新课标背景下的项目与知识融合探索

敖培

摘 要：基于新课标要求，以计算思维学科核心素养培养为目标，在整合教材分支结构单元教学内容的基础上，设计了5课时的“智能运动提醒系统开发”项目。通过项目的实施，探索利用开源硬件让项目情境更真实和前置知识探究更科学的方法，吸收传统讲授式课堂教学优势和设置问题链的方式，落实系统化知识的路径，以及不良结构知识的处理策略。

关键词：项目化学习;单元教学;项目与知识融合

一、项目学习主题的选取

根据各种影响因素确定科学运动规划是一个真实情境下的复杂问题，很适合用计算思维来解决。本项目将主题确定为“智能运动提醒系统开发”，以“如何运动才健康”为项目驱动问题，引导学生学会制订科学的运动方案，并根据运动方案运用分支结构的知识利用计算机实现智能化、个性化的运动提醒。

二、项目学习内容的界定

本項目从教学内容的教师可驾驭性和学生可理解性两方面综合考虑，确定单元教学内容主要为分支结构，选自华东师范大学出版社的《高中信息科技（第二册）（试用本）》教材分支结构内容。在经历本项目实践后，期望学生能够获得结构化的分支结构知识。

三、项目学习目标的确定

依据新课标确定项目学习的目标：

1.通过对“根据湿度给出科学运动提醒”问题的探究，能够描述分支结构的概念、特点、分类、适用情况和执行过程，熟练绘制规范的分支结构算法流程图。

2.通过对“根据BMI指数给出健康状况”和“根据PM2.5给出科学运动提醒”问题的探究，学会正确设置分支判断条件，能够使用分支结构解决简单应用问题。

3.进一步理解分支结构的执行过程，体验利用数学模型呈现分析结果的方法，能够使用分支结构和分支结构嵌套解决“根据PM2.5和时间进行科学运动提醒”的复杂问题。

四、项目学习活动的规划

本项目通过引导学生运用计算思维利用分支结构知识完成“根据湿度给出科学运动提醒”“根据BMI指数给出健康状况”“根据PM2.5给出科学运动提醒”、对“根据PM2.5和时间进行科学运动提醒”等问题的探究活动，在深刻体会学科思想的基础上，创造性地形成个性化的科学运动方案和智能运动提醒系统。

五、如何让项目情境更真实、更科学

1.课前导入

本项目采用基于开源硬件Arduino和传感器演示实验导入方式。由于学生在以往的生活中对开源硬件接触较少，加上测量数据实时显示的真切体验，使学生对整个导入环节的专注程度倍增，提升了整个项目的真实性和实用性，真正激发了学生继续探究的欲望，让学生对后续所学内容产生意义感和价值感，充分开启学生的自我学习系统。

2.课外探究

本项目的课外探究任务希望学生能够根据项目主题的需要，获取有效信息，加工整理信息，形成自己对“如何运动才健康”的观点，进而了解项目的背景。以往在布置探究任务时，探究主题常常较宽泛，导致学生搜索的盲目性，探究结果无法聚焦到教师预设。在这个过程中，教师需要提供方法支撑，告诉学生像中国知网、体育与运动健康专家这样的信息来源是较为可靠的。教师也需要提供明确的探究方向，引导学生将复杂的真实问题进行科学的分解和简化，进行有效学习。

六、系统性知识如何落实

1.分支结构的概念、流程图和执行过程教学实施

对于新授课中分支结构的概念、流程图绘制和执行过程是系统化的知识，可以吸收传统“高结构/高控制”讲授式课堂教学的优点，从知识的确定性和普遍性出发，精准、精细地引导学生，避免学生无意义地试错。这种课堂教学模式对以知识点为基础学习元素的预设教学目标是最有效的，可以在单位教学时间内让学生对系统化知识形成快速的记忆与理解，在此基础上让学生快速聚焦于下一步对真实问题的解决。

2.分支结构分类教学实施

对于分支结构分类的知识，这里采用的是“高结构/低控制”课堂教学模式，通过真实问题的解决，精心设计的问题链落实系统化的知识。基于“根据湿度给出科学运动”的解决抛出双分支的概念，同时提出分支结构判断条件设置的思考问题，为单分支结构的引出埋下了伏笔。在“求温度绝对值”的探究互动中，学生有了之前的经验，选择了不同的判断条件，并自主探究出了单分支结构。教师“高结构”设计问题链和“低控制”课堂实施真正促进了学生的有效学习。

七、如何处理结构不良领域的知识

对“根据PM2.5和时间进行科学运动提醒”这种结构不良的问题，学生首先需要在理解问题的基础上建立情境限制下的问题空间，然后从不同的角度搜寻可实施的解决方案，最后在评价方案有效性的基础上优化调整整个方案。探究过程中，学生会发现综合两类情况进行判断时，分支较少的情况先判断，可以减少判断的次数，提高算法效率。同时，学生也会发现分支嵌套的实现。随着嵌套层数的增加，容易出现无法区分嵌套层次的问题，而分支串联实现时层次是较为明显的。而这些知识的发现是超越了教材本身的，是一种高级知识的获得。

编辑 张俐丽