新課標背景下的項目與知識融合探索

敖培

摘 要：基于新課標要求，以計算思維學科核心素養培養為目標，在整合教材分支結構單元教學內容的基礎上，設計了5課時的“智能運動提醒系統開發”項目。通過項目的實施，探索利用開源硬件讓項目情境更真實和前置知識探究更科學的方法，吸收傳統講授式課堂教學優勢和設置問題鏈的方式，落實系統化知識的路徑，以及不良結構知識的處理策略。

關鍵詞：項目化學習;單元教學;項目與知識融合

一、項目學習主題的選取

根據各種影響因素確定科學運動規劃是一個真實情境下的復雜問題，很適合用計算思維來解決。本項目將主題確定為“智能運動提醒系統開發”，以“如何運動才健康”為項目驅動問題，引導學生學會制訂科學的運動方案，并根據運動方案運用分支結構的知識利用計算機實現智能化、個性化的運動提醒。

二、項目學習內容的界定

本項目從教學內容的教師可駕馭性和學生可理解性兩方面綜合考慮，確定單元教學內容主要為分支結構，選自華東師范大學出版社的《高中信息科技（第二冊）（試用本）》教材分支結構內容。在經歷本項目實踐后，期望學生能夠獲得結構化的分支結構知識。

三、項目學習目標的確定

依據新課標確定項目學習的目標：

1.通過對“根據濕度給出科學運動提醒”問題的探究，能夠描述分支結構的概念、特點、分類、適用情況和執行過程，熟練繪制規范的分支結構算法流程圖。

2.通過對“根據BMI指數給出健康狀況”和“根據PM2.5給出科學運動提醒”問題的探究，學會正確設置分支判斷條件，能夠使用分支結構解決簡單應用問題。

3.進一步理解分支結構的執行過程，體驗利用數學模型呈現分析結果的方法，能夠使用分支結構和分支結構嵌套解決“根據PM2.5和時間進行科學運動提醒”的復雜問題。

四、項目學習活動的規劃

本項目通過引導學生運用計算思維利用分支結構知識完成“根據濕度給出科學運動提醒”“根據BMI指數給出健康狀況”“根據PM2.5給出科學運動提醒”、對“根據PM2.5和時間進行科學運動提醒”等問題的探究活動，在深刻體會學科思想的基礎上，創造性地形成個性化的科學運動方案和智能運動提醒系統。

五、如何讓項目情境更真實、更科學

1.課前導入

本項目采用基于開源硬件Arduino和傳感器演示實驗導入方式。由于學生在以往的生活中對開源硬件接觸較少，加上測量數據實時顯示的真切體驗，使學生對整個導入環節的專注程度倍增，提升了整個項目的真實性和實用性，真正激發了學生繼續探究的欲望，讓學生對后續所學內容產生意義感和價值感，充分開啟學生的自我學習系統。

2.課外探究

本項目的課外探究任務希望學生能夠根據項目主題的需要，獲取有效信息，加工整理信息，形成自己對“如何運動才健康”的觀點，進而了解項目的背景。以往在布置探究任務時，探究主題常常較寬泛，導致學生搜索的盲目性，探究結果無法聚焦到教師預設。在這個過程中，教師需要提供方法支撐，告訴學生像中國知網、體育與運動健康專家這樣的信息來源是較為可靠的。教師也需要提供明確的探究方向，引導學生將復雜的真實問題進行科學的分解和簡化，進行有效學習。

六、系統性知識如何落實

1.分支結構的概念、流程圖和執行過程教學實施

對于新授課中分支結構的概念、流程圖繪制和執行過程是系統化的知識，可以吸收傳統“高結構/高控制”講授式課堂教學的優點，從知識的確定性和普遍性出發，精準、精細地引導學生，避免學生無意義地試錯。這種課堂教學模式對以知識點為基礎學習元素的預設教學目標是最有效的，可以在單位教學時間內讓學生對系統化知識形成快速的記憶與理解，在此基礎上讓學生快速聚焦于下一步對真實問題的解決。

2.分支結構分類教學實施

對于分支結構分類的知識，這里采用的是“高結構/低控制”課堂教學模式，通過真實問題的解決，精心設計的問題鏈落實系統化的知識。基于“根據濕度給出科學運動”的解決拋出雙分支的概念，同時提出分支結構判斷條件設置的思考問題，為單分支結構的引出埋下了伏筆。在“求溫度絕對值”的探究互動中，學生有了之前的經驗，選擇了不同的判斷條件，并自主探究出了單分支結構。教師“高結構”設計問題鏈和“低控制”課堂實施真正促進了學生的有效學習。

七、如何處理結構不良領域的知識

對“根據PM2.5和時間進行科學運動提醒”這種結構不良的問題，學生首先需要在理解問題的基礎上建立情境限制下的問題空間，然后從不同的角度搜尋可實施的解決方案，最后在評價方案有效性的基礎上優化調整整個方案。探究過程中，學生會發現綜合兩類情況進行判斷時，分支較少的情況先判斷，可以減少判斷的次數，提高算法效率。同時，學生也會發現分支嵌套的實現。隨著嵌套層數的增加，容易出現無法區分嵌套層次的問題，而分支串聯實現時層次是較為明顯的。而這些知識的發現是超越了教材本身的，是一種高級知識的獲得。

編輯 張俐麗