基于數字化能力培養的信息技術教學設計研究目錄TOC\o"1-3"\h\u207691緒論 摘要：隨著數字文化時代的到來,信息技術教育更加注重數字化能力和創新思維的培養，微課已經成為初中信息技術教學中不可忽視的一部分，初中階段是信息技術教育中最重要的一個環節。本文通過分析初中階段的信息技術課程特點和數字化能力與創新的要求,設計了一種以數字化能力和創新為核心的初中信息技術項目教學設計方案。在微課應用中，重點考慮學生的學習興趣和個性化教學，以及教師的教學能力和教學方法。以數字設計與信息素養為例進行一體化教學改革與實踐，可以培養學生數字化能力與創新能力。關鍵詞:數字化能力；信息技術；教學設計1緒論1.1研究背景及意義1.1.1研究背景信息技術正在日益成為人們生活和工作中的必備技能,也是教育教學中的重要組成部分。隨著信息技術的不斷發展，網絡、計算機、移動設備等數字化工具已成為了我們生活和學習中不可或缺的一部分。而初中信息技術教學是信息技術教育的重要組成部分，對于初中生的信息素養能力的培養具有重要意義。近年來,微課的應用已經逐漸普及。微課是一種短小的視頻課件,內容簡要、易于理解，可以快速的傳達教學內容。微課的應用對初中信息技術教學有很大的促進作用，可以提高學生的信息化認知水平，同時也為教師提供了可供改進的教學思路。1.1.2選題依據及研究意義選題依據：隨著信息技術的快速發展和廣泛應用，數字化能力已成為當代學生必備的核心能力之一。然而，傳統的信息技術教學往往注重理論知識的傳授，缺乏實踐性任務和合作學習的環節，這一切使得人們的學習行為、教學方式和思維模式不斷的發生了很大的變化。伴隨而來的是人們對傳統教學模式的思和對新教學模式的探索，無法有效培養學生的數字化能力。因此，本研究旨在探索一種基于數字化能力培養的信息技術教學設計，以提高學生的數字化能力水平。

本研究的意義在于：

1．為教育者提供一種有效的教學設計方法，幫助他們培養學生的數字化能力，使其能夠適應和應對數字化時代的挑戰。

2．為學生提供更具實踐性和應用性的信息技術教育，提高他們的數字化技能和解決問題的能力。

3．為相關領域的研究者提供借鑒和參考，推動數字化能力培養的信息技術教學研究的發展。1.2研究目標與內容、創新點、重難點

1.2.1研究目標初中信息技術教學設計的首要目標是培養學生的信息技術能力。信息技術能力包括信息獲取、處理和應用的能力，以及信息安全和信息素養等方面的能力。信息技術教學設計還應該注重學生的創新能力和解決問題的能力培養，鼓勵學生通過信息技術對現實生活中的問題進行分析和解決。信息技術教學還應該培養學生的團隊合作精神和溝通能力，使學生在信息化社會中能夠更好地適應和發展。1.2.2研究內容本研究擬以某中學信息技術課程為背景，設計一套基于數字化能力培養的教學方案。具體內容包括：

1．教學設計：設計實踐性任務和合作學習活動，以培養學生的數字化能力。

2．教學實施：在實際課堂中實施教學方案，并收集相關數據。

3．教學評價：通過問卷調查和學生成績等方式，評估教學方案的效果。

1.2.3創新點：本研究的創新點在于：

1．結合實踐性任務和合作學習，設計一套能夠有效培養學生數字化能力的教學方案。

2．在實際課堂中實施教學方案，并通過數據分析評估其效果。

1.2.4重難點：本研究的重難點主要包括：

1．教學設計的合理性和有效性。

2．教學方案的實施和數據收集。

3．教學評價的準確性和客觀性。1.3研究方法及思路1.3.1研究方法：（1）文獻研究法首先使用文獻研究法梳理國內外數字化能力培養的研究進展和發展趨勢。深入理解數字化能力、理論基礎、研究領域等。歸納總結相關概念和理論基礎，為學生數字化能力與信息素養培養研究提供理論支持。(2）問卷調查法問卷調查法是通過設計、發放和回收問卷獲取數據的一種方法。調查目的是方便將學生當前所處，即前測數據和參與數字化能力教學設計學生的數字化能力與信息素養水平后測。對比分析前后測數據，以顯現數字化能力教學設計對培養學生數字化能力與信息素養是否存在影響。(3）訪談法通過與G中學信息技術課程教師及某班班主任訪談，了解到當前G中學信息技術教學存在的問題和學校數字化資源建設情況。1.3.2研究思路根據教學設計的需求，在構思基本論文框架完成的前提下，計劃講本次研究分為五個階段，如下：深入研究相關文獻，了解數字化能力培養的信息技術教學設計的理論基礎和實踐經驗。以G中學為例，研究現狀，初步構思。

2．設計教學方案，并在實際課堂中實施。

3．收集相關數據，并進行數據分析和教學評價。

4．總結研究結果，提出改進意見和建議。1.4國內外研究綜述首先(德國、波蘭和新西蘭等國家的計算機科學框架為該框架涉及的核心概念與實踐提供了基準，而2016新版《美國學生信息技術標準》則為該框架的制定提供了借鑒，該標準強調了學生在整個學習生涯的每個年齡層次應獲得的技能與應達到的水平具體包合7個方面:有主動權的學習者、數字公民、知識建構者、創新設計者、計算思維者、創造性的溝通者、全球合作者。其思想、理念與《框架》相輔相成,均注重學生計算思維、創新能力的培養及信息時代基本素養與意識的形成。其次,該框架與國家認可的《K-12科學教育框架》相一致。計算機科學框架與其他學科框架并行實施，相互作用。因此，該框架需參照其他學科相關文件,綜合考量教育中涉及的要素、協調構建，《K-12科學教育框架》提出三個維度，即核心楊念、科學與工程實踐、橫切概念"。《K-12計算機科學框架》在此甚礎上進行了改進，保持維度定義的相似住，支持各學科的協同與發晟并且關注計算機科學本身的特點,強化學科特色。另外,2015年計算機科學被定義為美國總統奧巴馬簽署的《讓每個學生成功法》中全面教育的一部分。可見,計算機科學對信息時代學生的發晨至關重要。據統計，,運用)算機科學的工作大部拾薪酬高、發展快,并且社會需求量大。而計算機科學本身是2010年以來所有STEM領域成長最快的學科之一也受到學生家長的廣泛認可。美國大多救父母希稀望孩子所在學校能夠提供計僤機科學教育,且認為學習計算機科學與學習閱讀、寫作、數學同等重要。然而在實際教學中，學生了解計算機科學概念與實踐的機會非常有限,許多學生只能等到高中才接觸相應課程,且內容覆蓋面與縱深度嗟以匹配社會需求。2數字化能力概念的基本介紹首先，數字化能力表現為一種新興的能力，它涉及的全面認知數字和lT技術，以及如何有效結合數據和IT技術來衡量、認知和準確分析業務場景、實現業務持續改進以及深度發掘業務價值等技能。有效地對準確數據進行可視化分析，讓企業更深入地了解業務和變化趨勢，以此持續完善和創新產品和服務。其次，數字化能力可以提升企業的核心競爭力，進而增強企業與行業其他類同內容的有效對比，能從大數據倉庫徹底挖掘出價值，快速提升產品的經濟效益，對企業的市場競爭力與優勢起到強有力的支撐。總而言之，數字化能力對企業如何應對復雜變化的市場環境有著至關重要的作用，企業發展的實踐也印證了這一點。數字化能力的強大帶來的受益一定會進一步推動企業從傳統管理模式向更為智能化管理轉型，從而獲得良好的業務推進效果。3G中學學生數字化能力現狀本章分為三部分內容，首先文獻分析深入了解初中信息技術課程的特點;與G中學信息技術教師訪談，了解學校當前數字化環境建設及信息技術教學現狀;通過在G中學實習期間，了解學生的數字化能力與信息素養現狀。為下后續基于數字化能力培養的教學設計提供現實依據。3.1初中階段信息技術課程特點和數字化能力要求3.1.1初中階段信息技術課程特點初中階段是信息技術教育的起點，學生的信息技術水平起伏較大，具有初步認識、初步應用信息技術的特點，這就要求教師在初中階段教學中靈活把握教學節奏，注重實踐操作，注重提高學生的信息技能水平。同時，信息技術課程還要注重與其他學科的融合，打通學科之間的邊界，藉以更好地促進學生跨學科能力的發展。3.1.2數字化能力要求數字化能力是信息技術教育的重要組成部分,它不僅僅是學習過程的一種方式，更是同步產生新思維模式和教育范式的重要因素。數字化能力為學生創造了更好的學習環境，在數字化能力中，學生通過網絡獲取學習資源，靈活的學習形式和工具解決了學習中的困難和問題。數字化創新是在數字化環境下，通過創新思維和實踐行動，運用信息技術實現研究、開發、應用新產品或服務、新過程或新方法，包括創新、創意、創造等活動。3.2初中信息技術課程教學現狀調查本次訪談的目的是在進行教學設計和實踐之前，有必要了解G中學當前初中信息技術課程教學現狀，針對不同的環境資源和培養方式：如學校數字化環境建設、信息技術課堂教學方式、評價方式、數字化能力與信息素養培養建議等，對數字化能力培養的教學設計和實施進行調整和準備。3.2.1訪談方式本次訪談是借助去G中學實習的機會，與信息技術課程教師圍繞G中學信息技術課程教學現狀進行面對面訪談，分別記錄各位老師的觀點。經過和各位老師的觀點交流，整理分析訪談結果，得到目前G中學信息技術課程教學現狀與學校數字化資源建設使用情況。3.2.2訪談內容本次的訪談主題是G中學信息技術課程教學現狀及學校數字化資源建設使用情況調查，訪談對象分別是是G中學的七年級信息技術老師、八年級信息技術老師和一位八年級班主任，本次訪談問題如下：學校數字化資源建設與學生參加計算機課外活動或比賽情況?2.您常用的教學方式有哪些?主要培養學生的哪些能力?3.您覺得信息技術課程和傳統主科（英語、數學、語文）在培養學生能力上有什么不同？4.您一般采用什么評價方式評價學生的學習過程和結果?5.您在信息技術課程教學的過程中，使用了哪些教學道具和數字化資源呢？6.關于提升學生數字化能力與信息素養您有何教學建議?3.2.3訪談結論1.數字化資源建設（1）機房配置完善于2024年3月至5月在該校實習期間，通過旁聽信息技術課程，有機會走訪考察了校內分別位于不同教學樓的高低年級的2個計算機教室。教室內配備電子白板、音響、無線網等設施，每個教室基本能容下一個班級大概40-50人，并且每個座位都配有和學生一一對應的計算機，更值得肯定的是桌椅擺放均是推廣的圓桌式智慧教室，在小組學習過程中，對小組成員討論有相對正面積極的促進影響。教室配備設備能滿足基本課程教學。（2）實踐活動不夠豐富學校組織并未開展可視化編程課程，僅僅停留在信息技術教育課本的基礎層面，導致學生對計算機類活動缺乏興趣，因此也沒有培訓參加計算機相關比賽的尖子生。海南省各市均會舉辦各種計算機相關比賽，但學生參與度不高。2.教學情況（1）課程安排存在一定的不合理性根據教育部關于印發《中小學信息技術課程指導綱要(試行)》的通知中初中階段信息技術課程，一般不少于68學時。上機課時不應少于總學時的70%。G中學的初二、初三年級每周每班安排一節課，時間為40分鐘。課時少，學生很難將課上的知識熟練掌握，課上老師講解原理后，示范一遍操作后，學生只是機械記住基本概念和操作，形成短時記憶，導致學生對信息技術的了解碎片化，無法形成系統的認識。教學方式單一在教育實習聽課過程中對信息技術課堂教學情況有所了解，結合本次對信息技術教師的訪談，發現在信息技術課堂采用最頻繁的是任務驅動教學法,但是教學形式基本都是教師先演示一遍，學生根據任務要求，憑借機械記憶或教師指導，完成學習任務，能培養學生對數字化工具的了解和使用，但學生沒有經歷新舊知識重組達到意義建構的過程，學生的信息技術學科核心素養無法得到有效培養和良好的發展。個別教師會采用問題探究或者小組合作的教學形式，發現課堂整體學習氛圍更積極，但是學生向兩極分化，部分學生課堂參與度低。教學內容固化在旁聽信息技術課程期間，我發現大多數老師在信息技術課程過程中根據《初中信息技術》教材內容及目標要求教學，教師根據該教材提供的案例進行演示教學，偶爾會對教學內容進行補充說明。學生通過學習能掌握一定的知識技能，但是單一且陳舊的教學內容，不太貼合學生的學習經歷和生活背景，容易導致學生學習熱情低下，產生厭學情緒，影響學生核心素養的培養與發展。3.對于G中學學生數字化能力培養現狀總結通過和三位老師的訪談以及在實習期間的觀察，能夠對G中學學生的數字化能力培養現狀大概得出一些結論：信息技術老師對學生的數字化能力能力培養預期和G中學學生最終體現出的學習能力結果有一些出入；信息技術老師對于學生熟練和掌握信息技術知識比較看重，但是學生并沒有形成數字化能力的能力，只是初步具有對于應試教育的基本概念和機械操作，學生對信息技術的了解碎片化，并沒有形成系統的認識。脫離了《中小學信息技術課程指導綱要(試行)》中對于培養具有創新精神和實踐能力的高素質人才和勞動者的期望。淺談對于G中學學生數字化能力培養的建議考慮到在短時間內無法更改學校特定的每科課時分配和學校數字化資源的情況下，我認為改變教學設計，發揮學生主體性地位。在教學過程之外，加入學生評價，對于教學設計的改進、完善和學生自我數字化能力的認識、反思與改進有較大幫助。4基于數字化能力培養的信息技術教學設計4.1具體以機器人編程課程為例的數字化教學設計1.教學設計項目名稱:初中機器人編程教學設計2.課程要求：學生需要具備一定的計算機基礎知識，如編程語言、操作系統等；同時需要具備一定的數學基礎，如代數、幾何等。3.項目目標:（1）在學生掌握一定的編程基礎知識情況下，引入機器人編程這一概念，讓學生在對機器人進行編程的趣味操作時，引導學習、系統認識信息技術知識和技能。（2）能夠獨立思考和團隊協作完成簡單的機器人編程任務，培養學生的團隊協作精神，加強學生間的合作交流。（3）提高學生的信息技術水平，并對學生的創新能力和解決問題能力進行鍛煉。（4）開展探究性學習，讓學生發現問題、研究解決問題的方法和流程。4.教學重難點（1）教學重點：使學生具有獲取信息、傳輸信息、處理信息和應用信息的數字化能力；了解程序設計的基本思想；（2）教學難點：掌握機器人的編程環境的工具；將機器人動力學和運動學的基礎知識和已有的編程知識結合，協作完成制作機器人編程項目。4.實施步驟:(1）初步了解機器人編程項目的需求，明確項目目的和課程計劃。(2）基礎知識學習:①計算機編程基礎：理解編程基本概念如：變量、數據類型、結構語句等；了解數據結構與算法的基礎知識，如排序、搜索等；具有初步簡單的程序調試能力，能夠排除簡單的程序錯誤。②機器人結構與工作原理：在學生已經掌握基礎編程知識的情況下，由教師引入機器人和編程之間的聯系，帶領學生了解機器人的基本組成部分，如控制器、傳感器、執行器，以及他們之間的連接和通信方式；了解機器人動力學的基礎知識，如機器人的力、力矩、慣性等及其計算方式；掌握機器人運動學基礎知識，如關節角度、末端執行器位置等概念的計算方式。（3）教學過程:老師引入課題：“如何搭建一個簡單的機器人程序”，情景導入引起學生興趣，隨后實例示范，步驟如下：步驟一:設置編程壞境:安裝并配置所選的機器人編程環境（如ROS、V-REP等)。確保所有依賴項和庫都已正確交裝,并日環境變量己設置。步驟二:創建機器人模型:在仿真環境中創建一個簡單的機器人模型，或者加載一個預定義的機器人模型。為機器人添加必要的傳感器和執行器，如攝像頭、激光雷達、電機等。步驟三:編寫控制邏輯:使用所選的編程語言和開發工具，編寫機器人的控制邏輯。這可能包括讀取傳感器數據、處理數據、做出決策以及控制執行器等步頻。確保代碼結構清晰、易于理解和維護。步驟四:測試和調試:在仿真環境中運行機器人程序，并進行測試和調試。觀察機器人的行為是否符合預期，檢查傳感器數據是否正確讀取和處理，以及控制邏輯是否正確實現。根據而要調試代碼和參數，直到達到滿意的效果為止。教師介紹完基礎編程步驟后，學生分為小組，自由選擇有關機器人編程的課題并分工合作，學生應該充分利用網絡資源、線下調研等方法進行相關探究。(4)實踐操作:學生按照預定計劃，進行相應設計和搭建，將項目實踐與理論知識結合并記錄實踐過程和相關數據。(5）評審評估:每個小組進行自我評估，并進行小組之間的交流與評審，老師將從作品創意性、作品實用性、技術實現難度及團隊協作與溝通能力這四個角度對每個小組的機器人編程實踐項目、編程技術水平、學習結果進行評估。項目展示:學生展示所完成的機器人編程設計作品。教師和學生延展討論相關行業發展趨勢及挑戰：人工智能技術的融合應用:隨著人工智能技術的不斷發展，機器人將更加智能化，具備更強的自主學習和決策能力。同時，機器人與人工智能技術的融合應用將為各個領域帶來更多的創新和發展機遇。機暑人倫理與安全問題:隨著機器人的普及和應用領域的不斷拓展，機器人倫理和安全問題將越來越受到關注。如何確保機器人的行為符合社會倫理規范、保障人類安全等將成為未來機器人發展的重要挑戰。跨領域合作與創新:機器人技術的發展需要跨領域的合作與創新。未來，機器人技術將與醫療、教育、娛樂等多個領域進行深度融合，共同推動相關領域的發展和創新。同時，這也需要機器人技術領域的人才具備更加廣泛的知識背景和跨領域合作的能力。5.項目內容(1）項目實踐方案:參照相關機器人編程設備與傳感器進行實踐操作。(2)項目數據記錄:記錄實踐過程中的問題及解決方法、收集實驗數據并整理相關數據。(3）創新成果報告:展示創新設計過程及成果并就設計思路、方法、實施論述及創新思想做出全面闡述。6.教學實施方式:主要是情景式教學，老師引導學生自主探究。7.\t"/item/%E6%95%99%E5%AD%A6%E8%AE%BE%E8%AE%A1/_blank"教學用具：計算機、網絡、投影機、\t"/item/%E6%95%99%E5%AD%A6%E8%AE%BE%E8%AE%A1/_blank"操作系統（ROS、V-REP等)。8.項目評估：老師對項目中的每個環節進行評估，包括與課程目標分析一致性、設計方案的完整性和透徹性、項目實踐的規范性和依據性、創新成果的獨特性等。并根據評估結果，結合學生的學習情況，給予及時的反饋和指導。9.預期教學效果：初中生通過機器人編程項目的實踐操作，培養了學生數字化能力和創新思維，提高了學生的信息技能水平，進一步提高了跨學科能力，即數學和信息技術相互交融。并且對信息技術在生活中的應用有一定認識。此外，項目過程中學生間的團隊協作和交流也得到了加強。5教學設計的實施和調查5.1教學設計的實施基于數字化能力培養的信息技術教學設計實施方案研究目標1.探究強調數字化能力的教學設計對初中生數字化能力與信息素養培養的積極影響。2.豐富初中信息技術課程培養學生數字化能力與信息素養的教學設計和教學案例。3.通過教學實踐，優化和不斷完善數字化能力的教學設計。研究內容機器人編程課程研究對象海南省海口市G中學初二年級一個班的56名學生，研究對象了解簡單的計算機操作，如Word文檔編輯、photoshop操作。每組5-6名學生，各組確定一名組長，負責配合老師收集本組成員的學習數據。教學環境學校教學設施基礎完善，配有多個計算機教室，具備支持數字化學習的軟硬件設施，如計算機、電子白板、音響、無線網等。準備階段1.整理數字化學習與信息素養相關文獻，對數字化能力有一定了解與概念。2.設計教師訪談問題。3.設計學生數字化學習與信息素養水平調查問卷。4.根據初中信息技術課程標準，進行數字化能力教學設計。5.準備一間教學機房，保證機房內軟硬件設備完善。研究過程1.根據初步構思的數字化能力培養教學設計開展教學。2.組織學生圍繞以機器人編程的課題進行協作學習。學生按照預定計劃，進行相應設計和搭建，將項目實踐與理論知識結合并記錄實踐過程和相關數據。3.每個小組進行自我評估，稍后老師進行評估。4.教師和學生延展討論，鞏固知識技能，將數字化能力和生活實例相聯系。研究結束統計學生調查反饋所得的數據，進一步完善教學設計。5.2教學設計實施的調查表1調查學生的具體數據調查問題正面意向學生人數負面意向學生人數你對本次教學活動是否有興趣4016和平時的信息技術教學課程相比更傾向于本次教學活動4610是否通過本次教學活動對信息技術課程有系統認識3521你是否認為通過這種類型的教學活動能更深刻的認識和掌握信息技術課程知識39175.3調查結果總結在本次以機器人編程為主題的教學過程中，學生課堂表現良好，在教師的引導下能主動思考、積極討論并參與教學活動。并且在本次學習過程中，學生學生的創新能力和解決問題能力有較大提升，根據調查得知學生對所選主題“機器人編程”有比較濃厚的興趣，愿意主動展示學習成果，共同完成編程任務。學生在課堂參與、學習目標達成度有所提升。6結論與展望6.1研究結論將數字化能力作為重點培養的教學設計在初中信息技術學科教學過程中對學生積極性調動、信息技術教學知識體系框架的搭建、信息技術教學回顧與展望是有是有一定幫助的，對培養學生數字化學習與信息素養是具有一定的可行性、有效性。6.2研究不足(1）本次研究實驗樣本量少本研究實驗對象是我在G中學實習期間任課班級的56名學生，實驗數據過少，存在一定的主觀性。要確認并完善該教學設計是否對于初中生數字化能力培養是否存在積極影響，還應擴大樣本量。(2）教學設計實施次數不夠由于在實習期間每周每班安排一節課，時間為40分鐘，課時少，講課次數稀少且寶貴，本研究只在實習班級實施了一次教學設計。研究實施次數不足，影響該教學設計對學生數字化能力培養效果的準確性。6.3研究展望根據國家規定的義務教育教學大綱《義務教育信息技術課程標準》，其中寫明信息技術課程目的是培養學生的信息素養和信息技術應用能力。信息技術這一課程在學校教育中具有重要的地位，旨在幫助學生掌握基本的信息技術知識、技能和思維方法。希望能夠不斷完善教學設計，使得在有限的時間和設施中，對學生的數字化能力和信息素養有一定的幫助。參考文獻[1]WingJM.Computationalthinking[J].CommunicationsoftheACM,2006,49(3):33-35.[2]任友群,隋豐蔚,李鋒.數字土著何以可能?--也談計算思維進入中小學信息技術教育的必要性和可能性[J].中國電化教育,2016,(1):1-8.[3]余勝泉,胡翔.STEM教育理念與跨學科整合模式[J].開放教育研究,2015,(4):13-22.[4]韓建華,姜強等.STEM教育視域下虛擬學習環境Omosa項目分析及應用啟示[J].中國電化教育,2016,(12):22-30.[5]GillianE.Cook;;MarianL.Martinello.TopicsandThemesinInterdisciplinaryCurriculum[J].MiddleSchoolJournal,1994(3).[6]J.EmmettGardner;;CherylA.Wissick.EnhancingThematicUnitsUsingtheWorldWideWeb:ToolsandStrategiesforStudentswithMildDisabilities[J].JournalofSpecialEducationTechnology,2001.[7]趙蔚;李士平;姜強;郎咸蒙;.培養計算思維,發展STEM教育——2016美國《K-12計算機科學框架》解讀及啟示[J].中國電化教育,2017(05).[8]潘洪建;王佳文;.芬蘭《國家基礎教育核心課程》及其對我國的啟示[A].揚州基礎教育學校聯盟年會論文集——當代教育評論（第九輯）,2019.[9]中華人民共和國教育部.《義務教育信息技術課程標準》[EB/OL]./srcsite/A26/s8001/202204/t20220420_619921.html,2022.[10]中華人民共和國國務院.《攜手構建網絡空間命運共同體》[EB/OL]./zhengce/202211/07/content5725117.html,2022.[11]中華人民共和國教育部.《關于推薦遴選“基于教學改革、融合信息技術的新型教與學模式”實驗區的通知》[EB/OL]..,2019.[12]OECD.TheDefinitionandSelectionofKeyCompetences: