基于項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的高中信息技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)

鄭蘇 馬昊學(xué) 韓金博

國(guó)務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于新時(shí)代推進(jìn)普通高中育人方式改革的指導(dǎo)意見》[1]中明確指出，2022年前全面實(shí)施新課程、使用新教材，德智體美勞全面培養(yǎng)體系進(jìn)一步完善，立德樹人落實(shí)機(jī)制進(jìn)一步健全，適應(yīng)學(xué)生全面而有個(gè)性發(fā)展的教育教學(xué)改革深入推進(jìn)。《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》[2]是在新課程改革指導(dǎo)下出臺(tái)的指導(dǎo)高中信息技術(shù)課程實(shí)施的課程準(zhǔn)則，課標(biāo)中指出新課程倡導(dǎo)基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)方式，將知識(shí)建構(gòu)、技能培養(yǎng)與思維發(fā)展融入運(yùn)用數(shù)字化工具解決問題和完成任務(wù)的過程中。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的深度掌握，基于項(xiàng)目化的高中信息技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)，可以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)、復(fù)雜的問題情境，驅(qū)動(dòng)學(xué)生構(gòu)建知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生問題解決能力的發(fā)展，可以讓信息技術(shù)科核心素養(yǎng)在課堂真實(shí)生長(zhǎng)[3]。

1 項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的概述

項(xiàng)目化學(xué)習(xí)又稱項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，是一種建構(gòu)主義理念下以學(xué)生為中心的教學(xué)方式，與基于問題的學(xué)習(xí)、探究性學(xué)習(xí)一樣，都是一種以問題為驅(qū)動(dòng)，注重持續(xù)性的深入探究的學(xué)習(xí)方式。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)主張學(xué)生通過小組協(xié)作的方式，以真實(shí)情境中的驅(qū)動(dòng)性問題為導(dǎo)向[4]，項(xiàng)目化教學(xué)開展目前沒有固定的流程，但整體上大致分為項(xiàng)目設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施、和作品展示三大環(huán)節(jié)，經(jīng)歷項(xiàng)目規(guī)劃、實(shí)施、復(fù)盤、反思、成果產(chǎn)出、多元評(píng)價(jià)等一系列學(xué)生自主學(xué)習(xí)的過程，設(shè)計(jì)指向具體概念性質(zhì)的核心知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移和深度理解[5]。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的內(nèi)涵是學(xué)科常態(tài)化的教學(xué)模式，是育人標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)內(nèi)容，學(xué)習(xí)方式、評(píng)價(jià)方式四位一體的系統(tǒng)變革。項(xiàng)目學(xué)習(xí)是從學(xué)習(xí)方式切入，切入上層的是育人標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)內(nèi)容，下推的是評(píng)價(jià)方式，四位一體必須同時(shí)推進(jìn)才能實(shí)現(xiàn)真正的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)。

2 信息技術(shù)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的思考

核心素養(yǎng)導(dǎo)向的高中信息技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體，注重學(xué)生的前認(rèn)知，倡導(dǎo)創(chuàng)設(shè)真實(shí)的探究環(huán)境，教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)基于學(xué)生的高度參與、深度思維、情感內(nèi)化進(jìn)行開發(fā)[6]。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)應(yīng)凸顯探究性與高階思維的特征，對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能的包容、整合程度高，能更好地提升教學(xué)價(jià)值[7]。在新課改實(shí)施過程中，項(xiàng)目化學(xué)習(xí)應(yīng)用于信息技術(shù)教學(xué)能夠建立起知識(shí)的連貫，將碎片化的知識(shí)內(nèi)容融入項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，讓學(xué)生在探究項(xiàng)目的過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)內(nèi)容的理解與掌握。以必修一《數(shù)據(jù)與計(jì)算》中的第二單元算法與程序?qū)崿F(xiàn)為例，人教版書中給出的案例為“編程控?zé)衾鲂小保ㄟ^與一線教師進(jìn)行訪談交流發(fā)現(xiàn)，教師在課程實(shí)施過程中希望能以一個(gè)融貫三大結(jié)構(gòu)的項(xiàng)目案例用于課堂的教學(xué)，為此設(shè)計(jì)基于高鐵售票系統(tǒng)的項(xiàng)目化教學(xué)案例，將順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)融入項(xiàng)目。

3 基于項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的信息技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)流程

項(xiàng)目化教學(xué)設(shè)計(jì)的核心流程一般包括選定主題，制定計(jì)劃、探究實(shí)施、展評(píng)分享四個(gè)大的流程。為便于項(xiàng)目化教學(xué)的開展，細(xì)化了項(xiàng)目化教學(xué)設(shè)計(jì)流程，具體分為項(xiàng)目概述、對(duì)應(yīng)的課程標(biāo)準(zhǔn)、項(xiàng)目目標(biāo)、框架問題、項(xiàng)目時(shí)間線、評(píng)價(jià)時(shí)間線、教學(xué)過程。教學(xué)過程又細(xì)化為項(xiàng)目實(shí)施前、項(xiàng)目啟動(dòng)、項(xiàng)目實(shí)施中、成果展示、項(xiàng)目實(shí)施后和評(píng)價(jià)計(jì)劃。

4 項(xiàng)目式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)——以“高鐵售票系統(tǒng)”為例

4.1 項(xiàng)目概述

“高鐵售票系統(tǒng)”項(xiàng)目設(shè)計(jì)以新教材必修一《數(shù)據(jù)與計(jì)算》模塊“算法與程序?qū)崿F(xiàn)”主題的內(nèi)容，通過學(xué)習(xí)Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的相關(guān)知識(shí)，了解程序設(shè)計(jì)的三種基本結(jié)構(gòu)——順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。學(xué)生在項(xiàng)目的學(xué)習(xí)中，通過繪制流程圖、設(shè)計(jì)算法、編程實(shí)現(xiàn)等活動(dòng)，體驗(yàn)程序設(shè)計(jì)的一般過程，熟悉程序基本控制結(jié)構(gòu)的種類和流程[8]，以自主探究和小組合作等方式實(shí)現(xiàn)高鐵售票系統(tǒng)的賬戶登錄與驗(yàn)證功能、輸入健康碼判斷能否通行以及自動(dòng)售票等功能。

4.2 對(duì)應(yīng)的課程標(biāo)準(zhǔn)

新課標(biāo)在必修課程模塊——《數(shù)據(jù)與計(jì)算》的內(nèi)容要求中提及掌握一種程序設(shè)計(jì)語言的基本知識(shí)，并能使用程序設(shè)計(jì)語言實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單算法。能夠通過解決實(shí)際問題，體驗(yàn)程序設(shè)計(jì)的基本流程，感受算法的效率，掌握程序調(diào)試與運(yùn)行的方法。在學(xué)業(yè)要求中提出依據(jù)解決問題的需要，設(shè)計(jì)和表示簡(jiǎn)單算法，通過“高鐵售票系統(tǒng)”的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠達(dá)到課標(biāo)中相關(guān)內(nèi)容要求及學(xué)業(yè)要求的標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 項(xiàng)目目標(biāo)

本項(xiàng)目目標(biāo)從信息技術(shù)核心素養(yǎng)出發(fā)，具體的項(xiàng)目目標(biāo)如下：

計(jì)算思維：針對(duì)給定的任務(wù)進(jìn)行需求分析，明確需要解決的關(guān)鍵問題；運(yùn)用基本算法設(shè)計(jì)解決問題的方案，并能使用編程語言實(shí)現(xiàn)。

數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：針對(duì)特定的學(xué)習(xí)任務(wù)，運(yùn)用一定的數(shù)字化學(xué)習(xí)策略管理學(xué)習(xí)過程與資源，完成學(xué)習(xí)任務(wù)，創(chuàng)作作品。

從項(xiàng)目具體的知識(shí)內(nèi)容出發(fā)，具體的項(xiàng)目目標(biāo)如下：

1） 熟悉程序三種基本結(jié)構(gòu)的執(zhí)行流程；

2） 掌握程序三種基本結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)方法；

3） 理解程序設(shè)計(jì)的一般過程并能描述算法；

4） 能夠使用Python語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。

4.4 問題設(shè)計(jì)

項(xiàng)目化教學(xué)中合理的問題設(shè)計(jì)是教學(xué)實(shí)踐的良好開端，問題在項(xiàng)目化教學(xué)設(shè)計(jì)過程中起著引導(dǎo)項(xiàng)目開展的重要作用，通過問題的設(shè)計(jì)，不僅能啟發(fā)學(xué)習(xí)者探索項(xiàng)目的興趣，還能提升學(xué)生對(duì)核心知識(shí)的應(yīng)用創(chuàng)新能力并在問題求解過程中發(fā)展各方面的綜合能力[9]。項(xiàng)目化教學(xué)處于不斷發(fā)展中，關(guān)于項(xiàng)目化教學(xué)中問題設(shè)計(jì)的討論也在不斷深入。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中的問題應(yīng)是具備探究性、復(fù)雜性的劣構(gòu)問題，基于真實(shí)生活情境提出的問題往往沒有固定的問題解決方案，需要學(xué)習(xí)者在項(xiàng)目實(shí)施前對(duì)問題進(jìn)行系統(tǒng)分析，理清解決問題所需的知識(shí)儲(chǔ)備，通過協(xié)作交流在完成項(xiàng)目活動(dòng)的過程中逐步解決問題。

項(xiàng)目的開展以活動(dòng)為中心，活動(dòng)是對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的分解，通過活動(dòng)的開展來完成整個(gè)項(xiàng)目。因此在問題設(shè)計(jì)的過程中，不僅要有針對(duì)項(xiàng)目引導(dǎo)問題的設(shè)計(jì)，也有對(duì)活動(dòng)引導(dǎo)問題的設(shè)計(jì)。下表1為高鐵售票系統(tǒng)問題的設(shè)計(jì)。

4.5 項(xiàng)目時(shí)間線

4.6 教學(xué)過程

項(xiàng)目的活動(dòng)設(shè)計(jì)通過整合項(xiàng)目時(shí)間線中活動(dòng)時(shí)間線的內(nèi)容，將項(xiàng)目分為四個(gè)活動(dòng)開展。項(xiàng)目實(shí)施前和項(xiàng)目啟動(dòng)階段設(shè)計(jì)活動(dòng)一依據(jù)選定項(xiàng)目，進(jìn)行學(xué)情調(diào)查，過小組分工，明確小組成員任務(wù)，進(jìn)行探究與交流程序設(shè)計(jì)語言相關(guān)內(nèi)容，熟悉軟件界面，并清楚Py?thon語言相對(duì)于其他語言的優(yōu)點(diǎn)。

活動(dòng)二探究順序結(jié)構(gòu)與分支結(jié)構(gòu)，活動(dòng)目標(biāo)為掌握順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和多分支結(jié)構(gòu)的一般格式及程序設(shè)計(jì)的方法，能夠編寫比較復(fù)雜的分支結(jié)構(gòu)程序，活動(dòng)二通過三個(gè)子任務(wù)開展。

任務(wù)一：實(shí)現(xiàn)登錄功能，利用順序結(jié)構(gòu)和分支結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)登錄功能。購(gòu)票系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶輸入的賬號(hào)和密碼，與原有的賬號(hào)和密碼進(jìn)行匹配，若匹配成功，則輸出成功登錄。否則，輸出登錄失敗，其算法設(shè)計(jì)流程圖如下圖2所示。

任務(wù)二：疫情防控，人人有責(zé)，在任務(wù)一的基礎(chǔ)之上添加核驗(yàn)健康碼的功能。如果用戶輸入綠碼，則輸出請(qǐng)通行，否則，輸出不能通行。

任務(wù)三：優(yōu)化登錄驗(yàn)證，利用多分支結(jié)構(gòu)優(yōu)化登錄驗(yàn)證程序功能。根據(jù)用戶輸入的賬號(hào)和密碼，與原有賬號(hào)和密碼進(jìn)行匹配。若匹配成功，則輸出成功登錄；若賬號(hào)名不匹配，則輸出用戶名不存在；若密碼有誤，則輸出密碼錯(cuò)誤。

活動(dòng)三探究循環(huán)結(jié)構(gòu)，活動(dòng)目標(biāo)掌握while循環(huán)和for循環(huán)的語句格式、執(zhí)行流程和程序設(shè)計(jì)的方法，理解循環(huán)控制語句break和continue，能夠編寫比較復(fù)雜的循環(huán)程序，活動(dòng)三通過三個(gè)子任務(wù)開展。

任務(wù)一：完成賬號(hào)鎖定程序，在現(xiàn)實(shí)生活中，當(dāng)進(jìn)行登錄密碼驗(yàn)證時(shí)，如果連續(xù)輸入錯(cuò)誤超過一定次數(shù)后，賬戶會(huì)被鎖定。其間只有輸入的賬號(hào)和密碼匹配，才能進(jìn)入系統(tǒng)。在購(gòu)票系統(tǒng)的登錄程序的基礎(chǔ)上，運(yùn)用while語句，實(shí)現(xiàn)每次登錄有3次試錯(cuò)機(jī)會(huì)，如果密碼連續(xù)3次輸入錯(cuò)誤，程序?qū)⒔Y(jié)束運(yùn)行，其算法設(shè)計(jì)流程圖及程序代碼如圖3所示。

任務(wù)二：實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售票程序，以從銀川到西安為例，要經(jīng)過吳忠、慶陽(yáng)、永壽西、禮泉南四個(gè)站。假設(shè)每個(gè)站點(diǎn)的票價(jià)都為10 元。運(yùn)用for 語句、列表和range（）函數(shù)等知識(shí)，嘗試編程自動(dòng)售票程序，實(shí)現(xiàn)以下功能需求：循環(huán)輸出地鐵站點(diǎn)，根據(jù)用戶輸入的起始站以及終點(diǎn)站，計(jì)算輸出票價(jià)。如果票價(jià)低于20元，按照20元計(jì)算。票價(jià)高于40元，按照40元計(jì)算。

任務(wù)三：優(yōu)化自動(dòng)售票程序在現(xiàn)實(shí)生活中，售票系統(tǒng)的價(jià)格是根據(jù)站點(diǎn)與站點(diǎn)之間的距離來定價(jià)的，因此站點(diǎn)與站點(diǎn)之間的票價(jià)是不一樣的。銀川站到吳忠站的票價(jià)為29元， 吳忠站到慶陽(yáng)站的票價(jià)為123元，慶陽(yáng)站到永壽西站的票價(jià)為55元，永壽西站到禮泉南站的票價(jià)為18元，禮泉南站到西安北站的價(jià)格為21元。用用for語句、字典等知識(shí)內(nèi)容，優(yōu)化自動(dòng)售票系統(tǒng)。

活動(dòng)四成果展示與總結(jié)反思，屬于項(xiàng)目實(shí)施后環(huán)節(jié)。小組展示設(shè)計(jì)項(xiàng)目、程序和算法思路等內(nèi)容，對(duì)作品進(jìn)行小組自評(píng)、組間互評(píng)，教師評(píng)價(jià)。學(xué)生完成“高鐵售票系統(tǒng)”項(xiàng)目結(jié)項(xiàng)反思日志，總結(jié)開展項(xiàng)目期間的收獲和體會(huì)。教師收集項(xiàng)目過程中的資料和項(xiàng)目成果，從項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和實(shí)施的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行反思總結(jié)，為今后繼續(xù)開展項(xiàng)目化學(xué)習(xí)積累經(jīng)驗(yàn)，項(xiàng)目整體的活動(dòng)設(shè)計(jì)表如表2所示。

項(xiàng)目化教學(xué)設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)涉及多種形式，高鐵售票系統(tǒng)項(xiàng)目包含形成性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)。關(guān)于“高鐵售票系統(tǒng)”的評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)如表3所示。

5 總結(jié)反思

本文以“高鐵售票系統(tǒng)”為例，將必修一數(shù)據(jù)與計(jì)算中算法與程序?qū)崿F(xiàn)內(nèi)容以項(xiàng)目式呈現(xiàn)，設(shè)計(jì)符合學(xué)生認(rèn)知的項(xiàng)目，并將知識(shí)點(diǎn)貫穿其中。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)在高中信息技術(shù)課程中能夠從身邊真實(shí)情景出發(fā)，與生活的實(shí)際應(yīng)用緊密聯(lián)系，使學(xué)生真正感受到學(xué)以致用，通過項(xiàng)目產(chǎn)品的制作，使學(xué)生體驗(yàn)做中學(xué)。但由于項(xiàng)目化學(xué)習(xí)所涉及的項(xiàng)目一般需要幾個(gè)課時(shí)完成，高中信息技術(shù)課程存在課時(shí)少、課與課之間連貫性差，在項(xiàng)目實(shí)施過程中會(huì)與預(yù)期效果有所差距，解決這個(gè)問題需要學(xué)校、教師與學(xué)生共同努力，將項(xiàng)目學(xué)習(xí)融入課堂教學(xué)，真正做到全面提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。