[基于探究理念的信息技术课程与教学的方法建设] 信息技术核心理念

基于探究理念的信息技术课程与教学的方法建设

“数字科学家”结合学生的知识基础和认知发展水平， 在突出趣味性和有益性的同时，突出数码设备及“数字科学 家”课程理念的渗透，并把最新的科技元素融入其中。教学 内容如下。

第一单元：数字科学家概述（1课时） 第二单元：Scratch程序设计初步与简单游戏制作（5课 时） 第三单元：纸电路探究与创意制作（3课时） 第四单元：千云“超极鼠”探究学习（3课时） 第五单元：反应时间的测量与研究（4课时） 第六单元：人面探秘（Face to face， Eye to Eye） （2课时） 本课程采用基于问题的小组探究式学习，即“教师主导，学生主体”的探究学习模式。下面以“机械按键反应时间的 测量”一课为例，介绍我们的教学实践与思考。

“机械按键反应时间的测量”的教学设计 （一）教学任务分析与教学目标 本课程是七年级的选修课程，学生是在对课程有所了解 的基础上自主选择的。本学期由于课时的安排，每周只有1 课时，本单元之前，学生对探究性学习的基本过程有所了解， 会撰写简单的研究报告，但还没有系统地进行过数据处理方 面的训练。根据学生情况，我们制定本课教学目标如下。

知识与能力：知道反应时间的内涵；
掌握并利用Scratch 编写测量机械连续按键时间的程序；
知道描述数据的基本方 法：三值法和图像法。

过程与方法：通过小游戏得出反应时间的内涵，体验从 具体到抽象及抽象概念建立的方法；
通过教师演示及课堂实 践初步掌握Excel的求差、求平均值、最大值及最小值的方 法；
通过分析数据得出实验结论的数据分析方法。

情感、态度与价值观：激发学生探究反应时间的积极 性；
加强小组合作的意识；
通过实际的学习活动，建立起定 性研究和定量研究的意识。

（二）教学过程设计与教学实践 教学环节一：新课导入 直接导入课题，利用课题引出问题：什么是反应时间？ 如何测量反应时间？教学环节二：反应时间概念的探究 （1）“萝卜萝卜蹲”游戏活动探究反应时间内涵 请四名学生在讲台前站成一排，教师给他们分配角色， 分别为：红萝卜、黄萝卜、白萝卜以及绿萝卜。教师说明规 则（听到自己对应的颜色后下蹲）后，游戏开始。随着“红 萝卜蹲，红萝卜蹲完黄萝卜蹲......”的口令，学生们进行 游戏，学生听口令，通过正确完成动作的质量、快慢最终分 出胜负，其他同学观察比赛同学的表现，参与评判。

（2）按小组进行交流讨论 分析游戏动作，说一说：什么是反应时间？我们是如何 测量反应时间的？ （3）师生交流，探讨反应时间的概念 分析游戏动作，学生经讨论很快得出了反应时间的三个 过程，即感应器（人耳）接收信息的过程；
中央处理器（人 脑）分析信息、做出判断的过程；
执行机构（四肢等）做出 反应的过程。这三个过程所用的时间，就是完成这个动作的 反应时间。

（4）教师继续质疑，引发思考 教师：刚才的游戏过程中，我们测量了同学的反应时间 吗？如何测量的？测量的结果是什么？ 引导学生回答测量，采用的是观察法，定性的测量，结 果是谁比较快；
从而引入定性观察的测量与研究方法。

教学环节三：记录每次机械按键的时刻（1）提出问题 教师：这节课我们要来进行测量的是“机械按键的反应 时间”。对于机械按键，同学们能够提出什么样的问题？ 事件过程：一声令下，右手食指开始按空格键，之后不 断地按，越快越好。

如何测量机械按键的反应时间？今天我们要用Scratch 来设计一个测量装置以完成这一测量。

（2）测定按键反应的实验装置设计 原理：当按下空格键（或其他键）时，计时器便记录下 当时的时刻，并加入到已经设定好的时间链表中，相邻两次 时间数据之差即为连续按键的反应时间。

（4）学生实验 用Scratch编程制作时间测量装置，设计好后进行试验 测试。记录按键时刻，采用竞赛的方式，每位学生记录自己 30秒钟的按键次数和时刻。

教学环节四：数据的导出与处理 （1）导出数据，建立数据表 教师演示：time.txt。

启动Excel，建立数据表 。

（2）用函数进行数据处理 教师演示：用Excel处理数据（求差、求平均、求最大、 求最小） （3）建立散点图：认真观察，模仿操作（4）汇总数据 汇总小组内学生的每组数据（三值）。

教学环节五：应用数据，撰写研究报告 （1）教师指导报告写法：复制数据，做简单数据分析。

例如，我30秒内的机械按键次数是168次，最快一次是0.02 秒，最慢的一次是1秒。按照老师给定的标准，我的反应水 平是正常的。

每个人撰写个人报告，小组负责人汇总小组数据，撰写 小组报告。

（2）展示交流：挑最快完成的2个小组进行展示汇报。

教学环节六：本课小结 （1）学生说本节课收获。（2）教师回顾性总结。（3） 课外拓展：测量其他的手指和其他人机械按键反应时间；
反 应时间还有什么样的类型？如何测量？ 教学反思 1.本课是数字科学家课程的典型课例，教师从课题引入 概念性问题，在学生对概念理解不清楚的情况之下，让学生 带着问题，玩“萝卜萝卜蹲”游戏。通过小组讨论和交流分 析游戏动作，学生得出了反应过程的环节和相应的反应时间。

师生在共同交流中了解定性观察的测量方法。接着教师提示 今天要测量的是每位学生自己的机械按键反应时间，分析动 作过程，明确测量目标。教师演示并指导学生利用Scratch 设计出能够记录每次按空格键时刻的计时测量装置。通过学生示范数据采集的方式，让全体学生测试自己30秒内的按键 次数和时刻。教师演示并指导学生导出数据，并利用Excel 进行数据的处理，求出每一次按键的反应时间。接着提出问 题：如何描述数量比较大的一组数据？三值法看数据值的区 域和平均水平，图像法（散点图）看每一个数据的变化趋势， 这是典型的定量研究的方法。让学生求自己反应时间数据的 最大值、最小值和平均值，做出相应的数据散点图像。提出 分析数据的探究报告，要求学生复制自己反应时间的特征数 据，并对数据进行描述与分析，完成研究报告；
最后进行交 流共享。

2.通过游戏体验和理解科学概念、测量方法。学生在“萝 卜萝卜蹲”游戏过程中体验理解科学概念，观察比较快慢 ——定性研究；
设计实验装置，获取数据、处理分析数据 ——定量研究。体现了“数字科学家”课程理念中的科学素 养与信息素养融合培养的理念。

3.学生很喜欢这样的探究活动课，谈到收获与体会时， 学生的反馈是：我知道了可以用Scratch测量反应时间，并 且还可以编游戏、制作动画片等；
最有意思的是连续按空格 的练习和萝卜萝卜蹲的游戏；
学会了如何测出自己的反应时 间。利用大脑向四肢，传输数据或指令的速度，是反应速度；

测量方法是利用键盘传感器来进行测量的；
最有意思的是 Scratch能测按键时间，原来以为只能编游戏呢；
像科学家 一样地做探究写报告，太有成就感了。