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新课标理念下的初中信息科技跨学科单元教学设计

中图分类号：G434文献标识码：A论文编号：1674-2117（2024）21-0057-03

初中信息科技跨学科“病毒溯源与基因重组”单元设计

1.单元案例背景

基于学科特点，许多基础型学科的问题都需要借助信息科技的力量来解决，这种跨学科思维可以帮助学生更好地理解学科知识，对于提高学生的综合素质和创新能力具有重要意义。因此，本单元将生物学问题引入信息技术教学，选定“病毒溯源与基因重组”作为大单元主题，通过Python编程实现功能模拟。

2.单元目标设计

根据初中信息科技课程内容要求，并综合cl+z5PxvyOLnQ1gG+n5Z/w==考虑学生跨学科素养发展，笔者将“病毒溯源与基因重组”单元目标确定为：①掌握Python编程的基础知识，包括变量、数据类型、控制结构等；②理解并应用算法思想如列表、字符串处理、数据排序等解决实际问题；③培养跨学科思维能力，将信息技术与生物学知识相结合，解决实际问题；④提升计算思维能力，通过编程实践锻炼逻辑思维和问题解决能力。

“病毒溯源与基因重组”单元学习活动设计

1.第一课时：单元问题的抽象与建模

首先，创设单元大情境。科学家发现某病毒的某个基因突变会让其更强大，传播力增强，我们要用测序仪把某病毒中突变a所在的基因组位置找出来，利用基因工程技术重组基因，对突变进行修复，使某病毒不再突变，消弱它的能力。以后，科学家还可以用这种方法发明基因药物，造福人类。其次，让学生对单元问题进行抽象与建模。先用自然语言描述想法，再用画程软件通过流程图描述问题，进行流程图设计。教师讲解基础知识，包括语法规则、数据类型，让学生先用列表jy=[0，1，’a’，3，4]表示一个基因序列，’a’是基因中的突变点。学生通过画程软件画出流程图，表达算法思想，解决问题。最后，学生通过画程软件中自动生成的程序，初步认识while条件循环和if选择结构，不断判断基因序列中有没有突变，通过枚举算法找到病毒的突变位置，并进行cl+z5PxvyOLnQ1gG+n5Z/w==基因重组，感受编程的魅力。

2.第二课时：基础知识学习，输入、输出病毒基因信息

首先，创设情境。病毒基因组的差异决定了病毒的生物学性状不同，也决定了病毒遗传变异的机制。最早发现的病毒变异是病毒性状的变异，如毒性、抗原性、抵抗性、依赖性和空斑变异等。这些都是不同基因组突变表现出的特征。其次，引入本课时要解决的子问题。任务一：给测序仪编程。将测好的一个基因组特征打印在屏幕上Print（）。教师可以通过将讲解、演示和练习相结合的方式，帮助学生掌握语法规则、数据类型等。学生采用小先生法进行小组合作，学会输出信息：print（‘1段基因组说明病毒的毒性’）。教师展示学生的编程作品和学生有创意的语句输出。拓展问题：尝试用一个输出语句打印多个基因组信息，如print（‘毒性，抗原性，抵抗性，依赖性，空斑变异’）。任务二：已知一个基因组的序号和决定的性状，如何输入到计算机中？教师引入变量的概念和int（）函数等知识点，包括变量的作用、命名规则、数据类型（字符串和数值）、int（）函数和input（）特点。学生通过改写输入、输出语句，掌握知识，学会应用。接着，用小先生法进行小组合作学习，测试程序，教师对课堂生成问题进行点拨，培养学生良好的编程习惯。最后，学生填写自评和互评表，展示小组成果，包括程序编程测试情况和课堂活动表现。

3.第三课时：病毒基因序列处理，用列表存储病毒多个基因组信息，用in检测基因组信息

首先，引入情境。教师提问：“你还知道哪些病毒基因组决定的性状？”其次，引入本课时要解决的子问题。任务一：用列表存储病毒多个基因组信息（如图1）。学生通过小先生法进行小组合作，小组同学和教师进行语法纠错，并展示学生的程序作品；利用列表的索引号规则，学会查找列表项；进行程序测试，小组加分，并利用小组合作，讨论找出语法规律，展示列表规则结论。任务二：如何用in找出某一性状在不在基因组中？学生利用合作学习，测试程序，教师点拨并指导语法纠错，总结in的用法。最后，学生对本节课的表现进行自评和互评，了解自己和小组的得分情况。

4.第四课时：病毒溯源算法设计，用if选择结构查找基因突变，完成病毒溯源

首先，学会画流程图和利用流程图表达算法。基因列表中如果有“a”突变，判断病毒来自某地。学生利用画程软件，将伪代码填入程序框架中，初步写出算法，学会选择结构；通过小组合作讨论语句写法。其次，根据if结构，将伪代码转成Python语言。任务一：判断有“a”基因突变的病毒是来自某地。学生编写程序，小组合作调试，展示优秀作品，进行加分和纠错，师生总结语法常见错误，解决课堂生成问题。任务二：用多个突变溯源多个区域，或溯源到具体的某个地点。学生学习elif多路径