高中信息技术“算法”模块的项目式学习实践研究

陈永顺

摘要：高中信息技术新课标倡导采用项目式学习方式，培养学生学科核心素养。本文聚焦“算法”模块，以“中秋博饼程序开发”项目为例，从项目前期设计、项目实施、项目实施建议三个方面阐述如何开展项目式学习实践，促使学科核心素养落地，以期为同行提供借鉴。

关键词：问题解决；核心素养；发生认识论；知识；思维

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2023）08-0040-04

《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“新课标”）倡导基于项目的学习方式，将知识建构、技能培养与思维发展融入运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中，促进信息技术学科核心素养达成。[1]其中的“算法”模块要求学生能根据解决问题的需要设计和表示简单算法，掌握一种程序设计语言的基本知識，实现简单算法，体验用程序解决实际问题的基本流程。[1]广东教育出版社出版的信息技术教材《必修1 数据与计算》围绕新课标提炼的“算法”学科大概念，安排了第三章“算法基础”和第四章“程序设计基础”两个章节。[2]笔者在教学实践中发现，学生通过第三章“设计从A市到B市最佳的旅行路线方案”项目的学习，虽然掌握了算法相关知识，但因缺乏Python语言基础，难以体验开发一个软件项目的完整过程，而第四章又以“设计购买物品的最佳方法”项目开展“程序设计基础”学习，两个项目不同，缺乏连贯性。因此，笔者基于“算法”这个学科大概念，尝试以“中秋博饼程序开发”项目为载体，整合“算法基础”和“程序设计基础”两个章节知识，开展项目式学习，培养学生学科核心素养。

项目前期设计

1.项目主题选择：以生活为源

项目式学习倡导基于真实情境的学习，因此，教师应基于新课标要求、教材内容，参照学生现有知识基础，从学生关注的话题、时事热点、挖掘传统文化元素等出发，筛选既能引发学生兴趣又能涵盖教材内容的有一定挑战性的项目主题。

例如，“中秋博饼”起源于厦门，是国家级“非遗”民俗活动，笔者所在学校的学生大多对其较为熟悉，能激发学生的学习兴趣。“中秋博饼”游戏由几个人围成一桌，轮流往瓷碗里掷6个骰子，根据骰子点数、个数组合和规则，判断获得状元、榜眼、探花、进士、举人、秀才共6个等次称号的月饼（状元饼1个，对堂饼2个，三红饼4个，四进饼8个，二举饼16个，一秀饼32个），饼博完即告结束。“中秋博饼程序开发”的实现过程具有一定的挑战性，既整合了“算法”的三种基本控制结构和程序设计的知识，又渗透了计算思维的培养。

2.项目问题设计：以认知为本

项目问题是项目的“航标”，指引着项目行进的方向，对教学起着驱动作用。教师应基于学生已有知识能力水平，依据学生的认知规律、思维逻辑，把实现项目的几个关键步骤拆解、设计成驱动性问题，并逐步分解、细化成小任务，再整合新课标要求和教材内容知识点，按照问题解决的逻辑顺序进行梳理、重构。

笔者将“中秋博饼程序开发”的三个关键步骤设计成三个驱动问题，按照解决问题的需要，把“算法”大概念涉及的算法概念、算法的三种基本控制结构、Python语言的基础知识，嵌入到小任务的解决之中，形成“中秋博饼程序开发”问题链结构（如图1），促使学生在项目问题的驱动下，主动探索新知，建构学科知识，培养计算思维。

3.学习支架设计：以助力为要

根据维果斯基的“最近发展区理论”，教师应结合学情和解决项目问题的难度，适时地为学生提供略高于现有水平的“脚手架”。[3]因此，笔者为学生搭建了ITtools教学平台，架构了项目背景、学习目标、驱动问题、他山之石、新品发布、互帮互助等板块。学生可以通过账号登录平台，查看相应课程板块，了解学习任务、下载教学资源、学习新知、发布作品、探讨交流等。在“中秋博饼程序开发”项目实施中，学生实现“随机产生骰子点数”子任务有困难，因此提供了“random库介绍文档”；为帮助学生形象地理解Python中“列表”功能，提供了“列表视频”进行介绍；部分学生对if语句中判断条件的书写有困难，提供了“半成品程序代码”“学习支架”等。

4.多元评价设计：以发展为标

在开展项目前，教师可依据课标学业质量标准、教材，结合项目活动等，设计具体、多维、可测的评价量表（如表1），在项目的实施过程中，借助教学平台，基于评价标准，采用自评、他评、组评相结合的方式对学生进行及时、全程评价，让学生在评价中得到激励、启发、反思、提升，从而获得学习成就感，发展批判性思维。

项目实施

项目式学习的过程承载着学科核心素养目标的实现落地。笔者设计了“创设情境，引入项目”“头脑风暴，厘清思路”“合作探究，完成作品”“成果发布，优化迭代”“动态评价，发展思维”五个环节（如下页图2），实施项目式学习。

1.创设情境，引入项目

笔者以某商场组织的“百桌千人中秋博饼”活动现场视频引入，现场清脆的骰子声、熟悉的乡音、博中状元时的欢呼声点燃了学生的学习热情，学生开始讨论博饼的起源、规则、有关博饼的故事等。教师顺势引导学生查找“博饼”相关信息，并引出项目主题——中秋博饼程序开发。在这个过程中，学生既感受了传统文化的魅力，也培养了信息意识。

2.头脑风暴，厘清思路

该环节主要是让学生面对具体问题学会如何分析问题、抽象特征，并形成解决方案，达到培养信息意识和计算思维的目的。笔者引导小组围绕如何实现“博饼程序”功能进行“头脑风暴”，借助思维导图记录讨论结果，并上传ITtools平台。教师引导学生对各组的思维导图作品展开评价，其他组员以用户的视角提出改进建议；项目任务在讨论中被逐步分解、细化，解决问题的方案被反复论证、完善，学生的思维在思维碰撞中得到培养；最后学生在“博饼程序开发思路表”（如表2）的框架指引下，厘清了完成项目的思路。

3.合作探究，完成作品

在该环节，学生根据“博饼程序开发思路”中的子问题，开展小组合作探究：学习算法描述方法，绘制流程图（如图3）；学习“库”的调用方法，用randint（）函数，获得随机骰子点数；探究“列表”和for语句的用法，实现了“统计每种点数骰子个数”的功能；通过if语句，结合运算符和表达式，输出了博饼结果；用while语句控制博饼游戏什么时候结束等，实现了“中秋博饼程序”功能。学生在解决问题的过程中建构了知识，亲历了编程解决问题的一般过程，掌握了程序的调试方法，既训练了技能也发展了计算思维。

学生是项目实施者，为让学生体验软件从业者真实的工作模式和开发场景，笔者在课前从合作倾向、知识能力、性格特长等方面对学生进行调查，将每3～5人组成一个模拟“项目组”，组员分别扮演不同角色（“项目经理”（组长）：负责任务分配、人员协调、学习进度控制；“产品经理”：负责项目成果汇报；“设计人员”：负责编写代码，测试）并制订奖惩措施，开展组间竞赛，提高组员责任感、积极性。

教师作为项目式学习过程中的引领者，要适时地为学生搭建“学习支架”，开展过程性评价，个别辅导，学生碰到共性难点时应及时引导。例如，当学生用6个不同变量分别存储骰子点数，导致判断条件难以表达时，笔者及时引导学生学习“列表”知识，并把“列表名”比喻成“动车名”、“索引号”比喻成“车厢号”帮助理解；当if语句的判断条件书写有困难时，提供“半成品程序代码”（如图4）等。

4.成果发布，优化迭代

在作品完成之后，笔者设计了“新品发布会”，为各项目组提供展示的舞台。“产品经理”演示介绍作品的功能、创新点，分享制作过程中的困难、解决的办法等。分享的过程不仅可以巩固知识，还可以促进计算思维的提升。通过观看他人的作品也能对比、借鉴，激发创造思维，繼续优化改进。

5.动态评价，发展思维

评价具有诊断、促进作用，随堂动态评价是项目活动有效推进的重要保障。笔者设计了“中秋博饼程序开发”项目评价量化表，在项目实施前让学生明确各个实施阶段的具体要求、成果形式、小组合作等评价指标。在学生完成项目的过程中，教师基于ITtools教学平台，随堂应用了具体、多维、可测的评价量表。通过课堂观察，及时对学生发言、小组合作的过程进行正面激励评价；过程性的结果让学生上传教学平台，进行生生互评；最终成果则通过“新品发布会”形式开展组间评价。在多元丰富的学习评价中，学生提高了课堂参与的积极性，计算思维得到充分的发展。

项目实施建议

项目式学习需要学生合作探究完成任务，但在实施过程中容易出现两大误区：学生以任务完成为导向，追求完成项目的速度，形成注重“技术”、缺乏“素养”提升的过程；教师注重课堂小组“活动”的形式，缺乏活动“内涵”。

因此，教师在项目实施过程中，首先要转变课堂观念，避免过度讲解、演示，将“注重操作”的课堂追求，转向以“学科核心素养培养”为目标的价值诉求。要以学生为中心，把更多的课堂时间留给学生，鼓励学生大胆尝试，使其在合作探究中建构知识，发展学科核心素养。其次要找准角色定位，教师是学生项目实施过程中的引领者。项目式学习不是组建了活动小组，下发了项目任务，就放任自流。教师应根据学生能力、项目任务需求，适时提供合理的“学习支架”，助力活动的顺利进行；同时，用好评价这根“指挥棒”，组织开展贯彻全程、及时、多维的评价，发挥评价的导向、促进作用，让学生在得到肯定中收获成就感，维持学习热情，在思维碰撞中不断提升学科核心素养。

总之，教师在采用项目式学习开展高中信息技术“算法”模块教学时，要站在学科核心素养的视角，依据新课标理念，把握项目式学习的本质，以学生感兴趣的项目主题为引领，激发学生主动学习的潜能。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]徐福荫主编.信息技术 必修1：数据与计算[M].广州：广东教育出版社，2009，7.

[3]王敏.高中信息技术项目式学习实施策略的探究[J].电脑知识与技术，2019（11）：127-128.