基于學(xué)科概念的項(xiàng)目推進(jìn)式教學(xué)設(shè)計與實(shí)踐
——以《算法及其描述》一課為例

江勇 廈門大學(xué)附屬科技中學(xué)

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）圍繞信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)，精練出“數(shù)據(jù)、算法、信息系統(tǒng)、信息社會”等學(xué)科大概念，并積極倡導(dǎo)基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)方式，將知識建構(gòu)、技能培養(yǎng)與思維發(fā)展融入到運(yùn)用數(shù)字化工具解決問題和完成任務(wù)的過程中。這里提出了兩個重要的教學(xué)思想，一是學(xué)科教學(xué)應(yīng)圍繞學(xué)科概念展開，二是倡導(dǎo)要積極創(chuàng)設(shè)任務(wù)情境，開展項(xiàng)目學(xué)習(xí)，讓學(xué)生參與到信息技術(shù)支持的溝通、共享、合作與協(xié)商中，以發(fā)展學(xué)生的計算思維，增強(qiáng)他們的信息意識和社會責(zé)任，全面提升全體學(xué)生的信息素養(yǎng)。在具體教學(xué)中，教師應(yīng)圍繞學(xué)科大概念，依據(jù)具體的章節(jié)內(nèi)容，系統(tǒng)分解出單元概念、課時概念。在課堂教學(xué)時，以這些單元概念、課時概念為錨點(diǎn)，規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生設(shè)計課程學(xué)習(xí)的著力點(diǎn)，并按照這些學(xué)科概念之間的生長線索、層次結(jié)構(gòu)，創(chuàng)設(shè)項(xiàng)目任務(wù)，開展項(xiàng)目學(xué)習(xí)，為學(xué)生有序建構(gòu)學(xué)科知識、發(fā)展學(xué)科技能提供必要的基本情境。基于此認(rèn)識，筆者在信息技術(shù)課堂教學(xué)中，積極探索以學(xué)科概念為框架的項(xiàng)目推進(jìn)式教學(xué)設(shè)計和實(shí)施，取得了一定的成效。下面以《算法及其描述》一課為例，闡述如何在課堂教學(xué)中，基于學(xué)科概念開展遞進(jìn)式教學(xué)設(shè)計，以幫助學(xué)生理解學(xué)科術(shù)語，形成知識技能，發(fā)展學(xué)科素養(yǎng)。

●分解概念，設(shè)計項(xiàng)目

《算法及其描述》是“算法基礎(chǔ)”一章中的第二節(jié)，通過對本章知識的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)認(rèn)知算法、程序、程序設(shè)計語言等單元概念，了解編程解決問題的基本過程，領(lǐng)會設(shè)計算法是編程解決問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，理解計算機(jī)工作的基本原理和結(jié)構(gòu)。本節(jié)應(yīng)著重了解算法的概念、設(shè)計和描述算法的目的、描述算法的幾種典型方法、算法的三種基本控制結(jié)構(gòu)、算法的基本特征。基于這些分析，筆者確立了本節(jié)課應(yīng)落實(shí)的學(xué)科概念，如下頁圖1所示。

圖1

依據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，筆者將本節(jié)課的學(xué)習(xí)重點(diǎn)確定為：了解算法的概念，理解描述算法的目的，掌握描述算法的常用方法；能夠正確使用流程圖描述算法。同時，結(jié)合學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，本課以“描述用戶賬戶登錄處理過程的算法設(shè)計”為項(xiàng)目活動組織課堂教學(xué)。

●實(shí)施項(xiàng)目，落實(shí)概念

1.清晰任務(wù)，明確目標(biāo)

在上一節(jié)課的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)知道設(shè)計算法是編程解決問題基本過程的核心。本節(jié)課要著重學(xué)習(xí)和了解的內(nèi)容為“算法的概念是什么”“怎樣描述算法”“算法有何特征”。

2.嘗試探索，支架教學(xué)

教師按照學(xué)生的認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生先自行閱讀教材，用自己的語言講述“什么是算法”“描述算法的目的是什么”，并以小組為單位，討論本節(jié)的項(xiàng)目任務(wù)，厘清“驗(yàn)證用戶賬戶登錄的需求是什么，過程有哪些”“可能會遇到什么情況，應(yīng)該怎樣處置”，再以自然語言的方式描述問題的解決過程，并利用課堂中的生本資源，分析利用自然語言描述算法的優(yōu)勢和不足，從而推進(jìn)到采用流程圖實(shí)現(xiàn)對賬戶登錄過程處理的算法描述活動中。

學(xué)生基于先前對生活中流程圖的認(rèn)知，結(jié)合教材中對流程圖各基本圖形的介紹，嘗試?yán)L制用戶登錄過程的算法設(shè)計流程圖。教師應(yīng)先讓學(xué)生跳一跳，讓他們發(fā)現(xiàn)自己知識儲備和技能方法中的不足，然后再為學(xué)生提供完成任務(wù)的支架—10次機(jī)會的猜數(shù)游戲流程圖，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)借鑒該流程圖的基礎(chǔ)上，嘗試?yán)L制提供3次機(jī)會的用戶登錄處理流程圖，如圖2所示。

圖2

3.評價反饋，借鑒學(xué)習(xí)

師生一起對流程圖中的設(shè)計亮點(diǎn)進(jìn)行評閱交流，學(xué)生對照自己的不足，對作品做進(jìn)一步修改。教師引導(dǎo)學(xué)生積極發(fā)現(xiàn)別人作品中的優(yōu)點(diǎn)，同時，有意識地引導(dǎo)學(xué)生思考算法設(shè)計流程圖中的典型錯誤或難點(diǎn)細(xì)節(jié)，如圖例使用、循環(huán)變量的控制、分支處理中的邏輯關(guān)系等，以突破本節(jié)教學(xué)中的難點(diǎn)。

4.展示經(jīng)典，完善作業(yè)

教師選擇幾份優(yōu)秀的流程圖作業(yè)，讓作者陳述其算法設(shè)計思想，以引導(dǎo)所有學(xué)生領(lǐng)會本驗(yàn)證用戶登錄過程的算法設(shè)計思路，掌握各流程圖基本圖形的畫法和功能，明白流程圖繪制的基本要求。借助學(xué)生的流程圖作品或教師準(zhǔn)備的其他流程圖，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)算法描述中的三種基本結(jié)構(gòu)，認(rèn)識到對一般問題的解決過程常常是利用了這三種基本控制結(jié)構(gòu)的組合來描述其具體算法，它們可以明顯地改善算法的清晰度和提高算法的可讀性。在了解三種基本控制結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)流程圖設(shè)計的基本特點(diǎn)和要求后，引導(dǎo)學(xué)生對自己的流程圖作品進(jìn)行優(yōu)化。

5.課堂小結(jié)，概念梳理

教師引導(dǎo)學(xué)生翻閱教材，回憶本節(jié)課的學(xué)習(xí)過程，抽選個別學(xué)生用自己的語言簡述對算法的理解、設(shè)計算法的目的、描述算法的常用方法、描述算法中的三種基本控制結(jié)構(gòu)。基于對算法設(shè)計過程的體驗(yàn)，采用師生問答的方式，讓學(xué)生簡要總結(jié)算法的基本特征。著重引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)會本節(jié)課的核心概念，如算法、描述算法的目的、用自然語言描述算法、使用流程圖描述算法、使用偽代碼描述算法、三種基本控制結(jié)構(gòu)（順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)）等。

●教學(xué)反思，總結(jié)提升

1.以學(xué)科概念為目標(biāo)導(dǎo)向

以學(xué)科概念為目標(biāo)導(dǎo)向，就是在教學(xué)的全環(huán)節(jié)，堅(jiān)持以學(xué)科核心概念為指導(dǎo)目標(biāo)，圍繞學(xué)科概念開展項(xiàng)目設(shè)計、項(xiàng)目實(shí)踐和項(xiàng)目評價。學(xué)科概念是學(xué)生理解學(xué)科思想方法、技術(shù)發(fā)展線索的重要抓手，也是其使用技術(shù)形成問題解決能力的重要基石。基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的實(shí)踐探索過程和教學(xué)評價環(huán)節(jié)，也要以學(xué)科概念為核心要點(diǎn)展開，如檢查和反饋學(xué)生對學(xué)科術(shù)語、技術(shù)思想和方法過程的掌握情況，組織學(xué)生陳述學(xué)科概念的內(nèi)涵、應(yīng)用和邏輯關(guān)系，使其在基本把握學(xué)科概念的內(nèi)涵和應(yīng)用基礎(chǔ)上，將新的學(xué)科概念不斷與原有知識結(jié)構(gòu)進(jìn)行同化或異化，以建構(gòu)形成新的概念體系。

2.以項(xiàng)目進(jìn)程為活動線索

項(xiàng)目教學(xué)“還原了學(xué)習(xí)的本質(zhì)”，要求創(chuàng)設(shè)適合學(xué)生認(rèn)知特征的活動情境，讓學(xué)生在解決問題的導(dǎo)向下開展方案設(shè)計、新知學(xué)習(xí)和探索實(shí)踐。在實(shí)踐體驗(yàn)和探索的過程中，深化對學(xué)科概念的理解，學(xué)習(xí)學(xué)科概念中蘊(yùn)含的思想方法和技術(shù)路線。在課堂教學(xué)時，教師要認(rèn)真選擇和設(shè)計項(xiàng)目學(xué)習(xí)的情境，指導(dǎo)學(xué)生圍繞學(xué)科概念開展項(xiàng)目探索，課堂教學(xué)圍繞項(xiàng)目活動的各個環(huán)節(jié)展開。在具體教學(xué)推進(jìn)過程中，教師應(yīng)開門見山提出問題，引導(dǎo)學(xué)生分析問題，組織學(xué)生嘗試解決問題，在經(jīng)歷一定程度的試錯之后，提供必要的支架式資源進(jìn)行新知學(xué)習(xí)，也就是充分利用學(xué)生課堂上生成的生本資源，進(jìn)行直達(dá)癥結(jié)的針對性教學(xué)，讓學(xué)生在“嘗試—驗(yàn)證—修正”的過程中，內(nèi)化概念，豐富技能。

3.以學(xué)生的認(rèn)知路徑為課堂時序

課堂教學(xué)的時序不一定要按照教材內(nèi)容的編排次序組織，而應(yīng)按學(xué)生對學(xué)科概念的認(rèn)知路徑進(jìn)行。教材的編排次序是為了保持知識概念的連貫性、整體性而布置的，將相關(guān)的知識集合在一起，是為了方便閱讀，但并一定適應(yīng)學(xué)生對新知的學(xué)習(xí)理解。例如，在本節(jié)課中，教材將算法的特征與算法的概念放在一起，顯然不適應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知路徑，當(dāng)學(xué)生并不具有足夠的算法設(shè)計和使用經(jīng)驗(yàn)時，很難理解算法的基本特征。所以，教師在進(jìn)行課堂教學(xué)時，必須按照學(xué)生的認(rèn)知路徑、思維過程組織教學(xué)環(huán)節(jié)，提出的任務(wù)與學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)掛鉤，安排的活動與學(xué)習(xí)的技能同步，新知的積累建立在必要的體驗(yàn)和總結(jié)之上。同時，合理地安排教學(xué)時序，讓學(xué)生對學(xué)科概念有更深入的理解，在有指向性的項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中知其然并知其所以然。課堂活動的組織可以是多樣性的，但各環(huán)節(jié)的時序主線必須順應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知思維過程。