基于計算思維培養的聾校高中信息技術課程項目式學習實施路徑

孫繼紅

摘要：面向聽力損失的特殊群體，如何通過有效的項目式學習切實提升高中聽障學生的計算思維？本文提出，應針對聽障學生特點，依據課標選擇適切的教學內容，結合內容精選真實的項目主題，通過形成完善的實施方案、明確可行實施流程、落實有效教學策略來推進以生為本的項目實施，并關照素養落實多元化項目評價，這是聾校高中信息技術學科通過項目式學習促進學生高階思維發展與核心能力形成的有效實施路徑。

關鍵詞：計算思維；信息技術課程；學科項目式學習；實施路徑

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2024）10-0043-04

《普通高中信息技術課程標準（2017版）》（以下簡稱“課標”）明確了項目式學習是一種指向素養目標的學習方式變革，是指向學生核心素養提升的有效載體。[1]那么，面向聽力損失的特殊群體，如何通過有效的項目式學習來切實提升高中聽障學生的計算思維？

依據課標選擇適切的教學內容

針對聽障學生特點，依據課標中的課程目標和模塊1的內容要求，參照粵教版和教科版高中信息技術必修1《數據與計算》，結合聾人高考單招計算機專業的考試要求，筆者選擇并調整了教學內容，經過兩輪的教學實踐初步形成模塊1的校本化課程實施方案。相關教學內容分兩學期共約80個課時完成，且方案在兩個方面做了較大調整和改進。首先，對“數據處理與可視化表達”單元進行了校本化改造。在數據分析部分，放棄了遠離高中聽障學生經驗和認知水平的數據分析方法，選擇了應用廣泛且與學生未來工作和生活更為相關的數據處理工具——EXCEL來實現相應的數據分析。原因有二：一是這一工具易學易用，學生在開展相關綜合性項目探究的過程中，有能力借助支架和教師的指導，逐步落實自主學習和小組互助學習。二是學生通過項目中任務驅動習得的知識與技能，可以較順利地實現遷移并用于分布式的任務分配，并與同學一起解決實際的問題，有助于在整合知識與技能解決問題的同時實現深度學習；其次，數字化學習作為一種創新的學習方式，更應在聾校的信息技術課堂得到充分體現，幫助聽障學生更有效地開展學習。為此，圍繞課程方案，筆者構建了數字化學習平臺，引導學生在每一節課中借助平臺開展相應的數字化學習，將這部分顯性的知識呈現轉變為隱性而長效的學生學習行為的改變。“數據與計算”模塊涵蓋了與計算思維密切相關的數據、信息、計算等大概念及其下位諸多的核心概念和關鍵概念。對此模塊的校本化處理，保障了聽障學生在理解相關概念的同時，能夠運用相應的知識和技能切實解決真問題，從而有助于其在學習的過程中逐步發展計算思維，提升核心素養。

結合內容精選真實的項目主題

聾校高中信息技術學科中的項目式學習需要聽障學生在真實的問題情境中，通過學科實踐，學會用本學科的思想方法分析真實問題，并用學科知識去解決這些問題。根據項目關聯的概念疏密，筆者將項目分為單一項目和綜合項目，其中，單一項目關聯的概念多為同一核心概念下相對單一的下位概念。同時，根據項目探究中學生認知參與和行為參與的深度，將項目性質歸為探究體驗和探究實踐，前者重在通過項目體驗進一步理解相關概念，后者重在通過項目實踐來實現知識和技能的遷移并運用知識解決新情境下的新問題。

依據模塊1的校本化實施方案，結合課標及各單元的學習內容，筆者確立了五個項目學習主題。各項目都具有以下兩個共同的特征：

一是聚焦真問題。德育成長積分、手語識別探秘、區域空氣質量分析等都是學生日常生活關注且感興趣的話題，學生在接觸項目時感覺親切而熟悉，更易進入狀態，為項目的順利推進奠定了認知、情感和經驗基礎。例如，德育成長積分與學生在積分超市中的兌換活動是緊密相關的，學生特別關心。因此，當教師在項目中呈現出每位學生當月的真實數據時，學生們非常感興趣，紛紛提問“我的積分是多少”“班級誰的積分最高”“我的積分在班級排第幾名”，這些自發的問題為項目下一階段的學習任務——查詢、求最大值、排序算法的引出做了鋪墊，也讓學生帶著更強烈的興趣和好奇心學習編程，實現算法。

二是有助于促進深度學習發生。并不是所有的教學內容都必須有相應的項目來匹配，如“巧解數學題”中的雞兔同籠問題本身是一個數學問題，高一的聽障學生也有能力運用數學知識解決這個問題。但是運用計算機來解決這一計算問題，并體會人工、半自動方式和全自動方式的區別與聯系，對于經驗不足的大部分聽障學生來說卻是不小的難題。因此，筆者設計了這一項目，在項目中設置了兩個不同難度的任務，并通過數字化學習平臺為不同層次的學生提供了學習支架，學生可根據自身水平選擇運用EXCEL或完善程序來解決問題。不同層次的學生通過自主探究習得知識和技能并順利應用于問題解決情境，在解決問題的同時體驗了不同方法的效率，而學生間的分享交流展示也進一步豐富了彼此的體驗。

以生為本推進漸進的實施流程

1.形成完善實施方案

項目規劃方案包含項目計劃和項目指南。結合聾校教學實際，筆者將項目計劃與項目指南整合，形成校本化學科項目式學習實施方案。方案明確了項目實施過程中的支架支持，有助于項目團隊提前做好相應準備，保障項目順利推進。另外，在實施過程中學生的合理想法及訴求也會被充分考慮并進行必要的調整與修改，同時，項目實施方案既是計劃與指南，也是項目的進度反饋。在項目推進過程中的每個階段，學生可對照方案反思自己的實際進度并進行改進和調整。

2.明確可行實施流程

在形成實施方案、明確項目性質和類型的基礎上，教師需要針對不同的項目落實方案的實施。不同性質和類別的項目的實施流程是不完全相同的。以“德育積分DIY”項目為例，這是一個綜合探究實踐項目，采用模式2實施項目教學。關聯的核心概念涵蓋了計算機程序結構、Python基本語法、算法等。相應的項目實施流程如下：①提出問題。結合德育積分超市的背景，引出問題：如何編程讓計算機自動實現德育積分計算和兌換？②概念學習。在這一環節搭建了若干支架，如現場演示、問題引導、視頻輔助、網站支持、在線測試等，幫助學生初步習得Python的相關基礎知識（語法+簡單的數據結構等）。③任務驅動。通過圍繞“積分計算”“積分兌換”設置的一系列探究任務，引導學生進一步習得順序結構、分支結構和循環結構等核心概念及相關語法知識，學會用Python編程解決簡單的問題。④問題解決。在學生基本掌握了Python相關基礎知識和編程基本技能的基礎上，進一步通過小組合作，選擇解決課堂中學生自行提出和生成的新問題，如“如何查找我的積分”“哪位同學的德育積分最高”“德育積分怎么排序”等，并交流分享和評價學習成果。

3.落實有效教學策略

學科概念學習與學科實踐活動是項目實施中的重要環節，這兩個環節能否有效落實，直接關系并影響該學科項目式學習的成效。

（1）提供可視化學習支架，支持探究學習開展

在聾校的學科項目式學習中，筆者始終堅持運用技術為學生提供可視化學習支架。首先，借力數字化平臺打造數字化項目學習資源。經過兩輪教學實踐，目前，基于數字化平臺的“數據與計算”模塊數字化項目學習資源已基本建成，并將在后續實踐中進一步豐富和完善。其次，引導學生運用可視化工具呈現內隱的思維成果。以“德育積分DIY”項目為例，針對學生的課堂反饋，先充分肯定學生解決問題的流程基本正確，同時請學生共同發現并指出流程圖存在的問題，如流程圖不規范、處理過程不清晰等。在請其他學生分享規范流程圖的方法后，請該學生思考：已有積分、新增積分和現有積分是什么關系？你希望這些數據如何存儲？（用變量）如何用正確的算術表達式明確這樣的關系？基于上述啟發和幫助，學生進一步獨立思考并及時糾正了錯誤，完善了流程，為后續基于流程圖的編程奠定了思維基礎。

（2）實施意義學習策略，促進高階性學習發生

常見的基于意義學習的新的學習方式共同具有高階性和科學性的特征，有助于培養高階能力，實現知識遷移[2]，并通過行為參與同認知參與相結合、個體參與同群體參與相呼應的方式提升學習者的參與能力，促進主動學習。學科項目式教學的不同階段可以靈活選擇和運用新的學習方式中的不同策略逐步落實和達成高階性學習目標，這里的“高階性”是指學習的水平在“理解”以上，學習的內容在“概念”以上。

以“巧解數學題”項目為例，針對缺乏數據處理和編程經驗的高一新生，筆者在項目中設置了兩個進階的活動：活動1——用EXCEL解決雞兔同籠問題；活動2——通過完善程序實現計算。其中，活動1必做，活動2選做。學生在完成探究任務之前，首先要借助平臺提供的EXCEL等基礎知識學習材料，學習和了解用工具實現計算并獲取答案的必備知識與技能，學習材料中有相關知識的陳述和舉例。同時，學生被要求對下列問題展開探究：上述EXCEL文件中包括了幾張工作表？工作表中的數據表由幾行和幾列構成？整個數據表區域怎么表示？數據表中有幾個字段？分別是什么？數據表中共有幾條記錄？學生在思考和回答問題的同時必須結合學習材料和教師的指導深入理解工作簿、工作表、數據表、記錄和字段等概念及其聯系。

在上述案例的“知識學習”環節，筆者同時用到了兩個策略：基于首要教學原理的“明理-示例-答問”策略和基于提問與答問視角的探究法。而在“任務體驗”環節又進一步用到了“明理-示例-答問-練習”策略、基于生成學習理論的“自我解釋”策略、“具身體驗”策略和基于綜合學習設計的歸納-探究策略。隨著項目環節的推進，策略呈現出扶少放多、效能升級的變化。

（3）設計意義建構活動，促進有效遷移發生

意義建構的活動設計有助于讓學習成為一種生成活動、建構活動和意義理解活動，引導學生在深度學習中進行有效遷移。以“全國區域空氣質量數據統計和分析”項目為例，在這一項目兩輪的教學實踐中，筆者堅持以學科核心素養提升為宗旨，持續反思與調整。第二輪項目實施流程在兩方面發生了重大變化：一是任務分工由單一變多樣；二是任務驅動由單一任務探究變為任務探究與任務實踐的有機融合。

①各司其職，讓每一位學生沉浸式參與。在本輪教學中筆者預先確定了16個重點區域，由每位學生抽簽認領并負責該區域的空氣質量數據統計與分析。立足于運用不重復任務分配要求每位學生全身心地投入和參與其中，獨立完成數據的采集、格式化、計算、統計和分析，教師則在此過程中負責進行個性化的解惑與指導，組長同時負責協助教師解決組內力所能及的問題。當項目近尾聲時，請各組將各自生成的區域統計數據合成為一張數據表，并據此用Python生成各區域10年AQI變化對比動態柱形圖。

②融合探究，實現從建構到運用的跨越。在第一輪的項目教學中，筆者更側重圍繞南京區域的空氣質量分析設計探究型任務。在本輪教學中，筆者以此為基礎進一步增加了實踐性任務。探究型任務服務于學科概念學習及相關技能的獲得，實踐型任務則重在將習得的知識與技能運用于實際問題的解決。以項目中的“空氣質量數據的計算與統計”為例，在這個階段，筆者設置的探究型任務包括統計南京地區當月AQI數據的最大值、最小值、平均值（常用函數），計算南京地區當月空氣質量優良天數（公式+條件計數），依據AQI值，計算南京地區2022年的空氣質量等級（條件函數）和AQI排序值（RANK函數），旨在引導學生基于任務探究習得EXCEL中公式與函數的相關概念，并能夠在教師的指導下結合示例探究函數的應用；實踐型任務則包括了所屬區域空氣質量數據的各項指標月度均值和年度均值計算。這兩個任務都是在運用知識和技能解決實際問題，同時，生成的結果——區域空氣質量數據月度統計表和年度統計表既可作為項目的階段性成果，又可為后續運用數據透視表實現區域空氣質量數據分析并形成項目最終實踐性成果——區域空氣數據分析報告打下基礎。而分析報告的形成不僅需要數據處理和分析的技能，還進一步要求學生綜合區域地理、經濟、文化、政策等因素對數據分析結果進行全面的思考和判斷，并在此基礎上形成自己的結論和建議。

關照素養，落實多元化項目評價

一是項目實施評價。項目實施評價包括項目過程評價和項目成果評價。項目實施方案是項目過程性評價的重要依據，對照項目實施方案，可以及時了解教師和學生在項目推進過程中的進展狀況，有利于項目執行者和課程管理者及時發現問題，并調整方案、解決問題。項目的成果評價相對靈活，但需要依據不同的成果形式設計評價量規并指導師生開展自評、互評與師評。

二是計算思維發展評價。可從概念、觀念和問題解決三個維度具體落實評價。在概念維度，筆者參考了市教研室組織研發并出版的《必修模塊精準教學指南》，并結合高中聽障學生實際對其中的測試題和練習題做了相應調整。在觀念和問題解決維度，筆者通過文獻研究確立了各維度的關鍵指標，并在此基礎上初步形成了相應的評估量表。

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（2017年版）[S].北京：人民教育出版設，2018，5.

[2]陳金慧.為意義學習設計教學——5種新學習方式研究綜述[J].上海教育科研，2023（02）：56-62.

本文是2022年度國家社會科學基金一般課題“促進高中聽障學生計算思維發展的項目式學習策略研究”（編號：BCA220265）的階段性研究成果。