高中信息技術(shù)課堂微項(xiàng)目教學(xué)實(shí)踐研究

【摘要】隨著項(xiàng)目式教學(xué)研究的深入，項(xiàng)目式教學(xué)課堂常態(tài)化，受到越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注。本文以筆者所在學(xué)校高中信息技術(shù)課堂“算法與程序?qū)崿F(xiàn)”教學(xué)為例，以計(jì)算思維的培養(yǎng)為導(dǎo)向，進(jìn)行了項(xiàng)目式教學(xué)課堂常態(tài)化實(shí)踐研究，為課堂常態(tài)化項(xiàng)目式教學(xué)提供借鑒與參考?！娟P(guān)鍵詞】微項(xiàng)目序列；項(xiàng)目式教學(xué)；計(jì)算思維；項(xiàng)目式教學(xué)常態(tài)化計(jì)算思維作為信息技術(shù)學(xué)科要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)之一，是指?jìng)€(gè)體運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問(wèn)題解決方案的過(guò)程中產(chǎn)生的一系列思維活動(dòng)。提升學(xué)生的計(jì)算思維是高中信息技術(shù)課堂要完成的一項(xiàng)重要任務(wù)。學(xué)者們認(rèn)為項(xiàng)目式教學(xué)是提升學(xué)生計(jì)算思維的有效途徑。美國(guó)學(xué)者M(jìn)ayo和Donnelly認(rèn)為PBL是一種教學(xué)策略，一方面要設(shè)計(jì)貼近學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)以及學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的問(wèn)題情境，另一方面要為學(xué)生提供與問(wèn)題解決相關(guān)的學(xué)習(xí)資料和及時(shí)的指導(dǎo)，使學(xué)生通過(guò)問(wèn)題的解決學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，提升問(wèn)題解決能力[1]?；诖箜?xiàng)目的教學(xué)，需要學(xué)生具備較高自主學(xué)習(xí)能力，常態(tài)化課堂教學(xué)中實(shí)施起來(lái)困難很大。另外，高中生計(jì)算思維的提升需要循序漸進(jìn)螺旋式上升的過(guò)程，相對(duì)獨(dú)立或相關(guān)性不高的項(xiàng)目，項(xiàng)目周期又太長(zhǎng)，不利于計(jì)算思維的強(qiáng)化和遷移。焦金金認(rèn)為微項(xiàng)目學(xué)習(xí)是指，按照教學(xué)大綱的要求，將知識(shí)內(nèi)容情境化、項(xiàng)目化，設(shè)計(jì)出能在一到兩個(gè)課時(shí)內(nèi)完成的項(xiàng)目，以增強(qiáng)學(xué)生的問(wèn)題解決能力，并幫助學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的建構(gòu)[2]。微項(xiàng)目就是“小、近、實(shí)、活”的項(xiàng)目，能夠彌補(bǔ)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)課堂教學(xué)常態(tài)化的問(wèn)題，微項(xiàng)目比較適合普通高中生課堂的學(xué)習(xí)。設(shè)計(jì)短周期微項(xiàng)目，讓學(xué)生經(jīng)歷計(jì)算思維完整過(guò)程1.單元整體設(shè)計(jì)，選擇微項(xiàng)目分解教學(xué)內(nèi)容單元整體教學(xué)有利于幫助學(xué)生建構(gòu)認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)，依據(jù)《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中計(jì)算思維水平2的要求，針對(duì)“算法與實(shí)現(xiàn)”模塊，總結(jié)計(jì)算思維要素并編碼如下：JSSW1：分析問(wèn)題、界定問(wèn)題，分解問(wèn)題；JSSW2：提取問(wèn)題特征，并用符號(hào)或文字表達(dá)；JSSW3：運(yùn)用合理的算法形成問(wèn)題解決方案；JSSW4：運(yùn)用一種編程語(yǔ)言，組織數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)問(wèn)題解決方案；JSSW5：對(duì)以上過(guò)程進(jìn)行評(píng)估、反思、優(yōu)化并遷移到其他問(wèn)題解決中。參考教材，教師選擇項(xiàng)目分解教學(xué)內(nèi)容，并明確其承載的計(jì)算思維要素；根據(jù)觀察，學(xué)生持續(xù)關(guān)注一個(gè)話題的時(shí)間是3課時(shí)左右，所以設(shè)計(jì)1-3課時(shí)的微項(xiàng)目比較合適。時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，學(xué)生的關(guān)注度會(huì)下降，也不利于學(xué)習(xí)內(nèi)容的銜接。表1是筆者基于人民教育出版社高中信息技術(shù)教材必修1《數(shù)據(jù)與計(jì)算》第二章“算法與程序?qū)崿F(xiàn)”單元設(shè)計(jì)的微項(xiàng)目系列，共設(shè)計(jì)了15個(gè)微項(xiàng)目，共24課時(shí)。2.控制微項(xiàng)目的復(fù)雜度，保證學(xué)生親歷計(jì)算思維完整過(guò)程微項(xiàng)目復(fù)雜度應(yīng)符合學(xué)生最近發(fā)展區(qū)，過(guò)于復(fù)雜或過(guò)于簡(jiǎn)單都會(huì)使學(xué)生喪失興趣，達(dá)不到預(yù)期效果。因此，需要確保學(xué)生在教師引導(dǎo)下，通過(guò)個(gè)人努力和小組合作能完成項(xiàng)目。如“模擬繳費(fèi)系統(tǒng)”本來(lái)是一個(gè)完整的項(xiàng)目，但是因?yàn)閷W(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)模塊的時(shí)間較短，所以筆者引導(dǎo)學(xué)生先將系統(tǒng)分解為“充值”和“繳費(fèi)”兩個(gè)子系統(tǒng)逐一實(shí)現(xiàn)，最后再合成一個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)都能讓學(xué)生經(jīng)歷計(jì)算思維的完整過(guò)程?？筛鶕?jù)情況，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)當(dāng)“余額不足”時(shí)的處理方法。3.選擇真實(shí)性情境，設(shè)計(jì)項(xiàng)目采用生活中的真實(shí)性情境，代入感強(qiáng)，不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也有利于學(xué)生將知識(shí)和方法遷移到生活中去解決問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注信息技術(shù)在生活中的應(yīng)用。教學(xué)中，因?yàn)閷W(xué)生情況不同，真實(shí)的信息技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景很難在學(xué)校的課堂上完整呈現(xiàn)。恩伯爾等（2015）提出，真實(shí)性問(wèn)題情境的本質(zhì)特征是“真實(shí)性”而不是“真實(shí)”，提出了模擬情境的三種逼真度：心理逼真度、功能逼真度、物理逼真度，從逼真度由低到高的序列來(lái)看，一般都是先有心理逼真度，再增加功能逼真度，最后有物理逼真度[3]，和真實(shí)或現(xiàn)實(shí)的情境非常接近了。所以，筆者從真實(shí)信息技術(shù)應(yīng)用中，節(jié)選典型應(yīng)用情境，設(shè)計(jì)成模擬情境，來(lái)設(shè)計(jì)微項(xiàng)目系列。微項(xiàng)目序列化，促進(jìn)遷移微項(xiàng)目序列化，始終以素養(yǎng)為導(dǎo)向，即根據(jù)學(xué)生情況，精心設(shè)計(jì)微項(xiàng)目之間的迭代關(guān)系，包括單元內(nèi)微項(xiàng)目之間的迭代關(guān)系和單元之間的迭代關(guān)系。強(qiáng)化學(xué)生對(duì)基本知識(shí)和技能應(yīng)用的熟練程度，逐漸減少對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的扶持力度，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，深化學(xué)生核心概念、關(guān)鍵問(wèn)題深度，促進(jìn)學(xué)生將學(xué)習(xí)內(nèi)容遷移到其他學(xué)習(xí)和生活中。1.微項(xiàng)目序列化，讓學(xué)生在不斷迭代中提升計(jì)算思維“序列化”主要是適應(yīng)素養(yǎng)形成循序漸進(jìn)螺旋式上升的規(guī)律，包括兩個(gè)方面。一是單元內(nèi)相鄰項(xiàng)目之間應(yīng)用的知識(shí)和技能有一定的重疊，但又有新增，遇到新知識(shí)，可以通過(guò)學(xué)習(xí)“幫助文件”等方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。單元內(nèi)相鄰項(xiàng)目之間在解決問(wèn)題的模式或方法上具有相似性，學(xué)生可以通過(guò)類(lèi)比前一個(gè)項(xiàng)目，獨(dú)立完成新項(xiàng)目，如表1中的微項(xiàng)目1和微項(xiàng)目2、微項(xiàng)目3和微項(xiàng)目4等。每個(gè)單元又設(shè)計(jì)了自編微項(xiàng)目，來(lái)促進(jìn)遷移和應(yīng)用。二是單元之間的銜接項(xiàng)目，能引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，如每個(gè)單元開(kāi)始都設(shè)計(jì)了升級(jí)前一個(gè)微項(xiàng)目的任務(wù)。還要按照一定的學(xué)習(xí)周期，提升單元之間情境任務(wù)的復(fù)雜度，讓學(xué)生的素養(yǎng)沿著這些路徑，這樣反復(fù)經(jīng)歷完整的計(jì)算思維過(guò)程，循序漸進(jìn)螺旋式上升。例如，微項(xiàng)目11“模擬快遞柜存取系統(tǒng)”，學(xué)生可以模仿微項(xiàng)目7的方法分解任務(wù)和在程序中設(shè)計(jì)模擬開(kāi)關(guān)，模仿微項(xiàng)目10應(yīng)用列表的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和遍歷列表查找元素等。至于程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，學(xué)生已經(jīng)基本掌握，還可以借助“幫助文件”回顧學(xué)習(xí)應(yīng)用。但是，“如何把‘有快遞/無(wú)快遞狀態(tài)與柜子對(duì)應(yīng)呢？”“怎樣產(chǎn)生取件碼？要滿足哪些條件？”“怎樣判斷輸入的取件碼是否正確？”等是學(xué)生在完成微項(xiàng)目11的過(guò)程中，要認(rèn)真思考解決的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)這樣的過(guò)程，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力得到進(jìn)一步提高，計(jì)算思維得到了進(jìn)一步提升。2.合理設(shè)計(jì)相鄰微項(xiàng)目情境任務(wù)，促進(jìn)遷移根據(jù)遷移的自動(dòng)化程度，遷移分為低通路遷移和高通路遷移。低通路遷移適合基本知識(shí)和技能的訓(xùn)練，高通路遷移是有意識(shí)地將在某一情境下習(xí)得的抽象知識(shí)運(yùn)用到新的情境中。低通路遷移，形成低階思維，高通路遷移形成高階思維[4]。高通路遷移才能提升學(xué)生的計(jì)算思維。高階思維不能脫離低階思維而形成。在教學(xué)中，教師需要設(shè)計(jì)情境任務(wù)，在學(xué)生完成了低通路遷移的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生的高通路遷移。每個(gè)單元微項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，都遵循了從低通路遷移到高通路遷移的原則，每個(gè)單元中設(shè)計(jì)了兩個(gè)以上的微項(xiàng)目，通過(guò)第1個(gè)微項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)，讓學(xué)生歸納整理出知識(shí)技能、方法規(guī)則、核心概念等，思維形式上從具體到抽象。第2個(gè)微項(xiàng)目讓學(xué)生抽象出來(lái)的內(nèi)容應(yīng)用到新的情境任務(wù)中，思維形式上從抽象到具體。第3個(gè)任務(wù)，是為實(shí)現(xiàn)高通路遷移，形成高階思維。為學(xué)生提供必要的支撐，保證遷移的達(dá)成1.提供思考路徑從計(jì)算思維培養(yǎng)的角度來(lái)說(shuō)，要讓學(xué)生在分析問(wèn)題過(guò)程中，學(xué)會(huì)分解、抽象，形成解決方案，設(shè)計(jì)算法?！胺纸?、抽象”是高中學(xué)生完成任務(wù)的難點(diǎn)之一。筆者分兩個(gè)階段設(shè)計(jì)針對(duì)性的問(wèn)題鏈。階段一：按步驟分解抽象，即單元1-3，采用如下問(wèn)題鏈：（1）有哪些關(guān)鍵信息（含隱藏）？（輸入？處理？輸出）（2）先后順序是怎樣的？（3）還能分解嗎？補(bǔ)充。階段二：按功能分解，即單元4，采用如下問(wèn)題鏈：（1）有哪些功能？（2）運(yùn)用哪種算法結(jié)構(gòu)？語(yǔ)句？（3）使用哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)？（4）還可以?xún)?yōu)化嗎？微項(xiàng)目實(shí)施中，學(xué)生都是先模仿教師，根據(jù)問(wèn)題鏈分析，然后看著屏幕上的問(wèn)題鏈，半獨(dú)立分析問(wèn)題，最后是獨(dú)立分析問(wèn)題。70%左右的學(xué)生經(jīng)過(guò)2-3個(gè)微項(xiàng)目的體驗(yàn)，就可以逐漸脫離這些問(wèn)題的引導(dǎo)，獨(dú)立完成簡(jiǎn)單問(wèn)題的分析，分析問(wèn)題的能力也相應(yīng)得到了提升。2.全程親歷微項(xiàng)目實(shí)施中要保證學(xué)生有足夠的獨(dú)立思考和繞彎路的時(shí)間，才能讓學(xué)生親歷完整的思維過(guò)程。學(xué)生才能充分理解問(wèn)題，體驗(yàn)問(wèn)題分析的全過(guò)程，從而不斷修正完善自己的思維過(guò)程，思維能力才有可能真正得到提升。3.及時(shí)反饋學(xué)生在獨(dú)立思考以后，尤其是第一次獨(dú)立完成項(xiàng)目，特別期待教師的評(píng)價(jià)反饋。另外，在心理上老師及時(shí)的鼓勵(lì)，可以增加學(xué)生自信，所以及時(shí)評(píng)價(jià)與反饋很重要，尤其是一對(duì)一的反饋。4.將課內(nèi)學(xué)習(xí)引向課外的觀察思考在每個(gè)微項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)后，讓學(xué)生根據(jù)這個(gè)微項(xiàng)目去思考：生活中還有哪些項(xiàng)目可以用類(lèi)似的方法實(shí)現(xiàn)，或者這個(gè)微項(xiàng)目的工作過(guò)程還可以解釋生活中的哪些信息技術(shù)應(yīng)用。以此，來(lái)提升學(xué)生計(jì)算思維中概括評(píng)估的能力。除此以外，微項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，教師還要針對(duì)不同層次的學(xué)生設(shè)計(jì)不同難度的