高中信息技術新課程大單元整體學習實踐研究——以人工智能及其應用單元為例【摘要】信息技術課程的核心是引導學生把握信息技術知識和技術性，增強信息意識，發展計算思維、數字化學習和自主創新能力，樹立正確的信息社會價值觀和責任感等學科核心素養，執行立德樹人的基本方針。從學科素養、解決問題的大單元總體設計，制定大單元整體學習總體目標、設計情境、整體和認識探究體驗過程考慮，發展計算思維品質以及問題解決能力，完成學科課堂教學。文中緊緊圍繞單元整體學習的認知、執行原因、大單元整體學習的設計和實踐路徑等問題，討論實踐活動教學策略，以求為下一步高中信息技術大單元學習提供參考。【關鍵詞】大單元整體學習；核心素養；高中信息技術一、大單元整體學習緊緊圍繞學科大概念，根據整體單元的學習具體內容、布局合理、科學合理安排學習主題活動設計和合理學習情境的建立，擴展整體了解、探索基本結構、應用遷移、重新構建四個階段，依照學科思維的發展規律性對于學生學習內容進行實踐探究，塑造整體認知能力學科的基礎知識和邏輯、結構與實質，讓學生自主學習知識。二、實施大單元整體學習（一）大單元整體學習是時代教育發展的需要、圍繞學生核心素養提升新時代下，德育教育從紙質逐漸邁向執行，致力于完成立德樹人的根本任務。這就意味著對傳統教育意識、課程了解、教育途徑等全方位考驗。學生持續發展的核心素養主要指學生需要具備融入終身發展的社會創新需要所必須的品格和核心競爭力。怎樣執行立德樹人的根本任務，如何做到課程核心素養，這一切只有進行課程、課堂改革才能實現當前時代下立德樹人的根本要求。根據大單元的整體學習，學生能從知識的碎片到構造的嫻熟，從了解及使用知識到產生邏輯思維、運用知識、解決實際問題。學生們能理解信息科技和社會之間的關系，在信息系統里改變創造性解決問題的思維，最終指向深度學習，基于此，大單元整體學習勢在必行。（二）大單元整體學習符合學生認知規律，體現學生認知過程通過大單元整體學習，學生的學習效果獲得比較大的提升。從學生的學習反饋中發現，學生真正成為課堂的主體，他們在富有真實性、情境化、挑戰性的學習任務中，不僅增強了學習的興趣，并且在自主學習和協作探索中，根據團隊協作發展了創新實踐能力。通過一整個單元的系統化學習，學生不僅可以整體把握這個單元的知識邏輯結構，能實踐應用，將學科知識用于具體解決問題的實踐。在這過程中，學生不但可以自主學習，探索協作，還能夠在具體問題上開展實踐創新，搭建自己的思維體系、能力體系、邏輯性體系、價值觀體系。（三）克服學習碎片化，整體認知單元內容信息科技學科致力于培養孩子的信息科學素養。大單元整體學習全面的重新構建以實踐活動學科核心素養為宗旨，結構化分析教學內容在優化教學標準等方面的傳遞價值，并依據學生的具體情況，整體設計以解決問題或完成任務為中心，以學生真實學習為著力點，進行大單元整體學習設計，將零碎孤立的內容結構化，形成一個系統理解、遷移運用的學習方案，實現學生整體學習的學習方案。通過大單元整體系統重構，打破了內容之間的壁壘，學生能夠整體認知理解單元中各個內容之間的內部聯系，產生更為詳細扎實的構造體系。充分體現真實學習、自主學習、深度學習，完成真真正正信息科技學科的核心素養的提升。三、大單元設計和實施路徑現以粵教版（2019版）必修1第六章認識人工智能及其應用單元為例，來闡述單元設計及學習的實施路徑：（一）單元設計概述教師通過研讀教材、教參以及課程標準，考慮單元對應的學科核心素養、需要掌握的核心概念等，聚焦學生發展，在教材原有單元內容的基礎上，進行梳理和整合，確定單元主題。單元學習主題：本單元學科大概念非常明確，重點是“人工智能及其應用”，直指單元教學目標。在教學中為了將本單元內容組成一個整體實施教學，使學習內容更加集中，有效提升教學效率，我們對教材內容進行了重組與整合，創設人工智能活動情境，在組織學生感受人工智能領域知識機器人過程中，解剖學智能信息處理過程，根據工作組學習掌握人工智能的出現與發展，掌握人工智能的應用，掌握人工智能在互聯網社會上巨大作用。單元活動主題：《揭開AI面紗走近人工智能》大單元整體學習中的單元不同于教材中的單元編排，而是基于知識體系的構建，在分析課程標準和相關教材的基礎上，結合學生學情、生活實際等，確定單元學習內容。模塊學習具體內容初中時，具體內容設定遵照學生認知能力內在、實踐活動形成、轉移的認知邏輯。本章通過“剖析客服機器人”項目，組織學生進行自主、協作、探究學習，讓學生在具體感知智能信息系統的基礎上，能夠描述智能信息處理技術的巨大進步和應用潛力，認識人工智能在信息社會中的重要作用，從而將知識建構、技能培養與思維發展融入運用人工智能技術和工具解決問題和完成任務的過程中，促進本章對應課標的學科核心素養水平的達成，完成項目學習目標。（二）單元教學內容分析1.課程標準要求：（1）本章對應課標的內容要求通過人工智能典型案例的剖析，了解智能信息處理的巨大進步和應用潛力，認識人工智能在信息社會中的重要作用。（2）本章對應的學業要求A-3：掌握數字化學習的方法。（信息意識、數字化學習與創新）A-8：在數據分析的基礎上，完成分析報告。（信息社會責任、計算思維）A-12：了解人工智能技術。（計算思維、信息意識）A-13：認識人工智能在信息社會中的重要作用。（計算思維、信息意識）2.單元教材分析：本章是《數據與計算》的終結篇，也是學習選擇性必修模塊《人工智能初步》的基礎知識與技能準備。本章以培養信息素養為目標，以知識技能為載體，以項目學習活動為途徑，進行獨立、協作、研究學習，使學生掌握智能信息處理巨大的發展與運用發展潛力，了解人工智能在互聯網社會上巨大作用。本章通過“剖析智能客服機器人”項目范例，讓學生體驗人工智能對社會發展的影響，感受人工智能與社會各領域結合所帶來的巨大變化，思考人工智能廣泛使用可能會引發的社會問題及應對策略，從而提升學生的信息素養。3.主題學情分析：學生在第五章中已經體驗了大數據對日常生活的影響，在現實生活中感受了如人臉識別、語音識別等人工智能技術的作用，大部分學生有網絡購物的經驗，對人工智能技術有很大的學習興趣。高一年級的學生，積極熱情、表現欲強，讓他們通過體驗人工智能產品，體驗探究，自主學習來了解人工智能的發展對生活，工作，學習的積極影響，通過AI程序體驗和數據分析，來認識不同的算法對程序的影響，增強學生的計算思維，引導學生關注人工智能的發展的，以及隨之帶來的倫理、安全、法律等不同層面的復雜問題，激發他們探索和創新科學技術的興趣，同時也要增強信息社會責任感。（三）單元學習目標與學習資源教師在深入研究課程標準、學科核心素養、學習內容等基礎上，確定本單元教學目標及教學重難點：1.教學目標：描述人工智能概念，知道人工智能發展歷程及特征、典型應用與發展趨勢。知道人工智能技術主要分類，分析智能技術應用的基本實現過程及特點，感受人工智能設計策略。能利用AI開放平臺中技術，結合在未來社會中的應用和發展，提出設計方案。2.單元學習重難點：單元學習重點：（1）智能信息處理的過程（2）領域知識智能問答系統（3）人工智能的概念、誕生與發展（4）人工智能在各行各業的作用單元教學難點：（1）智能信息處理的過程（2）人工智能在各行各業的作用3.開放性學習環境：多媒體網絡教室AI智能產品實物教學PPT文檔：探究活動記錄表課堂評價網頁鏈接微課（四）單元教學思路1.課時安排：本課內容設計為3課時，課堂學習與探究實踐相結合。2.組織形式：數字化學習工具與閱讀結合，AI產品體驗與探究結合，理論學習與實踐活動結合，自主探究與合作研討相結合。3.活動展開：組建探究活動興趣小組4.成果展示：項目報告、實踐探究小結等。5.考核評價：學生完成《單元學習任務單》及《學生評價量表》，將過程性評價與終結性評價相結合。（五）單元教學活動1.活動探究課（第一課時）【主要任務】摸清學情，激發學習興趣，完成分組任務【活動設計】（1）通過和AI音箱互動激發學生對人工智能的興趣；（2）以項目探究、課堂展示分享等方式展現學生所感受到生活中的人工智能；（3）通過自學互學，結合數字化學習工具，查閱資料，了解人工智能的誕生和發展；（4）以小組討論、課堂展示分享等方式思辨AI對人類社會未來的影響。2.活動研討課（第二課時）【主要任務】分組探究討論，合作完成學習任務【活動設計】（1）小組協作與客服機器人“小樂”進行交流，感受人工智能的魅力；（2）項目探究、剖析典型問答系統的工作流程；（3）合作、討論相似度系數的計算和算法原理。3.活動研討課（第三課時）【主要任務】結合實踐探究突破課程主要教學內容【活動設計】（1）通過與AI音箱互動、控制智能臺燈，引入人工智能在智能家居方面的應用，提高學生的學習興趣；（2）學習分組，以項目探究、課堂展示分享等方式展現各組項目學習成果；（3）通過交流、討論，引導學生用辯證的觀點看待人工智能技術。在以上規劃中，學時1是人工智能初識，知道什么是人工智能，起到了解認識作用；學時2、學時3是對學時1深層次的挖掘，通過學生的體驗、分析、感受人工智能背后的核心技術、設計策略；學時1、學時2、學時3是進一步幫助學生從不同的體驗角度學習提升，強調知識認知、學習和內化。圖1單元課時安排（六）單元作業設計1.完成單元學習任務單；2.完成單元學習與探究實踐活動小結。表1人工智能項目學習活動記錄表班級 小組編號項目選題項目主題項目目的小組成員及分工組長：記錄員：項目規劃問題列表編號問題內容方法探究活動活動1：認識人工智能知識技能發現我們身邊的人工智能功能 身邊的人工智能體現形式（補充1-2個）智能家居、兒 自動掃地機、家政機器人、童及老人陪伴語音識別 手機的語音鎖、圖像識別 百度的識花君,指紋識別自動駕駛 無人駕駛物流配送車，工業機器人 焊接機器人，思考：什么是人工智能？探究活動活動2：了解人工智能的誕生和發展知識技能學習人工智能的誕生、發展探究過程記錄人工智能發展階段該階段的重要事件該事件的意義活動3：體驗智能客服機器人知識技能體驗人工智能典型應用過程剖析人工智能典型案例領域知識智能問答系統的概念及結構組成聯想智能問答機器人——小樂向小樂提出的問題小樂的反饋問答機器人能否準確的理解你給出的問題1能不能不太準231. 智能客服機器人的使用感受：2.機器人的回答能達到你的滿意嗎？3.你認為機器人是如何找到答案的？活動4：用Python編程計算Jaccard相似度系數來判斷問句相似度。“空調機”,有”,”么”,”功能”,”?”“空調機”,的”,”能”,”有”,哪些”,”?”“我愛”,“祖國”,“的”,“壯麗山河”,“；”,“我愛祖國”,“悠久的”,“歷史”,“和”,“璀璨的”,“文化”,“我愛”,“祖國”,“人民”,“的”,“勤勞”,“、”,“智慧與”,“勇敢”,“我更愛”,“祖國”,“那”,“生生不息”,“、”,“輝煌雄壯的”,“民族魂”,“!“安徽亳州歷史、人文、風景等內容活動5：討論生活中具體應用人工智能技術的例子，感受人工智能對社會發展的影響，并上網了解更多應用人工智能的其他領域，與同學一起討論分享；交流如何正確認識人工智能對人類社會的影響，思考人工智能廣泛使用可能會引發的社會問題及應對策略。知識技能認識人工智能在信息社會中的重要作用探究過程記錄應用領域智能制造智能家居該領域人工智能應用舉例應用人工智能產生的作用智能教育智能交通智能安防智能醫療智能物流1.更多應用人工智能的領域案例分享2.人工智能對人類社會的影響、人工智能廣泛應用可能會引發的社會問題及應對策略。3.其他感受分享（七）單元教學評價指向素養的大單元教學評價應關注學生在真實情境下解決實際問題的能力，與新課標的內容改革趨勢相銜接，通過循序漸進，逐步進階，準確診斷學生素養發展水平，以學業質量標準為依托，整合過程性評價與形成性評價，繪制學生核心素養的發展脈絡，支持和促進學習和教學改進。因此，將評價嵌入學習活動全過程。在實踐探究中，教師關注學生實踐活動完成情況，及時給與評價與指導；在課堂教學中，教師注重及時、多樣化課堂語言評價；在課后教學中，通過單元學習任務單，結合完成情況，教師可對學生核心素養形成進階性評價，同時通過《學生評價量表》，讓學生可以對照評價標準進行自我測評，學生之間也可以根據評價標準進行互相測評，真正實現“教、學、評”的一致。表2學生評價量表姓名班級課題時間年 月 日自我評價等級小組合作評價等級優秀良好一般優秀良好一般積極參與勇于表達分工明確各司其職思路清晰邏輯嚴謹積極思考善于分享善于反思及時總結善于傾聽及時記錄聯系實際學以致用辯證思考尊重他人表3項目活動評價表評價項評分參考評分（1?5分）評分理由待改進之處項目主題項目主題能反映出學科核心素養的要求（信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任）；主題任務與學習目標保持一致。實施過程項目研究計劃詳細，準備充分；實施過程完整，過程記錄詳實，資料豐富；研究教據源渠道多，出處明確,收集方式多樣，質量高；研究方法得當，技術手段適宜。分工合作小組成員分工明確，態度積極、參與度高；善于提岀問題，分析問題，解決冋題能力強；踴躍分享觀點，交流充分；能在完成自己任務的前提下，樂意幫助他組完成任務。項目成果項目活動成果豐富，內容具體，符合項目目標要求；研究結論清晰準確.有價值，有創新，具有指導及建設意義；項日報吿或作品內容完整，論述充分，表述清楚，整齊美觀。展示交流項目展示形式新穎，綜合運用多種技術呈現成果，表現力強；語言表達清晰準確、邏輯性好。項目總分表4作品評價量規項目及分值評分標準與分值得分自評互評作品選題15準確把握項目學習的意義和目的。5選題切合實際、符合科學。5選題有應用價值、創新價值。5規劃與設計15規劃結構清晰。5準確分析項目的需求。5規劃設計完整。5工具與方法10合理使用數字化工具及資源。5圍繞項目進行自主、協作學習。5步驟與過程40認識人工智能概念、誕生與發展10剖析領域知識智能問答機器人、會運用Jaccard求相似度系數10體驗”知識庫模塊”模型訓練程序10分析人工智能的應用及其作用10成果與報告20詳細剖析領域知識智能問答機器人5人工智能各領域應用案例豐富5對人工智能的社會影響有正確的認識5報告內容完整，結構清晰，排版美觀。5合計得分100四、大單元實施小結根據大單元整體的學習，學生的學習實際效果非常好。從學生的學習意見反饋中可以看到，學生變成教學的行為主體。他們不僅在真實有效、情境化、挑戰的學習任