以項目學習推進信息技術新課程的實施

牛靜 周娟

《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》教學實施建議中提出：“教師在教學中要緊緊圍繞學科核心素養，凸顯‘學主教從、以學定教、先學后教的專業路徑，把項目整合于課堂教學中，重構教學組織方式，創設有利于學生開展項目學習的數字化環境、資源和條件，引導學生在數字化學習的過程中，領悟數字化環境對個人發展的影響，養成終身學習的習慣?！盵1]

信息技術學科為什么要以“項目學習”為主要學習方式？教師把項目整合于課堂教學中，通過基于項目的學習，學生親自動手實踐獲得技能，親歷運用學科思維方式方法解決問題的過程，親身體會學科典型方法與策略，有效實現計算思維、數字化學習與創新等能力的提升。

本文以“制作BMI計算器”為例，結合項目學習的關鍵要素分析微項目在高中信息技術課堂中的應用，以項目學習推進信息技術新課程的實施，促進學科核心素養的培養。

“制作BMI計算器”微項目的設計依據

1.微項目定義

“根據課程大綱的要求，把去情境的知識情境化、項目化，緊密結合核心知識點設計真實情境的微型項目，項目學習活動能夠在一兩個課時的時間內完成，從而促進學生知識的建構，提高解決問題的能力。”[2]

選擇結構和順序結構、循環結構共同構成了結構化程序設計的三種基本結構，選擇結構解決問題需要對給定的條件進行分析、比較和判斷，并根據判斷結果采取不同的操作，對初學者來說具有一定難度，不適合采用大項目、多個知識點一起探究學習，適宜以微項目的形式進行學習。

2.項目學習的關鍵要素

從不同角度分析，項目學習所蘊含的要素不同。從實施的角度分析，項目學習包括學習情境、問題驅動、探究行動、學習社區、項目成果五個要素，只有具備這五個要素，項目學習才有可能順利、有效實施。[3]

“制作BMI計算器”微項目介紹

1.對應課程標準要求

“制作BMI計算器”項目屬于必修課程模塊1“數據與計算”中“算法與程序實現”的內容，課程標準中對相關內容要求為：“1.6從生活實例出發，概述算法的概念與特征，運用恰當的描述方法和控制結構表示簡單算法。1.7掌握一種程序設計語言的基本知識，使用程序設計語言實現簡單算法。通過解決實際問題，體驗程序設計的基本流程，感受算法的效率，掌握程序調試與運行的方法?！盵4]

2.項目教學目標

學生已經知道流程圖常用符號的含義，能用流程圖描述順序結構算法，能實現簡單的順序結構程序。根據課程標準要求和學生情況，本項目的教學目標設定為：①認識選擇結構，了解其特點及適用情況;②理解選擇結構的執行過程;③學會利用流程圖設計選擇結構問題的算法;④學會使用Python語言中的if語句解決實際問題;⑤體驗解決選擇結構問題的全過程，體會編程解決選擇類問題的方法。

3.項目概述

國家學生體質健康標準中，根據BMI值的范圍可以分為低體重、正常、超重、肥胖四類。從小學一年級到大學各年級有不同的標準，男生、女生也有差異。學生知道自己的身高、體重，根據公式計算才能得出BMI指數，即使算出BMI指數也需要查閱標準才能知道所對應的類別。

在學習選擇結構時，傳統的方式是教師結合實例講解語句的格式、功能，學生進行應用練習，實例通常人為地去除了許多復雜因素，如常見的BMI計算器不考慮年級和性別。本項目中，學生首先通過分析得出順序結構不能實現對性別及相應BMI分類的判斷，引出選擇類問題。學生4人一組進行討論，舉出生活中的實例，在教師驅動性問題的啟發下，共同總結歸納出：解決選擇類問題的關鍵是首先明確判定條件，然后根據條件成立與否執行不同的操作，判定條件可能是一個或多個。在此基礎上，學生分組討論出“BMI計算器”要對性別和BMI值進行判斷，細化為性別和4種BMI值分類標準共5個判定條件，通過教師提供的輔助學習網站，學生對單、雙分支選擇結構進行探究學習，結合繪制的流程圖，交流雙分支選擇結構對性別進行判斷并根據判斷結果執行的過程。在判定了性別的基礎上，學生分組探究選擇結構的綜合應用，通過不同的算法實現BMI計算器，展示交流，評估不同算法的效率，選出最優的算法。最后通過if語句實現算法，運行程序進行調試，完成了能根據輸入的性別按照相應標準判斷并輸出所屬分類的、更符合實際需求的“BMI計算器”，達成項目教學目標。本項目用兩課時完成。

“制作BMI計算器”微項目分析

1.學習情境

基于項目的學習強調要讓學生去解決一個真實或者虛擬真實的問題，以此來鍛煉現實生活中需要用到的解決問題的技能，同時可實施、可操作性更強，相關情境類別可以是與學生的日常生活、學習活動直接相關的主題，也可以是人文、藝術領域的相關主題，還可以是學生的興趣愛好、科技發展、社會現象等主題。

本項目以一個真實情境——“制作BMI計算器”引入主題，基于學生每年的體質健康測試，貼近學生的生活，方便他們在生活中監控自己的BMI指數及所屬分類，督促自己加強體育鍛煉，同時將選擇結構的學習與項目融合，實現學科知識的掌握與學科能力的培養。

2.問題驅動

“基于項目的學習是學生在教師引導下發現問題，以解決問題為導向開展方案設計、新知學習、實踐探索，具有創新特質的學習活動?！盵5]問題的復雜度要能夠撐起探究活動，本項目的關鍵性驅動問題有3個：

①如果你是用戶，使用這款“BMI計算器”，你希望得到什么樣的結果？如何得到確定的分類？

以終為始，學生首先需要明確任務目的是什么，明確要計算機做什么，輸出什么結果，引出選擇類問題。

②生活中的選擇類問題都有哪些？如何決定怎么選擇？

在現實生活中，需要進行判斷和選擇的情況很多，讓學生說一說生活中都有哪些選擇類問題。學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，結合實例通過“如何決定選擇某個方案？”這樣的問題，引發學生思考解決選擇類問題的關鍵是明確判定條件，通過問題結合實例引出判定條件可以是一個或者多個。

③同學們使用了不同的算法對BMI值進行判定得出分類，哪個更好？為什么？

同一個問題可以有不同的算法，明確不同的算法可能執行效率不同，結合流程圖分析執行過程，討論、評估不同算法的效率，強調算法的優化對于程序，特別是復雜程序的重要性，培養學生對解決問題的過程與方法進行評價和反思的習慣。

3.探究行動

探究活動1：生活中的選擇類問題——確定、分析問題

驅動問題：生活中的選擇類問題都有哪些？如何決定怎么選擇？

通過師生共同分析，明確了3個問題：①選擇類問題首先要確定判定條件。②判定條件可以是一個或多個，多個判定條件可能是針對同一個判斷對象，也可能是針對不同判斷對象。③根據判定條件成立與否選擇不同的操作。

選擇結構的重點是分析條件的構成，條件用于“判斷”，決定執行方向。通過驅動性問題帶動學生思考，在這樣的探究過程中，將生活中選擇類問題的判定條件進行分析、歸納（如圖1），一是為實現后續項目活動做鋪墊，二是使學生開始抽象并建立選擇結構的模型，初步實現計算思維能力的培養。

探究活動2：分析討論“BMI計算器”的判定條件及條件的劃分與執行

在探究活動1的基礎上，學生分組討論出“BMI計算器”的判定條件——性別和4種BMI值分類標準，在判定性別的基礎上再根據4種BMI值分類標準進行判定，4種分類標準判定的都是BMI值，即判定條件針對的是同一個對象，為后續應用多分支選擇結構做鋪墊。

探究活動3：實現性別的判定——設計算法

根據輔助學習網站上提供的選擇結構3種形式——單分支、雙分支、多分支的相關知識及簡單范例，學生分組探究，分析選擇結構3種形式的執行過程，繪制流程圖解決對性別的判定，小組展示交流，明確單、雙分支選擇結構的應用，教師從算法的合理性、相對完整性以及方案優化或改進的可能性提出建議。

探究活動4：實現4種BMI值分類標準的判定——設計算法

在解決4種BMI值分類的判定前，學生首先需要明確：這是在判定性別的基礎上，體現了選擇結構的綜合應用。鼓勵學生利用流程圖設計不同的算法，可以用4個單分支選擇結構順序執行實現，也可以用多分支選擇結構實現，展示不同的算法，交流不同算法的執行流程，比較、評估不同算法的效率，得出用多分支選擇結構實現的算法效率更高，最后，歸納出應用選擇結構解決問題的分析圖（如上頁圖2）。

探究活動5：實現BMI計算器功能——編程并調試

模仿輔助學習網站上的語句格式和范例，編寫BMI計算器的程序代碼。選擇結構的程序代碼不是教學重點，但是對于學生來說，語句的格式、語句之間的縮進關系、條件表達式等知識點也有一定難度，需要小組成員協商合作，也需要教師的輔導，在“嘗試—驗證—修正”的試錯過程中，學會使用if語句實現選擇結構，體驗解決選擇結構實際問題的全過程。

探究過程中，教師創造條件和機會，搭建數字化學習環境，提供學習資源，通過問題引導學生把生活中相對復雜的選擇類問題進行分析歸納，找出解決問題的核心思路和算法，并編程實現，學生在探究的過程中實現知識的構建，在思考、討論、協作的過程中解決實際問題，學科核心素養計算思維能力和數字化學習能力得到發展。

4.學習社區

項目學習強調學習活動中的合作，從問題的發現、問題的提出，到方案的制訂、新知學習，再到最終問題的解決，應是在教師驅動問題引導下，學習資源支撐下，學生通過合作自主探究完成，學習社區是實現項目學習的基礎和保障。

本項目中師生共同歸納生活中的選擇類問題及應用，學生利用教師搭建好的數字化學習平臺，分組完成BMI計算器算法的設計及程序的實現，組間討論評估不同算法的效率，體現了學習社區中師生間的相互合作以及生生間交流、質疑、協作的關系。

5.項目成果

項目學習的目的是解決學生在現實生活中所遇到的不同類型的問題與困難，所以注重行動和實驗，注重過程和結果，項目成果通常是以演示文稿、視頻、動畫、程序、APP等信息技術作品為主，不僅闡述選擇探究主題的原因，呈現所學知識、技能，而且反思、分享實施的過程以及從項目中學到了什么。

本項目的中間成果為小組合作繪制的BMI計算器的流程圖，最終成果不僅包括BMI計算器程序，也包括師生歸納出的應用選擇結構解決問題分析圖，從實際生活中的選擇類問題入手，拋開任何一種程序設計語言中實現選擇結構具體的語句格式，把選擇類問題從條件的角度進行分類、歸納、抽象，學生遇到實際問題時可以從選擇結構的3種基本形式中選取恰當的形式，這是學生解決選擇類問題的難點，也是關鍵。在成果的課堂展示和交流評價過程中，學生思考算法及程序在應用過程中的優勢與不足、用途與局限，養成對算法及程序主動質疑、評價并優化的能力。

無論項目大小，必須具備真實情境、問題驅動、探究行動、學習社區、項目成果這五個要素，學習才能真正發生。信息技術學科采用基于項目的學習方式，不僅可以讓學生實現構建知識、能力提升、思維發展，實現學科核心素養的培養，更重要的是讓學生未來可以利用所學面對并解決真實世界的復雜問題。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中信息技術課程標準[M].北京：人民教育出版社，2017：44.

[2]焦金金.項目學習模式下的微型課程設計研究[J].軟件導刊，2010（12）：5.

[3]李冬梅.2018省教研員課標培訓[DB].（2018-02-27）.http：//library.ttcdw.com/libary/jygl/jc/jiaoxueguanli/150373.html.

[4]中華人民共和國教育部.普通高中信息技術課程標準[M].北京：人民教育出版社，2017：13.

[5]中華人民共和國教育部.普通高中信息技術課程標準[M].北京：人民教育出版社，2017：45.