以項(xiàng)目學(xué)習(xí)推進(jìn)信息技術(shù)新課程的實(shí)施

牛靜 周娟

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》教學(xué)實(shí)施建議中提出：“教師在教學(xué)中要緊緊圍繞學(xué)科核心素養(yǎng)，凸顯‘學(xué)主教從、以學(xué)定教、先學(xué)后教的專業(yè)路徑，把項(xiàng)目整合于課堂教學(xué)中，重構(gòu)教學(xué)組織方式，創(chuàng)設(shè)有利于學(xué)生開展項(xiàng)目學(xué)習(xí)的數(shù)字化環(huán)境、資源和條件，引導(dǎo)學(xué)生在數(shù)字化學(xué)習(xí)的過(guò)程中，領(lǐng)悟數(shù)字化環(huán)境對(duì)個(gè)人發(fā)展的影響，養(yǎng)成終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣?！盵1]

信息技術(shù)學(xué)科為什么要以“項(xiàng)目學(xué)習(xí)”為主要學(xué)習(xí)方式？教師把項(xiàng)目整合于課堂教學(xué)中，通過(guò)基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)踐獲得技能，親歷運(yùn)用學(xué)科思維方式方法解決問(wèn)題的過(guò)程，親身體會(huì)學(xué)科典型方法與策略，有效實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新等能力的提升。

本文以“制作BMI計(jì)算器”為例，結(jié)合項(xiàng)目學(xué)習(xí)的關(guān)鍵要素分析微項(xiàng)目在高中信息技術(shù)課堂中的應(yīng)用，以項(xiàng)目學(xué)習(xí)推進(jìn)信息技術(shù)新課程的實(shí)施，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

“制作BMI計(jì)算器”微項(xiàng)目的設(shè)計(jì)依據(jù)

1.微項(xiàng)目定義

“根據(jù)課程大綱的要求，把去情境的知識(shí)情境化、項(xiàng)目化，緊密結(jié)合核心知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)真實(shí)情境的微型項(xiàng)目，項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)能夠在一兩個(gè)課時(shí)的時(shí)間內(nèi)完成，從而促進(jìn)學(xué)生知識(shí)的建構(gòu)，提高解決問(wèn)題的能力?！盵2]

選擇結(jié)構(gòu)和順序結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的三種基本結(jié)構(gòu)，選擇結(jié)構(gòu)解決問(wèn)題需要對(duì)給定的條件進(jìn)行分析、比較和判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果采取不同的操作，對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)具有一定難度，不適合采用大項(xiàng)目、多個(gè)知識(shí)點(diǎn)一起探究學(xué)習(xí)，適宜以微項(xiàng)目的形式進(jìn)行學(xué)習(xí)。

2.項(xiàng)目學(xué)習(xí)的關(guān)鍵要素

從不同角度分析，項(xiàng)目學(xué)習(xí)所蘊(yùn)含的要素不同。從實(shí)施的角度分析，項(xiàng)目學(xué)習(xí)包括學(xué)習(xí)情境、問(wèn)題驅(qū)動(dòng)、探究行動(dòng)、學(xué)習(xí)社區(qū)、項(xiàng)目成果五個(gè)要素，只有具備這五個(gè)要素，項(xiàng)目學(xué)習(xí)才有可能順利、有效實(shí)施。[3]

“制作BMI計(jì)算器”微項(xiàng)目介紹

1.對(duì)應(yīng)課程標(biāo)準(zhǔn)要求

“制作BMI計(jì)算器”項(xiàng)目屬于必修課程模塊1“數(shù)據(jù)與計(jì)算”中“算法與程序?qū)崿F(xiàn)”的內(nèi)容，課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)相關(guān)內(nèi)容要求為：“1.6從生活實(shí)例出發(fā)，概述算法的概念與特征，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)拿枋龇椒ê涂刂平Y(jié)構(gòu)表示簡(jiǎn)單算法。1.7掌握一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的基本知識(shí)，使用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單算法。通過(guò)解決實(shí)際問(wèn)題，體驗(yàn)程序設(shè)計(jì)的基本流程，感受算法的效率，掌握程序調(diào)試與運(yùn)行的方法。”[4]

2.項(xiàng)目教學(xué)目標(biāo)

學(xué)生已經(jīng)知道流程圖常用符號(hào)的含義，能用流程圖描述順序結(jié)構(gòu)算法，能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的順序結(jié)構(gòu)程序。根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)要求和學(xué)生情況，本項(xiàng)目的教學(xué)目標(biāo)設(shè)定為：①認(rèn)識(shí)選擇結(jié)構(gòu)，了解其特點(diǎn)及適用情況;②理解選擇結(jié)構(gòu)的執(zhí)行過(guò)程;③學(xué)會(huì)利用流程圖設(shè)計(jì)選擇結(jié)構(gòu)問(wèn)題的算法;④學(xué)會(huì)使用Python語(yǔ)言中的if語(yǔ)句解決實(shí)際問(wèn)題;⑤體驗(yàn)解決選擇結(jié)構(gòu)問(wèn)題的全過(guò)程，體會(huì)編程解決選擇類問(wèn)題的方法。

3.項(xiàng)目概述

國(guó)家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)中，根據(jù)BMI值的范圍可以分為低體重、正常、超重、肥胖四類。從小學(xué)一年級(jí)到大學(xué)各年級(jí)有不同的標(biāo)準(zhǔn)，男生、女生也有差異。學(xué)生知道自己的身高、體重，根據(jù)公式計(jì)算才能得出BMI指數(shù)，即使算出BMI指數(shù)也需要查閱標(biāo)準(zhǔn)才能知道所對(duì)應(yīng)的類別。

在學(xué)習(xí)選擇結(jié)構(gòu)時(shí)，傳統(tǒng)的方式是教師結(jié)合實(shí)例講解語(yǔ)句的格式、功能，學(xué)生進(jìn)行應(yīng)用練習(xí)，實(shí)例通常人為地去除了許多復(fù)雜因素，如常見的BMI計(jì)算器不考慮年級(jí)和性別。本項(xiàng)目中，學(xué)生首先通過(guò)分析得出順序結(jié)構(gòu)不能實(shí)現(xiàn)對(duì)性別及相應(yīng)BMI分類的判斷，引出選擇類問(wèn)題。學(xué)生4人一組進(jìn)行討論，舉出生活中的實(shí)例，在教師驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題的啟發(fā)下，共同總結(jié)歸納出：解決選擇類問(wèn)題的關(guān)鍵是首先明確判定條件，然后根據(jù)條件成立與否執(zhí)行不同的操作，判定條件可能是一個(gè)或多個(gè)。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生分組討論出“BMI計(jì)算器”要對(duì)性別和BMI值進(jìn)行判斷，細(xì)化為性別和4種BMI值分類標(biāo)準(zhǔn)共5個(gè)判定條件，通過(guò)教師提供的輔助學(xué)習(xí)網(wǎng)站，學(xué)生對(duì)單、雙分支選擇結(jié)構(gòu)進(jìn)行探究學(xué)習(xí)，結(jié)合繪制的流程圖，交流雙分支選擇結(jié)構(gòu)對(duì)性別進(jìn)行判斷并根據(jù)判斷結(jié)果執(zhí)行的過(guò)程。在判定了性別的基礎(chǔ)上，學(xué)生分組探究選擇結(jié)構(gòu)的綜合應(yīng)用，通過(guò)不同的算法實(shí)現(xiàn)BMI計(jì)算器，展示交流，評(píng)估不同算法的效率，選出最優(yōu)的算法。最后通過(guò)if語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)算法，運(yùn)行程序進(jìn)行調(diào)試，完成了能根據(jù)輸入的性別按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)判斷并輸出所屬分類的、更符合實(shí)際需求的“BMI計(jì)算器”，達(dá)成項(xiàng)目教學(xué)目標(biāo)。本項(xiàng)目用兩課時(shí)完成。

“制作BMI計(jì)算器”微項(xiàng)目分析

1.學(xué)習(xí)情境

基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)要讓學(xué)生去解決一個(gè)真實(shí)或者虛擬真實(shí)的問(wèn)題，以此來(lái)鍛煉現(xiàn)實(shí)生活中需要用到的解決問(wèn)題的技能，同時(shí)可實(shí)施、可操作性更強(qiáng)，相關(guān)情境類別可以是與學(xué)生的日常生活、學(xué)習(xí)活動(dòng)直接相關(guān)的主題，也可以是人文、藝術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)主題，還可以是學(xué)生的興趣愛好、科技發(fā)展、社會(huì)現(xiàn)象等主題。

本項(xiàng)目以一個(gè)真實(shí)情境——“制作BMI計(jì)算器”引入主題，基于學(xué)生每年的體質(zhì)健康測(cè)試，貼近學(xué)生的生活，方便他們?cè)谏钪斜O(jiān)控自己的BMI指數(shù)及所屬分類，督促自己加強(qiáng)體育鍛煉，同時(shí)將選擇結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)與項(xiàng)目融合，實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識(shí)的掌握與學(xué)科能力的培養(yǎng)。

2.問(wèn)題驅(qū)動(dòng)

“基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)是學(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)?！盵5]問(wèn)題的復(fù)雜度要能夠撐起探究活動(dòng)，本項(xiàng)目的關(guān)鍵性驅(qū)動(dòng)問(wèn)題有3個(gè)：

①如果你是用戶，使用這款“BMI計(jì)算器”，你希望得到什么樣的結(jié)果？如何得到確定的分類？

以終為始，學(xué)生首先需要明確任務(wù)目的是什么，明確要計(jì)算機(jī)做什么，輸出什么結(jié)果，引出選擇類問(wèn)題。

②生活中的選擇類問(wèn)題都有哪些？如何決定怎么選擇？

在現(xiàn)實(shí)生活中，需要進(jìn)行判斷和選擇的情況很多，讓學(xué)生說(shuō)一說(shuō)生活中都有哪些選擇類問(wèn)題。學(xué)生的回答通常首先聚焦在可選擇的不同方案上，而忽略選擇不同方案的前提條件，也就是判定的條件，結(jié)合實(shí)例通過(guò)“如何決定選擇某個(gè)方案？”這樣的問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生思考解決選擇類問(wèn)題的關(guān)鍵是明確判定條件，通過(guò)問(wèn)題結(jié)合實(shí)例引出判定條件可以是一個(gè)或者多個(gè)。

③同學(xué)們使用了不同的算法對(duì)BMI值進(jìn)行判定得出分類，哪個(gè)更好？為什么？

同一個(gè)問(wèn)題可以有不同的算法，明確不同的算法可能執(zhí)行效率不同，結(jié)合流程圖分析執(zhí)行過(guò)程，討論、評(píng)估不同算法的效率，強(qiáng)調(diào)算法的優(yōu)化對(duì)于程序，特別是復(fù)雜程序的重要性，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)解決問(wèn)題的過(guò)程與方法進(jìn)行評(píng)價(jià)和反思的習(xí)慣。

3.探究行動(dòng)

探究活動(dòng)1：生活中的選擇類問(wèn)題——確定、分析問(wèn)題

驅(qū)動(dòng)問(wèn)題：生活中的選擇類問(wèn)題都有哪些？如何決定怎么選擇？

通過(guò)師生共同分析，明確了3個(gè)問(wèn)題：①選擇類問(wèn)題首先要確定判定條件。②判定條件可以是一個(gè)或多個(gè)，多個(gè)判定條件可能是針對(duì)同一個(gè)判斷對(duì)象，也可能是針對(duì)不同判斷對(duì)象。③根據(jù)判定條件成立與否選擇不同的操作。

選擇結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)是分析條件的構(gòu)成，條件用于“判斷”，決定執(zhí)行方向。通過(guò)驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題帶動(dòng)學(xué)生思考，在這樣的探究過(guò)程中，將生活中選擇類問(wèn)題的判定條件進(jìn)行分析、歸納（如圖1），一是為實(shí)現(xiàn)后續(xù)項(xiàng)目活動(dòng)做鋪墊，二是使學(xué)生開始抽象并建立選擇結(jié)構(gòu)的模型，初步實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)。

探究活動(dòng)2：分析討論“BMI計(jì)算器”的判定條件及條件的劃分與執(zhí)行

在探究活動(dòng)1的基礎(chǔ)上，學(xué)生分組討論出“BMI計(jì)算器”的判定條件——性別和4種BMI值分類標(biāo)準(zhǔn)，在判定性別的基礎(chǔ)上再根據(jù)4種BMI值分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定，4種分類標(biāo)準(zhǔn)判定的都是BMI值，即判定條件針對(duì)的是同一個(gè)對(duì)象，為后續(xù)應(yīng)用多分支選擇結(jié)構(gòu)做鋪墊。

探究活動(dòng)3：實(shí)現(xiàn)性別的判定——設(shè)計(jì)算法

根據(jù)輔助學(xué)習(xí)網(wǎng)站上提供的選擇結(jié)構(gòu)3種形式——單分支、雙分支、多分支的相關(guān)知識(shí)及簡(jiǎn)單范例，學(xué)生分組探究，分析選擇結(jié)構(gòu)3種形式的執(zhí)行過(guò)程，繪制流程圖解決對(duì)性別的判定，小組展示交流，明確單、雙分支選擇結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，教師從算法的合理性、相對(duì)完整性以及方案優(yōu)化或改進(jìn)的可能性提出建議。

探究活動(dòng)4：實(shí)現(xiàn)4種BMI值分類標(biāo)準(zhǔn)的判定——設(shè)計(jì)算法

在解決4種BMI值分類的判定前，學(xué)生首先需要明確：這是在判定性別的基礎(chǔ)上，體現(xiàn)了選擇結(jié)構(gòu)的綜合應(yīng)用。鼓勵(lì)學(xué)生利用流程圖設(shè)計(jì)不同的算法，可以用4個(gè)單分支選擇結(jié)構(gòu)順序執(zhí)行實(shí)現(xiàn)，也可以用多分支選擇結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，展示不同的算法，交流不同算法的執(zhí)行流程，比較、評(píng)估不同算法的效率，得出用多分支選擇結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的算法效率更高，最后，歸納出應(yīng)用選擇結(jié)構(gòu)解決問(wèn)題的分析圖（如上頁(yè)圖2）。

探究活動(dòng)5：實(shí)現(xiàn)BMI計(jì)算器功能——編程并調(diào)試

模仿輔助學(xué)習(xí)網(wǎng)站上的語(yǔ)句格式和范例，編寫B(tài)MI計(jì)算器的程序代碼。選擇結(jié)構(gòu)的程序代碼不是教學(xué)重點(diǎn)，但是對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，語(yǔ)句的格式、語(yǔ)句之間的縮進(jìn)關(guān)系、條件表達(dá)式等知識(shí)點(diǎn)也有一定難度，需要小組成員協(xié)商合作，也需要教師的輔導(dǎo)，在“嘗試—驗(yàn)證—修正”的試錯(cuò)過(guò)程中，學(xué)會(huì)使用if語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)選擇結(jié)構(gòu)，體驗(yàn)解決選擇結(jié)構(gòu)實(shí)際問(wèn)題的全過(guò)程。

探究過(guò)程中，教師創(chuàng)造條件和機(jī)會(huì)，搭建數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，提供學(xué)習(xí)資源，通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生把生活中相對(duì)復(fù)雜的選擇類問(wèn)題進(jìn)行分析歸納，找出解決問(wèn)題的核心思路和算法，并編程實(shí)現(xiàn)，學(xué)生在探究的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)知識(shí)的構(gòu)建，在思考、討論、協(xié)作的過(guò)程中解決實(shí)際問(wèn)題，學(xué)科核心素養(yǎng)計(jì)算思維能力和數(shù)字化學(xué)習(xí)能力得到發(fā)展。

4.學(xué)習(xí)社區(qū)

項(xiàng)目學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)活動(dòng)中的合作，從問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)、問(wèn)題的提出，到方案的制訂、新知學(xué)習(xí)，再到最終問(wèn)題的解決，應(yīng)是在教師驅(qū)動(dòng)問(wèn)題引導(dǎo)下，學(xué)習(xí)資源支撐下，學(xué)生通過(guò)合作自主探究完成，學(xué)習(xí)社區(qū)是實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和保障。

本項(xiàng)目中師生共同歸納生活中的選擇類問(wèn)題及應(yīng)用，學(xué)生利用教師搭建好的數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)，分組完成BMI計(jì)算器算法的設(shè)計(jì)及程序的實(shí)現(xiàn)，組間討論評(píng)估不同算法的效率，體現(xiàn)了學(xué)習(xí)社區(qū)中師生間的相互合作以及生生間交流、質(zhì)疑、協(xié)作的關(guān)系。

5.項(xiàng)目成果

項(xiàng)目學(xué)習(xí)的目的是解決學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活中所遇到的不同類型的問(wèn)題與困難，所以注重行動(dòng)和實(shí)驗(yàn)，注重過(guò)程和結(jié)果，項(xiàng)目成果通常是以演示文稿、視頻、動(dòng)畫、程序、APP等信息技術(shù)作品為主，不僅闡述選擇探究主題的原因，呈現(xiàn)所學(xué)知識(shí)、技能，而且反思、分享實(shí)施的過(guò)程以及從項(xiàng)目中學(xué)到了什么。

本項(xiàng)目的中間成果為小組合作繪制的BMI計(jì)算器的流程圖，最終成果不僅包括BMI計(jì)算器程序，也包括師生歸納出的應(yīng)用選擇結(jié)構(gòu)解決問(wèn)題分析圖，從實(shí)際生活中的選擇類問(wèn)題入手，拋開任何一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中實(shí)現(xiàn)選擇結(jié)構(gòu)具體的語(yǔ)句格式，把選擇類問(wèn)題從條件的角度進(jìn)行分類、歸納、抽象，學(xué)生遇到實(shí)際問(wèn)題時(shí)可以從選擇結(jié)構(gòu)的3種基本形式中選取恰當(dāng)?shù)男问?，這是學(xué)生解決選擇類問(wèn)題的難點(diǎn)，也是關(guān)鍵。在成果的課堂展示和交流評(píng)價(jià)過(guò)程中，學(xué)生思考算法及程序在應(yīng)用過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)與不足、用途與局限，養(yǎng)成對(duì)算法及程序主動(dòng)質(zhì)疑、評(píng)價(jià)并優(yōu)化的能力。

無(wú)論項(xiàng)目大小，必須具備真實(shí)情境、問(wèn)題驅(qū)動(dòng)、探究行動(dòng)、學(xué)習(xí)社區(qū)、項(xiàng)目成果這五個(gè)要素，學(xué)習(xí)才能真正發(fā)生。信息技術(shù)學(xué)科采用基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)方式，不僅可以讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)構(gòu)建知識(shí)、能力提升、思維發(fā)展，實(shí)現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，更重要的是讓學(xué)生未來(lái)可以利用所學(xué)面對(duì)并解決真實(shí)世界的復(fù)雜問(wèn)題。

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