3.教師指導(dǎo)：審核各組方案，強(qiáng)調(diào)"數(shù)據(jù)的真實(shí)性"（如現(xiàn)場(chǎng)觀察需記錄具體時(shí)間、地點(diǎn)）與"分工的合理性"（如編程能力強(qiáng)的學(xué)生負(fù)責(zé)代碼實(shí)現(xiàn)）。設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生的規(guī)劃能力與合作意識(shí)，明確項(xiàng)目實(shí)施的具體步驟。（三）探究實(shí)踐：數(shù)據(jù)處理與可視化（3課時(shí)）教學(xué)活動(dòng)：1.數(shù)據(jù)采集與錄入（1課時(shí)）：各組按照方案收集數(shù)據(jù)（如：某小組在食堂觀察1小時(shí)，記錄100次投放行為，其中可回收物投放正確15次、錯(cuò)誤25次）；使用Excel錄入數(shù)據(jù)，導(dǎo)出為`csv`格式（如`canteen_waste.csv`）。2.數(shù)據(jù)清洗（0.5課時(shí)）：教師演示：用Python的`pandas`庫(kù)讀取`csv`文件，處理缺失值（如刪除無(wú)效數(shù)據(jù)）、重復(fù)值（如重復(fù)記錄的投放行為）；學(xué)生實(shí)踐：清洗本組采集的數(shù)據(jù)，生成"干凈"的數(shù)據(jù)集（如`cleaned_canteen.csv`）。3.數(shù)據(jù)可視化（1.5課時(shí)）：教師講解：`matplotlib`庫(kù)的基本語(yǔ)法（如`plt.bar()`繪制柱狀圖、`plt.pie()`繪制餅圖），結(jié)合案例演示"校園各區(qū)域垃圾分類(lèi)正確率對(duì)比"（柱狀圖）、"食堂垃圾類(lèi)型占比"（餅圖）；學(xué)生實(shí)踐：選擇1-2種圖表類(lèi)型，可視化本組數(shù)據(jù)（如某小組用折線圖展示"教室上午、下午垃圾分類(lèi)正確率變化"）；添加圖表標(biāo)題、坐標(biāo)軸標(biāo)簽、圖例等，提升圖表的可讀性（如`plt.title("教室垃圾分類(lèi)正確率時(shí)間變化")`）。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)"數(shù)據(jù)采集-清洗-可視化"的完整流程，落實(shí)計(jì)算思維的培養(yǎng)（分解問(wèn)題、抽象數(shù)據(jù)、建立模型）。（四）展示交流：成果匯報(bào)與互評(píng)（0.5課時(shí)）教學(xué)活動(dòng)：1.各組匯報(bào)：采用"PPT+作品演示"的方式，內(nèi)容包括：項(xiàng)目背景與目標(biāo)；數(shù)據(jù)采集過(guò)程；可視化結(jié)果（如"食堂可回收物投放正確率僅15%"）；改進(jìn)建議（如"在食堂增設(shè)可回收物投放指南"）。2.多元評(píng)價(jià)：自評(píng)：學(xué)生填寫(xiě)《項(xiàng)目反思表》，反思自己在項(xiàng)目中的貢獻(xiàn)（如"我負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)錄入，學(xué)會(huì)了用Excel處理大量數(shù)據(jù)"）；互評(píng)：各組用評(píng)分表評(píng)價(jià)其他組的"數(shù)據(jù)真實(shí)性""圖表合理性""建議可行性"（如"某組的折線圖清晰展示了時(shí)間變化，建議很具體"）；師評(píng)：教師根據(jù)各組的實(shí)施過(guò)程（如分工協(xié)作、問(wèn)題解決）與成果（如圖表質(zhì)量、建議創(chuàng)新性）給出綜合評(píng)價(jià)。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)展示交流，提升學(xué)生的表達(dá)能力與批判性思維，同時(shí)通過(guò)評(píng)價(jià)促進(jìn)反思。（五）總結(jié)提升：提煉經(jīng)驗(yàn)與拓展（0.5課時(shí)）教學(xué)活動(dòng)：1.總結(jié)規(guī)律：教師引導(dǎo)學(xué)生提煉"數(shù)據(jù)可視化"的核心步驟（數(shù)據(jù)采集-清洗-分析-可視化）與注意事項(xiàng)（如"圖表類(lèi)型要符合數(shù)據(jù)特點(diǎn)，柱狀圖適合對(duì)比，餅圖適合展示占比"）。2.拓展延伸：提出新問(wèn)題"如何用Python實(shí)現(xiàn)校園垃圾分類(lèi)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)可視化？"（如用`plotly`庫(kù)生成交互式圖表），鼓勵(lì)學(xué)生課后探究。3.社會(huì)責(zé)任教育：引導(dǎo)學(xué)生將改進(jìn)建議提交給學(xué)校后勤部門(mén)，推動(dòng)校園垃圾分類(lèi)的實(shí)際改進(jìn)（如某組的建議被采納，學(xué)校在食堂增設(shè)了可回收物投放指南）。設(shè)計(jì)意圖：總結(jié)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，拓展學(xué)習(xí)空間，強(qiáng)化信息社會(huì)責(zé)任的培養(yǎng)。四、成效與反思1.教學(xué)成效知識(shí)技能：85%的學(xué)生能獨(dú)立完成Python數(shù)據(jù)可視化任務(wù)（如繪制柱狀圖、餅圖），70%的學(xué)生能解釋圖表所反映的問(wèn)題；能力發(fā)展：學(xué)生的問(wèn)題解決能力（如如何設(shè)計(jì)調(diào)查方案）與合作意識(shí)（如分工協(xié)作完成項(xiàng)目）顯著提升，有小組主動(dòng)調(diào)整調(diào)查方法（如將問(wèn)卷星調(diào)查改為現(xiàn)場(chǎng)觀察，提高數(shù)據(jù)真實(shí)性）；情感態(tài)度：90%的學(xué)生表示"通過(guò)項(xiàng)目了解了校園垃圾分類(lèi)的現(xiàn)狀，愿意主動(dòng)參與環(huán)保行動(dòng)"，部分學(xué)生課后主動(dòng)向同學(xué)宣傳垃圾分類(lèi)知識(shí)。2.反思改進(jìn)時(shí)間管理：數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)部分小組耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)（如某組用了2課時(shí)才完成食堂數(shù)據(jù)采集），需提前明確時(shí)間節(jié)點(diǎn)（如"數(shù)據(jù)采集必須在1課時(shí)內(nèi)完成"）；分層教學(xué)：部分編程基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生在數(shù)據(jù)可視化環(huán)節(jié)遇到困難（如不會(huì)修改圖表樣式），需提供"分步指導(dǎo)手冊(cè)"（如《matplotlib圖表繪制步驟》）或安排"小導(dǎo)師"（編程能力強(qiáng)的學(xué)生）協(xié)助；評(píng)價(jià)細(xì)化：互評(píng)環(huán)節(jié)部分學(xué)生的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)不明確（如"圖表合理性"的具體指標(biāo)），需優(yōu)化評(píng)分表（如增加"圖表類(lèi)型與數(shù)據(jù)的匹配度""圖表元素的完整性"等具體維度）。五、結(jié)語(yǔ)本案例以"校園垃圾分類(lèi)現(xiàn)狀分析"為驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，將Python數(shù)據(jù)可視化與項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、跨學(xué)科融合相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了"技術(shù)應(yīng)用"與"素養(yǎng)培養(yǎng)"的統(tǒng)一。教學(xué)實(shí)踐表明，真實(shí)情境、合作探究、多元評(píng)價(jià)是提升中學(xué)信息技術(shù)教學(xué)效果的關(guān)鍵。未來(lái)，可進(jìn)一步拓展項(xiàng)目主題（如"校園能耗分析""學(xué)生閱讀習(xí)慣調(diào)查"），深化跨學(xué)科融合，培養(yǎng)學(xué)生更全面的數(shù)字素養(yǎng)。參考文獻(xiàn)[1]