高中信息技術(shù)“算法”模塊的項目式學(xué)習(xí)實踐研究

陳永順

摘要：高中信息技術(shù)新課標倡導(dǎo)采用項目式學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。本文聚焦“算法”模塊，以“中秋博餅程序開發(fā)”項目為例，從項目前期設(shè)計、項目實施、項目實施建議三個方面闡述如何開展項目式學(xué)習(xí)實踐，促使學(xué)科核心素養(yǎng)落地，以期為同行提供借鑒。

關(guān)鍵詞：問題解決；核心素養(yǎng)；發(fā)生認識論；知識；思維

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2023）08-0040-04

《普通高中信息技術(shù)課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“新課標”）倡導(dǎo)基于項目的學(xué)習(xí)方式，將知識建構(gòu)、技能培養(yǎng)與思維發(fā)展融入運用數(shù)字化工具解決問題和完成任務(wù)的過程中，促進信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)達成。[1]其中的“算法”模塊要求學(xué)生能根據(jù)解決問題的需要設(shè)計和表示簡單算法，掌握一種程序設(shè)計語言的基本知識，實現(xiàn)簡單算法，體驗用程序解決實際問題的基本流程。[1]廣東教育出版社出版的信息技術(shù)教材《必修1 數(shù)據(jù)與計算》圍繞新課標提煉的“算法”學(xué)科大概念，安排了第三章“算法基礎(chǔ)”和第四章“程序設(shè)計基礎(chǔ)”兩個章節(jié)。[2]筆者在教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生通過第三章“設(shè)計從A市到B市最佳的旅行路線方案”項目的學(xué)習(xí)，雖然掌握了算法相關(guān)知識，但因缺乏Python語言基礎(chǔ)，難以體驗開發(fā)一個軟件項目的完整過程，而第四章又以“設(shè)計購買物品的最佳方法”項目開展“程序設(shè)計基礎(chǔ)”學(xué)習(xí)，兩個項目不同，缺乏連貫性。因此，筆者基于“算法”這個學(xué)科大概念，嘗試以“中秋博餅程序開發(fā)”項目為載體，整合“算法基礎(chǔ)”和“程序設(shè)計基礎(chǔ)”兩個章節(jié)知識，開展項目式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。

項目前期設(shè)計

1.項目主題選擇：以生活為源

項目式學(xué)習(xí)倡導(dǎo)基于真實情境的學(xué)習(xí)，因此，教師應(yīng)基于新課標要求、教材內(nèi)容，參照學(xué)生現(xiàn)有知識基礎(chǔ)，從學(xué)生關(guān)注的話題、時事熱點、挖掘傳統(tǒng)文化元素等出發(fā)，篩選既能引發(fā)學(xué)生興趣又能涵蓋教材內(nèi)容的有一定挑戰(zhàn)性的項目主題。

例如，“中秋博餅”起源于廈門，是國家級“非遺”民俗活動，筆者所在學(xué)校的學(xué)生大多對其較為熟悉，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?！爸星锊╋灐庇螒蛴蓭讉€人圍成一桌，輪流往瓷碗里擲6個骰子，根據(jù)骰子點數(shù)、個數(shù)組合和規(guī)則，判斷獲得狀元、榜眼、探花、進士、舉人、秀才共6個等次稱號的月餅（狀元餅1個，對堂餅2個，三紅餅4個，四進餅8個，二舉餅16個，一秀餅32個），餅博完即告結(jié)束。“中秋博餅程序開發(fā)”的實現(xiàn)過程具有一定的挑戰(zhàn)性，既整合了“算法”的三種基本控制結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計的知識，又滲透了計算思維的培養(yǎng)。

2.項目問題設(shè)計：以認知為本

項目問題是項目的“航標”，指引著項目行進的方向，對教學(xué)起著驅(qū)動作用。教師應(yīng)基于學(xué)生已有知識能力水平，依據(jù)學(xué)生的認知規(guī)律、思維邏輯，把實現(xiàn)項目的幾個關(guān)鍵步驟拆解、設(shè)計成驅(qū)動性問題，并逐步分解、細化成小任務(wù)，再整合新課標要求和教材內(nèi)容知識點，按照問題解決的邏輯順序進行梳理、重構(gòu)。

筆者將“中秋博餅程序開發(fā)”的三個關(guān)鍵步驟設(shè)計成三個驅(qū)動問題，按照解決問題的需要，把“算法”大概念涉及的算法概念、算法的三種基本控制結(jié)構(gòu)、Python語言的基礎(chǔ)知識，嵌入到小任務(wù)的解決之中，形成“中秋博餅程序開發(fā)”問題鏈結(jié)構(gòu)（如圖1），促使學(xué)生在項目問題的驅(qū)動下，主動探索新知，建構(gòu)學(xué)科知識，培養(yǎng)計算思維。

3.學(xué)習(xí)支架設(shè)計：以助力為要

根據(jù)維果斯基的“最近發(fā)展區(qū)理論”，教師應(yīng)結(jié)合學(xué)情和解決項目問題的難度，適時地為學(xué)生提供略高于現(xiàn)有水平的“腳手架”。[3]因此，筆者為學(xué)生搭建了ITtools教學(xué)平臺，架構(gòu)了項目背景、學(xué)習(xí)目標、驅(qū)動問題、他山之石、新品發(fā)布、互幫互助等板塊。學(xué)生可以通過賬號登錄平臺，查看相應(yīng)課程板塊，了解學(xué)習(xí)任務(wù)、下載教學(xué)資源、學(xué)習(xí)新知、發(fā)布作品、探討交流等。在“中秋博餅程序開發(fā)”項目實施中，學(xué)生實現(xiàn)“隨機產(chǎn)生骰子點數(shù)”子任務(wù)有困難，因此提供了“random庫介紹文檔”；為幫助學(xué)生形象地理解Python中“列表”功能，提供了“列表視頻”進行介紹；部分學(xué)生對if語句中判斷條件的書寫有困難，提供了“半成品程序代碼”“學(xué)習(xí)支架”等。

4.多元評價設(shè)計：以發(fā)展為標

在開展項目前，教師可依據(jù)課標學(xué)業(yè)質(zhì)量標準、教材，結(jié)合項目活動等，設(shè)計具體、多維、可測的評價量表（如表1），在項目的實施過程中，借助教學(xué)平臺，基于評價標準，采用自評、他評、組評相結(jié)合的方式對學(xué)生進行及時、全程評價，讓學(xué)生在評價中得到激勵、啟發(fā)、反思、提升，從而獲得學(xué)習(xí)成就感，發(fā)展批判性思維。

項目實施

項目式學(xué)習(xí)的過程承載著學(xué)科核心素養(yǎng)目標的實現(xiàn)落地。筆者設(shè)計了“創(chuàng)設(shè)情境，引入項目”“頭腦風(fēng)暴，厘清思路”“合作探究，完成作品”“成果發(fā)布，優(yōu)化迭代”“動態(tài)評價，發(fā)展思維”五個環(huán)節(jié)（如下頁圖2），實施項目式學(xué)習(xí)。

1.創(chuàng)設(shè)情境，引入項目

筆者以某商場組織的“百桌千人中秋博餅”活動現(xiàn)場視頻引入，現(xiàn)場清脆的骰子聲、熟悉的鄉(xiāng)音、博中狀元時的歡呼聲點燃了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，學(xué)生開始討論博餅的起源、規(guī)則、有關(guān)博餅的故事等。教師順勢引導(dǎo)學(xué)生查找“博餅”相關(guān)信息，并引出項目主題——中秋博餅程序開發(fā)。在這個過程中，學(xué)生既感受了傳統(tǒng)文化的魅力，也培養(yǎng)了信息意識。

2.頭腦風(fēng)暴，厘清思路

該環(huán)節(jié)主要是讓學(xué)生面對具體問題學(xué)會如何分析問題、抽象特征，并形成解決方案，達到培養(yǎng)信息意識和計算思維的目的。筆者引導(dǎo)小組圍繞如何實現(xiàn)“博餅程序”功能進行“頭腦風(fēng)暴”，借助思維導(dǎo)圖記錄討論結(jié)果，并上傳ITtools平臺。教師引導(dǎo)學(xué)生對各組的思維導(dǎo)圖作品展開評價，其他組員以用戶的視角提出改進建議；項目任務(wù)在討論中被逐步分解、細化，解決問題的方案被反復(fù)論證、完善，學(xué)生的思維在思維碰撞中得到培養(yǎng)；最后學(xué)生在“博餅程序開發(fā)思路表”（如表2）的框架指引下，厘清了完成項目的思路。

3.合作探究，完成作品

在該環(huán)節(jié)，學(xué)生根據(jù)“博餅程序開發(fā)思路”中的子問題，開展小組合作探究：學(xué)習(xí)算法描述方法，繪制流程圖（如圖3）；學(xué)習(xí)“庫”的調(diào)用方法，用randint（）函數(shù)，獲得隨機骰子點數(shù)；探究“列表”和for語句的用法，實現(xiàn)了“統(tǒng)計每種點數(shù)骰子個數(shù)”的功能；通過if語句，結(jié)合運算符和表達式，輸出了博餅結(jié)果；用while語句控制博餅游戲什么時候結(jié)束等，實現(xiàn)了“中秋博餅程序”功能。學(xué)生在解決問題的過程中建構(gòu)了知識，親歷了編程解決問題的一般過程，掌握了程序的調(diào)試方法，既訓(xùn)練了技能也發(fā)展了計算思維。

學(xué)生是項目實施者，為讓學(xué)生體驗軟件從業(yè)者真實的工作模式和開發(fā)場景，筆者在課前從合作傾向、知識能力、性格特長等方面對學(xué)生進行調(diào)查，將每3～5人組成一個模擬“項目組”，組員分別扮演不同角色（“項目經(jīng)理”（組長）：負責(zé)任務(wù)分配、人員協(xié)調(diào)、學(xué)習(xí)進度控制；“產(chǎn)品經(jīng)理”：負責(zé)項目成果匯報；“設(shè)計人員”：負責(zé)編寫代碼，測試）并制訂獎懲措施，開展組間競賽，提高組員責(zé)任感、積極性。

教師作為項目式學(xué)習(xí)過程中的引領(lǐng)者，要適時地為學(xué)生搭建“學(xué)習(xí)支架”，開展過程性評價，個別輔導(dǎo)，學(xué)生碰到共性難點時應(yīng)及時引導(dǎo)。例如，當(dāng)學(xué)生用6個不同變量分別存儲骰子點數(shù)，導(dǎo)致判斷條件難以表達時，筆者及時引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)“列表”知識，并把“列表名”比喻成“動車名”、“索引號”比喻成“車廂號”幫助理解；當(dāng)if語句的判斷條件書寫有困難時，提供“半成品程序代碼”（如圖4）等。

4.成果發(fā)布，優(yōu)化迭代

在作品完成之后，筆者設(shè)計了“新品發(fā)布會”，為各項目組提供展示的舞臺?！爱a(chǎn)品經(jīng)理”演示介紹作品的功能、創(chuàng)新點，分享制作過程中的困難、解決的辦法等。分享的過程不僅可以鞏固知識，還可以促進計算思維的提升。通過觀看他人的作品也能對比、借鑒，激發(fā)創(chuàng)造思維，繼續(xù)優(yōu)化改進。

5.動態(tài)評價，發(fā)展思維

評價具有診斷、促進作用，隨堂動態(tài)評價是項目活動有效推進的重要保障。筆者設(shè)計了“中秋博餅程序開發(fā)”項目評價量化表，在項目實施前讓學(xué)生明確各個實施階段的具體要求、成果形式、小組合作等評價指標。在學(xué)生完成項目的過程中，教師基于ITtools教學(xué)平臺，隨堂應(yīng)用了具體、多維、可測的評價量表。通過課堂觀察，及時對學(xué)生發(fā)言、小組合作的過程進行正面激勵評價；過程性的結(jié)果讓學(xué)生上傳教學(xué)平臺，進行生生互評；最終成果則通過“新品發(fā)布會”形式開展組間評價。在多元豐富的學(xué)習(xí)評價中，學(xué)生提高了課堂參與的積極性，計算思維得到充分的發(fā)展。

項目實施建議

項目式學(xué)習(xí)需要學(xué)生合作探究完成任務(wù)，但在實施過程中容易出現(xiàn)兩大誤區(qū)：學(xué)生以任務(wù)完成為導(dǎo)向，追求完成項目的速度，形成注重“技術(shù)”、缺乏“素養(yǎng)”提升的過程；教師注重課堂小組“活動”的形式，缺乏活動“內(nèi)涵”。

因此，教師在項目實施過程中，首先要轉(zhuǎn)變課堂觀念，避免過度講解、演示，將“注重操作”的課堂追求，轉(zhuǎn)向以“學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)”為目標的價值訴求。要以學(xué)生為中心，把更多的課堂時間留給學(xué)生，鼓勵學(xué)生大膽嘗試，使其在合作探究中建構(gòu)知識，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。其次要找準角色定位，教師是學(xué)生項目實施過程中的引領(lǐng)者。項目式學(xué)習(xí)不是組建了活動小組，下發(fā)了項目任務(wù)，就放任自流。教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生能力、項目任務(wù)需求，適時提供合理的“學(xué)習(xí)支架”，助力活動的順利進行；同時，用好評價這根“指揮棒”，組織開展貫徹全程、及時、多維的評價，發(fā)揮評價的導(dǎo)向、促進作用，讓學(xué)生在得到肯定中收獲成就感，維持學(xué)習(xí)熱情，在思維碰撞中不斷提升學(xué)科核心素養(yǎng)。

總之，教師在采用項目式學(xué)習(xí)開展高中信息技術(shù)“算法”模塊教學(xué)時，要站在學(xué)科核心素養(yǎng)的視角，依據(jù)新課標理念，把握項目式學(xué)習(xí)的本質(zhì)，以學(xué)生感興趣的項目主題為引領(lǐng)，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的潛能。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中信息技術(shù)課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]徐福蔭主編.信息技術(shù) 必修1：數(shù)據(jù)與計算[M].廣州：廣東教育出版社，2009，7.

[3]王敏.高中信息技術(shù)項目式學(xué)習(xí)實施策略的探究[J].電腦知識與技術(shù)，2019（11）：127-128.