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，"計算思維""數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新""信息社會責(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"問題解決"，培養(yǎng)學(xué)生用技術(shù)解決真實問題的能力。本案例以"校園垃圾分類現(xiàn)狀分析"為驅(qū)動性問題，結(jié)合項目式學(xué)習(xí)（PBL）與跨學(xué)科融合，引導(dǎo)學(xué)生通過Python編程實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化，探究校園垃圾分類的現(xiàn)狀與改進方向。教學(xué)對象為初中二年級學(xué)生（13-14歲），共40人，分為8個小組，教學(xué)時長為6課時（每課時40分鐘）。二、設(shè)計思路1.核心理念以"真實問題"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)計分析）、道德與法治（社會責(zé)任）跨學(xué)科融合，落實"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)知識與技能：掌握Python中`pandas`庫的數(shù)據(jù)清洗方法、`matplotlib`庫的圖表繪制技巧（柱狀圖、餅圖、折線圖）。過程與方法：通過項目規(guī)劃、數(shù)據(jù)采集、編程實現(xiàn)、結(jié)果分析的完整流程，提升問題解決能力與計算思維（分解、抽象、建模）。情感態(tài)度與價值觀：通過分析校園垃圾分類數(shù)據(jù)，增強環(huán)保意識與信息社會責(zé)任。3.創(chuàng)新點真實情境驅(qū)動：以學(xué)生身邊的"校園垃圾分類"為主題，激發(fā)學(xué)習(xí)動機；跨學(xué)科融合：結(jié)合數(shù)學(xué)統(tǒng)計（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；多元評價體系：采用"過程性評價+終結(jié)性評價""自評+互評+師評"結(jié)合的方式，全面衡量學(xué)生的核心素養(yǎng)發(fā)展。三、實施過程本案例遵循項目式學(xué)習(xí)的"問題定義-項目規(guī)劃-探究實踐-成果展示-反思迭代"流程，具體實施環(huán)節(jié)如下：（一）情境導(dǎo)入：提出驅(qū)動性問題（1課時）教學(xué)活動：1.播放校園垃圾分類現(xiàn)狀視頻（學(xué)生拍攝的食堂、教室垃圾桶實拍），展示前期隨機調(diào)查的"校園垃圾分類正確率"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)動性問題："如何用技術(shù)分析校園垃圾分類的現(xiàn)狀，為學(xué)校提出改進建議？"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)計意圖：通過真實情境引發(fā)認知沖突，明確項目目標(biāo)，激發(fā)學(xué)生的探究欲望。（二）項目規(guī)劃：制定實施方案（1課時）教學(xué)活動：1.分組協(xié)作：8個小組分別負責(zé)"教室""食堂""操場""宿舍"4個區(qū)域的垃圾分類調(diào)查（每2組負責(zé)1個區(qū)域）。2.制定計劃：每組完成《項目實施方案表》，內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)采集方法（問卷星調(diào)查、現(xiàn)場觀察記錄）；數(shù)據(jù)維度（垃圾類型、投放正確率、投放時間）；分工安排（數(shù)據(jù)采集員、數(shù)據(jù)錄入員、編程實現(xiàn)員、匯報員）。3.教師指導(dǎo)：審核各組方案，強調(diào)"數(shù)據(jù)的真實性"（如現(xiàn)場觀察需記錄具體時間、地點）與"分工的合理性"（如編程能力強的學(xué)生負責(zé)代碼實現(xiàn)）。設(shè)計意圖：培養(yǎng)學(xué)生的規(guī)劃能力與合作意識，明確項目實施的具體步驟。（三）探究實踐：數(shù)據(jù)處理與可視化（3課時）教學(xué)活動：1.數(shù)據(jù)采集與錄入（1課時）：各組按照方案收集數(shù)據(jù)（如：某小組在食堂觀察1小時，記錄100次投放行為，其中可回收物投放正確15次、錯誤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）：教師演示：用Python的`pandas`庫讀取`csv`文件，處理缺失值（如刪除無效數(shù)據(jù)）、重復(fù)值（如重復(fù)記錄的投放行為）；學(xué)生實踐：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）：教師講解：`matplotlib`庫的基本語法（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)域垃圾分類正確率對比"（柱狀圖）、"食堂垃圾類型占比"（餅圖）；學(xué)生實踐：選擇1-2種圖表類型，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("教室垃圾分類正確率時間變化")`）。設(shè)計意圖：通過"數(shù)據(jù)采集-清洗-可視化"的完整流程，落實計算思維的培養(yǎng)（分解問題、抽象數(shù)據(jù)、建立模型）。（四）展示交流：成果匯報與互評（0.5課時）教學(xué)活動：1.各組匯報：采用"PPT+作品演示"的方式，內(nèi)容包括：項目背景與目標(biāo)；數(shù)據(jù)采集過程；可視化結(jié)果（如"食堂可回收物投放正確率僅15%"）；改進建議（如"在食堂增設(shè)可回收物投放指南"）。2.多元評價：自評：學(xué)生填寫《項目反思表》，反思自己在項目中的貢獻（如"我負責(zé)數(shù)據(jù)錄入，學(xué)會了用Excel處理大量數(shù)據(jù)"）；互評：各組用評分表評價其他組的"數(shù)據(jù)真實性""圖表合理性""建議可行性"（如"某組的折線圖清晰展示了時間變化，建議很具體"）；師評：教師根據(jù)各組的實施過程（如分工協(xié)作、問題解決）與成果（如圖表質(zhì)量、建議創(chuàng)新性）給出綜合評價。設(shè)計意圖：通過展示交流，提升學(xué)生的表達能力與批判性思維，同時通過評價促進反思。（五）總結(jié)提升：提煉經(jīng)驗與拓展（0.5課時）教學(xué)活動：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（如"圖表類型要符合數(shù)據(jù)特點，柱狀圖適合對比，餅圖適合展示占比"）。2.拓展延伸：提出新問題"如何用Python實現(xiàn)校園垃圾分類數(shù)據(jù)的動態(tài)可視化？"（如用`plotly`庫生成交互式圖表），鼓勵學(xué)生課后探究。3.社會責(zé)任教育：引導(dǎo)學(xué)生將改進建議提交給學(xué)校后勤部門，推動校園垃圾分類的實際改進（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)計意圖：總結(jié)項目經(jīng)驗，拓展學(xué)習(xí)空間，強化信息社會責(zé)任的培養(yǎng)。四、成效與反思1.教學(xué)成效知識技能：85%的學(xué)生能獨立完成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題；能力發(fā)展：學(xué)生的問題解決能力（如如何設(shè)計調(diào)查方案）與合作意識（如分工協(xié)作完成項目）顯著提升，有小組主動調(diào)整調(diào)查方法（如將問卷星調(diào)查改為現(xiàn)場觀察，提高數(shù)據(jù)真實性）；情感態(tài)度：90%的學(xué)生表示"通過項目了解了校園垃圾分類的現(xiàn)狀，愿意主動參與環(huán)保行動"，部分學(xué)生課后主動向同學(xué)宣傳垃圾分類知識。2.反思改進時間管理：數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)部分小組耗時過長（如某組用了2課時才完成食堂數(shù)據(jù)采集），需提前明確時間節(jié)點（如"數(shù)據(jù)采集必須在1課時內(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（如不會修改圖表樣式），需提供"分步指導(dǎo)手冊"（如《matplotlib圖表繪制步驟》）或安排"小導(dǎo)師"（編程能力強的學(xué)生）協(xié)助；評價細化：互評環(huán)節(jié)部分學(xué)生的評分標(biāo)準(zhǔn)不明確（如"圖表合理性"的具體指標(biāo)），需優(yōu)化評分表（如增加"圖表類型與數(shù)據(jù)的匹配度""圖表元素的完整性"等具體維度）。五、結(jié)語本案例以"校園垃圾分類現(xiàn)狀分析"為驅(qū)動性問題，將Python數(shù)據(jù)可視化與項目式學(xué)習(xí)、跨學(xué)科融合相結(jié)合，實現(xiàn)了"技術(shù)應(yīng)用"與"素養(yǎng)培養(yǎng)"的統(tǒng)一。教學(xué)實踐表明，真實情境、合作探究、多元評價是提升中學(xué)信息技術(shù)教學(xué)效果的關(guān)鍵。未來，可進一步拓展項目主題（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[1]