面向新版課標(biāo)的高中信息技術(shù)教學(xué)創(chuàng)新與實(shí)踐

李冬梅 夏燕萍

引言

當(dāng)新版高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)從文本課程走向?qū)嵺`課程時(shí)，教師的課程理解和課程決策就越發(fā)起到關(guān)鍵作用。如何理解新版高中課標(biāo)，如何正確解讀信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)，如何科學(xué)地看待和落實(shí)計(jì)算思維等，面向新版課標(biāo)，我們需要信息技術(shù)教師不斷進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新……本期對(duì)話嘉賓李冬梅老師和夏燕萍老師就針對(duì)上述一系列問(wèn)題展開(kāi)對(duì)話。

夏燕萍：李老師，您好！您長(zhǎng)期工作在信息技術(shù)教學(xué)一線，有著三十多年信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，見(jiàn)證了我國(guó)計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)教育從無(wú)到有及其發(fā)展壯大的整個(gè)過(guò)程。十多年前，我就在江南大學(xué)聆聽(tīng)過(guò)您的講座，當(dāng)時(shí)您介紹了很多精彩的教學(xué)案例，展示了很多有趣的學(xué)生作品，分享了很多教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和資源。您的課堂才是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的樂(lè)園，當(dāng)然您的工作強(qiáng)度也非常大，但您還是累并快樂(lè)著，您的敬業(yè)精神和教學(xué)藝術(shù)都讓我敬佩不已！今天有機(jī)會(huì)跟您對(duì)話，我感覺(jué)非常榮幸！2018年1月，教育部頒布了《普通高中課程方案和各學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》。其中，信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容變化相當(dāng)大，不僅凝練了信息技術(shù)核心素養(yǎng)，而且深化了學(xué)科教學(xué)內(nèi)容，還研制了新的學(xué)業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。為此，我校信息技術(shù)老師也一起學(xué)習(xí)了新課標(biāo)，開(kāi)展了研討活動(dòng)，大家都覺(jué)得要落實(shí)新課標(biāo)有一定的難度，面臨著不小的挑戰(zhàn)。據(jù)我所知，北京已經(jīng)開(kāi)展新課程方案一年，作為一名資深的信息技術(shù)教師，您是如何理解課程標(biāo)準(zhǔn)的？在一年的教學(xué)實(shí)踐中，您遇到了哪些問(wèn)題，采取了哪些策略？這些都是我們關(guān)心的話題。我們非常想通過(guò)此次和您的對(duì)話，加深對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)的理解，探討新課程的教學(xué)計(jì)劃、課堂教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)組織過(guò)程及教學(xué)評(píng)價(jià)等內(nèi)容，期待得到您的建議和指導(dǎo)！

全面深入理解課程標(biāo)準(zhǔn)

核心素養(yǎng)彰顯了課程價(jià)值，如何在課堂教學(xué)中體現(xiàn)核心素養(yǎng)呢？

夏燕萍：核心素養(yǎng)的提出是本次課程標(biāo)準(zhǔn)修訂的一大亮點(diǎn)，體現(xiàn)了教育以人為本的基本理念。學(xué)科核心素養(yǎng)則是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，能夠使學(xué)生通過(guò)學(xué)科學(xué)習(xí)逐步形成正確的價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。信息技術(shù)是先進(jìn)生產(chǎn)力的代表，是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱和網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略支撐。信息技術(shù)課程的目標(biāo)就是培養(yǎng)具備信息意識(shí)、計(jì)算思維能力、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力以及信息社會(huì)責(zé)任感這四種核心素養(yǎng)的數(shù)字公民。我們都覺(jué)得這比原來(lái)關(guān)注技術(shù)工具、關(guān)注操作技能的教學(xué)實(shí)際有了很大的提升，使教師站得更高、看得更遠(yuǎn)了。當(dāng)然，回到教學(xué)實(shí)踐中來(lái)，進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，我會(huì)有點(diǎn)為難。以前，每節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)是三維的——知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀。那么，現(xiàn)在的教學(xué)目標(biāo)怎么寫(xiě)呢？需要明確針對(duì)核心素養(yǎng)來(lái)描述嗎？以前的一節(jié)課往往以任務(wù)驅(qū)動(dòng)，要完成三維目標(biāo)還有點(diǎn)緊張?，F(xiàn)在，提倡項(xiàng)目學(xué)習(xí)，課時(shí)跨度可能會(huì)大一些，如何描述一節(jié)課的核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)呢？

李冬梅：夏老師好！非常高興能與您一起就新修訂的課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行討論。以下是一些個(gè)人觀點(diǎn)，僅供參考。

對(duì)比2003年版的信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)，本次課程標(biāo)準(zhǔn)的修訂依然把課程目標(biāo)定位在全面提升全體高中學(xué)生的信息素養(yǎng)上（見(jiàn)2017年版第7頁(yè)）。不同的是，這次修訂明確了學(xué)生學(xué)習(xí)該課程后應(yīng)達(dá)成的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力，將原來(lái)從知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀三個(gè)維度描述的目標(biāo)進(jìn)行了整合，凝練為本學(xué)科的四大核心素養(yǎng)：信息意識(shí)、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。同時(shí)圍繞核心素養(yǎng)的落實(shí)，精選、重組了課程內(nèi)容，以數(shù)據(jù)、算法、信息系統(tǒng)、信息社會(huì)等學(xué)科大概念為核心，將課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化。

您提出了如何在課堂教學(xué)中體現(xiàn)核心素養(yǎng)，這個(gè)問(wèn)題很關(guān)鍵。

要“落實(shí)”學(xué)科核心素養(yǎng)，先要搞清楚各個(gè)核心素養(yǎng)的內(nèi)涵及其形成的規(guī)律。信息意識(shí)是指?jìng)€(gè)體對(duì)信息的敏感度和對(duì)信息價(jià)值的判斷力。如何才能使一個(gè)人具有對(duì)信息的敏感度和對(duì)信息價(jià)值的判斷力？唯有讓他不斷地去接觸信息問(wèn)題，不斷地對(duì)信息價(jià)值進(jìn)行判斷。計(jì)算思維是計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，是學(xué)科本質(zhì)的體現(xiàn)，是形成問(wèn)題解決方案的過(guò)程中產(chǎn)生的一系列思維活動(dòng)。如何才能使一個(gè)人具有計(jì)算思維？唯有讓他不斷“親歷”利用學(xué)科思想方法解決問(wèn)題的“全過(guò)程”。如何判斷一個(gè)人的數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力？唯有讓他不斷將數(shù)字化學(xué)習(xí)系統(tǒng)、學(xué)習(xí)資源與學(xué)習(xí)工具的操作技能，用于開(kāi)展自主學(xué)習(xí)、協(xié)同工作、知識(shí)分享與創(chuàng)新創(chuàng)造等信息活動(dòng)中。如何判斷一個(gè)人的信息社會(huì)責(zé)任？唯有看他在現(xiàn)實(shí)空間和虛擬空間的一系列信息活動(dòng)中，是否遵守公共規(guī)范，是否能夠有效維護(hù)個(gè)人和他人的合法權(quán)益等。

可以看出，落實(shí)“計(jì)算思維”是核心。開(kāi)展以計(jì)算思維為核心的一系列活動(dòng)，需要有問(wèn)題，有解決問(wèn)題的方案以及實(shí)現(xiàn)方案的方法和路徑，并合理合法地將其實(shí)現(xiàn)。因此，就會(huì)有信息問(wèn)題、信息活動(dòng)，就需要對(duì)信息價(jià)值進(jìn)行判斷，需要數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力，就可以考驗(yàn)一個(gè)人的信息社會(huì)責(zé)任。

然而，落實(shí)“計(jì)算思維”又是一個(gè)難點(diǎn)。作為一個(gè)學(xué)科的思維方式、思想方法，要讓一個(gè)學(xué)生從無(wú)到有，再內(nèi)化為一種自然的思維方式去影響他將來(lái)的生活，談何容易。這是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，需要經(jīng)歷建立、強(qiáng)化到內(nèi)化的過(guò)程，需要學(xué)生經(jīng)歷若干次在各種不確定的情境中運(yùn)用學(xué)科思維方式、已有知識(shí)和技能分析、解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程。

因此，信息技術(shù)課堂教學(xué)要以培養(yǎng)學(xué)科思維方式為主線、為明線，將課程形態(tài)定位在讓學(xué)生不斷親歷運(yùn)用學(xué)科思想方法（計(jì)算思維）解決問(wèn)題的過(guò)程上，知識(shí)與技能在解決問(wèn)題的過(guò)程中自然引入作為支撐。這里的問(wèn)題應(yīng)該是現(xiàn)實(shí)生活中各種挑戰(zhàn)性的復(fù)雜真實(shí)的項(xiàng)目或任務(wù)，要有真實(shí)情境。項(xiàng)目學(xué)習(xí)恰好與這種以學(xué)科思想方法解決問(wèn)題的模式相適應(yīng)，這也是為什么這次修訂提倡項(xiàng)目學(xué)習(xí)的原因。

教師要對(duì)學(xué)科課程進(jìn)行整體規(guī)劃與設(shè)計(jì)，以課程形態(tài)為核心，以主題為引領(lǐng)，將課程設(shè)計(jì)為若干個(gè)基于真實(shí)情境的項(xiàng)目活動(dòng)。本著由易到難、螺旋式上升原則，依據(jù)學(xué)科活動(dòng)和任務(wù)需求整合知識(shí)與技能等內(nèi)容，將其科學(xué)重組后，巧妙地設(shè)計(jì)在不同的學(xué)科項(xiàng)目活動(dòng)中。一個(gè)課程由若干個(gè)由易到難、由小到大的項(xiàng)目構(gòu)成，每個(gè)項(xiàng)目以運(yùn)用學(xué)科思想方法解決問(wèn)題為主線，學(xué)習(xí)以項(xiàng)目為單元，課程不再以節(jié)為單位，目標(biāo)將以項(xiàng)目為單元針對(duì)核心素養(yǎng)來(lái)描述。

核心概念決定了課程內(nèi)容，如何在有限的課時(shí)內(nèi)實(shí)施模塊教學(xué)？

夏燕萍：課程標(biāo)準(zhǔn)提出了數(shù)據(jù)、算法、信息系統(tǒng)、信息社會(huì)這四項(xiàng)學(xué)科大概念，并把兩個(gè)必修模塊的內(nèi)容確定為《數(shù)據(jù)與計(jì)算》《信息系統(tǒng)與社會(huì)》，這也是我們非常認(rèn)同的。在學(xué)習(xí)這兩個(gè)模塊內(nèi)容時(shí)，完全可以與核心素養(yǎng)相呼應(yīng)，培養(yǎng)學(xué)生的信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力及信息社會(huì)責(zé)任。另外，標(biāo)準(zhǔn)中還提倡“基于真實(shí)情境的問(wèn)題解決”，提倡“基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)”，這也是有助于提升核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力的。李老師，我知道您的課堂作業(yè)經(jīng)常是讓學(xué)生“利用當(dāng)堂所學(xué)內(nèi)容解決一個(gè)實(shí)際問(wèn)題”，而這些實(shí)際問(wèn)題大多數(shù)是開(kāi)放的主題。其實(shí)這跟新課標(biāo)提倡的理念完全一致。但我知道您的學(xué)生經(jīng)常嫌時(shí)間不夠，經(jīng)常課后來(lái)機(jī)房做作業(yè)。然而，新課標(biāo)中明確指出，“高中信息技術(shù)必修課程的學(xué)分為3學(xué)分，每學(xué)分18課時(shí)，共54課時(shí)。”也就是說(shuō)，兩個(gè)必修模塊的內(nèi)容必須在54課時(shí)內(nèi)學(xué)完。那么，您覺(jué)得我們?cè)鯓硬拍茉谡n時(shí)比較緊張的情況下，遵循問(wèn)題解決和項(xiàng)目學(xué)習(xí)的理念，順利完成兩個(gè)模塊的教學(xué)呢？您能否分享一下您的必修模塊教學(xué)計(jì)劃和思路？

李冬梅：減少必修學(xué)分給學(xué)生提供更大選擇空間是這次課程標(biāo)準(zhǔn)修訂的一大舉措，高中必修學(xué)分從144學(xué)分減至88學(xué)分，所有學(xué)科必修學(xué)分都在減少，信息技術(shù)也不能例外。

前面談到，這次修訂突出學(xué)科本質(zhì)，強(qiáng)調(diào)學(xué)科獨(dú)特思維方式方法的形成。這樣，學(xué)習(xí)就不能是淺層次的、碎片化的，而是以學(xué)科大概念為核心，以主題為引領(lǐng)，精選學(xué)科內(nèi)容，將課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化、情境化，以便學(xué)生在解決真問(wèn)題的過(guò)程中形成學(xué)科思維方式。在這個(gè)過(guò)程中不強(qiáng)調(diào)知識(shí)體系的完整性，不強(qiáng)求面面俱到，而要追求學(xué)習(xí)任務(wù)的典型性，讓學(xué)生經(jīng)歷典型內(nèi)容的探究、典型過(guò)程的經(jīng)歷、典型方法與策略的體會(huì)、典型情感的體驗(yàn)。

針對(duì)必修模塊《數(shù)據(jù)與計(jì)算》《信息系統(tǒng)與社會(huì)》的教學(xué)，個(gè)人認(rèn)為，主要圍繞數(shù)據(jù)、算法、信息系統(tǒng)展開(kāi)，設(shè)計(jì)5～6個(gè)項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目用時(shí)2～10學(xué)時(shí)。

首先，規(guī)劃每個(gè)項(xiàng)目所覆蓋的核心概念和主干知識(shí)。例如，項(xiàng)目a可以覆蓋數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)以及數(shù)據(jù)編碼等；項(xiàng)目b可以覆蓋數(shù)據(jù)的采集、分析和可視化表達(dá)等；項(xiàng)目c覆蓋信息系統(tǒng)的組成、功能、傳感與控制、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、軟件平臺(tái)等。

其次，針對(duì)每個(gè)項(xiàng)目創(chuàng)設(shè)一定的情境，給出全開(kāi)放或半開(kāi)放主題的任務(wù)，從內(nèi)容、結(jié)果、呈現(xiàn)方式等方面對(duì)任務(wù)提出具體要求，根據(jù)要求設(shè)置相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)或量規(guī)，最后，給出完成項(xiàng)目的流程與指導(dǎo)。項(xiàng)目承載的內(nèi)容和情境不同，所要完成的任務(wù)、最終作品以及項(xiàng)目路徑也不同。例如，項(xiàng)目a可能以文獻(xiàn)研究為主，最終作品會(huì)是一個(gè)研究報(bào)告；項(xiàng)目b可能需要學(xué)生實(shí)地采集數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后用數(shù)據(jù)“說(shuō)話”；項(xiàng)目c將會(huì)由學(xué)生親自搭建一個(gè)小型智能控制系統(tǒng)。

開(kāi)放或在一定范圍內(nèi)容開(kāi)放的任務(wù)，可以讓學(xué)生自己去尋找信息問(wèn)題，這正是培養(yǎng)學(xué)生信息意識(shí)的好機(jī)會(huì)。同時(shí)，開(kāi)放的任務(wù)也為提升學(xué)生的信息社會(huì)責(zé)任提供環(huán)境和條件。因此，信息意識(shí)和信息社會(huì)責(zé)任的培養(yǎng)隱含在每個(gè)項(xiàng)目中，滲透在整個(gè)課程內(nèi)容中。

認(rèn)真扎實(shí)開(kāi)展教學(xué)實(shí)踐

如何針對(duì)核心素養(yǎng)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)？

夏燕萍：教學(xué)設(shè)計(jì)是教學(xué)成功的關(guān)鍵，大到整個(gè)課程的設(shè)計(jì)，小到一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，都影響到課程教學(xué)的效果。在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，需要分析學(xué)情，確定教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)，設(shè)計(jì)教學(xué)策略和活動(dòng)，制定學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)方案等。那么，針對(duì)核心素養(yǎng)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，如何了解學(xué)生現(xiàn)有的核心素養(yǎng)水平呢？如何根據(jù)學(xué)生現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)有效的教學(xué)策略？在學(xué)習(xí)完成之后，又如何檢測(cè)學(xué)習(xí)效果呢？這些問(wèn)題可能對(duì)大多數(shù)老師來(lái)說(shuō)都有點(diǎn)困惑，您能否結(jié)合您的教學(xué)實(shí)踐，介紹一下您的教學(xué)設(shè)計(jì)原則、策略或具體做法？

李冬梅：其實(shí)，在以上兩個(gè)問(wèn)題基礎(chǔ)上，您可能已經(jīng)感覺(jué)到我的思路：作為一線教師，首先要站在學(xué)科角度，深刻理解學(xué)科的本質(zhì)，理清學(xué)科思維方式的脈絡(luò)、看問(wèn)題的視角和解決問(wèn)題的思想方法，以培養(yǎng)學(xué)生形成信息技術(shù)學(xué)科思維方式方法為核心重構(gòu)信息技術(shù)的課程形態(tài)，將課堂主線定位在讓學(xué)生不斷親歷運(yùn)用學(xué)科思維方式方法解決問(wèn)題的過(guò)程上；其次，要整體規(guī)劃課程，做課程設(shè)計(jì)而不是教學(xué)設(shè)計(jì)，將課程規(guī)劃為幾個(gè)項(xiàng)目，覆蓋最核心的課程內(nèi)容，每個(gè)項(xiàng)目基于真實(shí)情境，有任務(wù)，有要求，有評(píng)價(jià)，有指導(dǎo)及各種支持。

項(xiàng)目活動(dòng)既是學(xué)習(xí)的課程內(nèi)容，也是形成性評(píng)價(jià)，在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中要為每個(gè)項(xiàng)目制定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)或評(píng)價(jià)量規(guī)，當(dāng)然，前提是項(xiàng)目任務(wù)是明確的，有結(jié)果的，可測(cè)量的，如一份報(bào)告、一個(gè)程序、一個(gè)數(shù)據(jù)分析報(bào)表等。

采用自學(xué)課件、教學(xué)微視頻、學(xué)生手冊(cè)、教學(xué)網(wǎng)站、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)社區(qū)等多種形式，建設(shè)基于線上線下、可供充分選擇的課程資源支撐新的課程形態(tài)，滿足不同學(xué)習(xí)習(xí)慣、不同學(xué)習(xí)方式的學(xué)生是課程設(shè)計(jì)的又一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

滿足不同水平的學(xué)生，設(shè)計(jì)開(kāi)放的項(xiàng)目任務(wù)是關(guān)鍵。開(kāi)放主題和任務(wù)，學(xué)生可以根據(jù)自身的生活經(jīng)歷和學(xué)業(yè)水平選擇主題，可以完成最基本的任務(wù)，也可以設(shè)計(jì)出遠(yuǎn)高于要求的作品。

如何基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)實(shí)施課堂教學(xué)？

夏燕萍：新課標(biāo)指出，“基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)是指學(xué)生在教師引導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，以解決問(wèn)題為導(dǎo)向開(kāi)展方案設(shè)計(jì)、新知學(xué)習(xí)、實(shí)踐探索，具有創(chuàng)新特質(zhì)的學(xué)習(xí)活動(dòng)。項(xiàng)目學(xué)習(xí)很大程度上還原了學(xué)習(xí)的本質(zhì)，這種基于真實(shí)情境的學(xué)習(xí)能促進(jìn)學(xué)生對(duì)信息問(wèn)題的敏感性、對(duì)知識(shí)學(xué)習(xí)的掌控力、對(duì)問(wèn)題求解的思考力的發(fā)展。項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，各種能力的綜合也促進(jìn)了學(xué)生信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的形成?！?/p>

據(jù)我所知，您的課堂中有很多非常經(jīng)典的開(kāi)放性學(xué)習(xí)任務(wù)，如“我的名片”“搜索研究報(bào)告”“自助游計(jì)劃”“我的暑期生活”“我的校園我的同學(xué)”等。學(xué)生在這些源自生活的開(kāi)放性任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，積極主動(dòng)地開(kāi)展自主、合作和探究學(xué)習(xí)，全身心地投入到創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)活動(dòng)中。其實(shí)，我感覺(jué)您的學(xué)習(xí)任務(wù)和項(xiàng)目任務(wù)很相似，您也有一套相當(dāng)完善的作品評(píng)價(jià)體系。而且我相信，完成了您的學(xué)習(xí)任務(wù)之后，您的學(xué)生在信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新和信息社會(huì)責(zé)任這四個(gè)維度上都會(huì)有長(zhǎng)足的進(jìn)步。在您的教學(xué)實(shí)踐中，有沒(méi)有項(xiàng)目學(xué)習(xí)的案例可以供一線老師參考呢？

李冬梅：我覺(jué)得以前設(shè)計(jì)的“我的名片”“搜索研究報(bào)告”“自助游計(jì)劃”“豐富多彩的暑期生活”“我的校園我的同學(xué)”都是項(xiàng)目?！犊茖W(xué)模擬》項(xiàng)目是北大附中基于修訂后的課程標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)并實(shí)施了一輪的項(xiàng)目，也是我主持的2017 Google中小學(xué)計(jì)算機(jī)課程開(kāi)發(fā)資助項(xiàng)目的一個(gè)內(nèi)容，由劉寶艷、肖然、陳清偉、毛華均等設(shè)計(jì)，由我來(lái)整理和修改的，在此簡(jiǎn)單概述如下，供大家參考。

項(xiàng)目學(xué)情：高一學(xué)生，經(jīng)歷了16課時(shí)的學(xué)習(xí)，已經(jīng)了解了程序設(shè)計(jì)的基本概念，具有一些編程解決問(wèn)題的能力。但對(duì)于怎樣利用編程模擬復(fù)雜的科學(xué)問(wèn)題還不了解，對(duì)于數(shù)據(jù)的可視化和利用程序處理大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還不清楚。

情境：標(biāo)記重捕法是生物學(xué)上調(diào)查種群密度的常用方法之一。在被調(diào)查種群的生存環(huán)境中，捕獲一部分個(gè)體，將這些個(gè)體進(jìn)行標(biāo)志后再放回原來(lái)的環(huán)境，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后進(jìn)行重捕，根據(jù)重捕中標(biāo)志個(gè)體占總捕獲數(shù)的比例來(lái)估計(jì)該種群的數(shù)量。標(biāo)記重捕法只對(duì)生活種群的少量個(gè)體進(jìn)行捕獲和標(biāo)記，對(duì)生物種落的影響較小。理論計(jì)算公式：N=M×n/m。其中N-種群數(shù)量，M-被捕捉對(duì)象數(shù)量，n-重捕個(gè)體數(shù)量，m-重捕個(gè)體中被標(biāo)記個(gè)體的數(shù)量。這個(gè)模型是否正確？如何通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)建立模型并進(jìn)行研究？生活中還有哪些規(guī)律或現(xiàn)象可以用來(lái)進(jìn)行科學(xué)模擬？

任務(wù)：以小組為單位，選擇一個(gè)規(guī)律或現(xiàn)象進(jìn)行模擬。

要求：（1）小組2～3人。討論商議小組研究方向。（2）組內(nèi)每位同學(xué)根據(jù)小組方向，選擇一個(gè)規(guī)律或現(xiàn)象作為個(gè)人研究?jī)?nèi)容。（3）以個(gè)人為單位為所選內(nèi)容撰寫(xiě)模型設(shè)計(jì)，確定模型參數(shù)，寫(xiě)模擬過(guò)程需要解決的技術(shù)點(diǎn)，分析模型的意義和難點(diǎn)。（4）小組討論每位同學(xué)的模擬設(shè)計(jì)方案，挑選有趣、有意義，實(shí)現(xiàn)過(guò)程分析清楚的項(xiàng)目，作為小組的模擬項(xiàng)目。（5）小組分工編寫(xiě)模擬程序。每人嘗試編寫(xiě)模擬環(huán)節(jié)的一部分，比如某位同學(xué)編寫(xiě)主程序，某位同學(xué)編寫(xiě)某個(gè)函數(shù)，某位同學(xué)編寫(xiě)數(shù)據(jù)可視化部分等。（6）小組合成程序，運(yùn)行、測(cè)試。（7）小組利用模擬程序多次產(chǎn)生數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，將數(shù)據(jù)可視化。（8）撰寫(xiě)報(bào)告，Word格式，文件名為“組長(zhǎng)名+主題名+研究報(bào)告”，內(nèi)容包括：研究題目、題目分析、代碼（包含要點(diǎn)注釋）、運(yùn)行圖形、結(jié)果分析。（9）設(shè)計(jì)展板 （可參考模板）。PPT格式，文件名為“組長(zhǎng)名+主題名+研究報(bào)告”。（10）小組作品展示與評(píng)價(jià)。

評(píng)價(jià)：小組項(xiàng)目研究報(bào)告評(píng)價(jià)量規(guī)如上表。

流程：活動(dòng)1：選擇內(nèi)容并建立模型（2課時(shí)）?；顒?dòng)2：完成模擬程序（1課時(shí)）?；顒?dòng)3：模擬探究并完成項(xiàng)目報(bào)告（1課時(shí)）?；顒?dòng)4：作品展示交流評(píng)價(jià)（1課時(shí)）。（以上略去每個(gè)活動(dòng)的具體指導(dǎo)及活動(dòng)的階段性成果要求）

學(xué)生的選題：兩函數(shù)曲線間的區(qū)域著色；兩函數(shù)求交點(diǎn)；化學(xué)方程式配平；在理想條件下的單擺與雙擺的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；布朗運(yùn)動(dòng)；無(wú)限猴子定理；求解二次函數(shù)的零點(diǎn)；混沌理論；紅細(xì)胞懸液密度判斷動(dòng)物種類；蒙特卡洛求不規(guī)則圖形面積；蒲豐投針實(shí)驗(yàn)；豌豆雜交；轉(zhuǎn)換蛋白質(zhì)到基因序列；馬爾可夫鏈的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用；騎士漫游；抽樣調(diào)查；特殊利息的探究；數(shù)獨(dú)求解。