基于學科概念的項目推進式教學設計與實踐
——以《算法及其描述》一課為例

江勇 廈門大學附屬科技中學

《普通高中信息技術課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“新課標”）圍繞信息技術學科核心素養，精練出“數據、算法、信息系統、信息社會”等學科大概念，并積極倡導基于項目的學習方式，將知識建構、技能培養與思維發展融入到運用數字化工具解決問題和完成任務的過程中。這里提出了兩個重要的教學思想，一是學科教學應圍繞學科概念展開，二是倡導要積極創設任務情境，開展項目學習，讓學生參與到信息技術支持的溝通、共享、合作與協商中，以發展學生的計算思維，增強他們的信息意識和社會責任，全面提升全體學生的信息素養。在具體教學中，教師應圍繞學科大概念，依據具體的章節內容，系統分解出單元概念、課時概念。在課堂教學時，以這些單元概念、課時概念為錨點，規劃教學內容，為學生設計課程學習的著力點，并按照這些學科概念之間的生長線索、層次結構，創設項目任務，開展項目學習，為學生有序建構學科知識、發展學科技能提供必要的基本情境。基于此認識，筆者在信息技術課堂教學中，積極探索以學科概念為框架的項目推進式教學設計和實施，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中，基于學科概念開展遞進式教學設計，以幫助學生理解學科術語，形成知識技能，發展學科素養。

●分解概念，設計項目

《算法及其描述》是“算法基礎”一章中的第二節，通過對本章知識的學習，學生應認知算法、程序、程序設計語言等單元概念，了解編程解決問題的基本過程，領會設計算法是編程解決問題的關鍵環節，理解計算機工作的基本原理和結構。本節應著重了解算法的概念、設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構、算法的基本特征。基于這些分析，筆者確立了本節課應落實的學科概念，如下頁圖1所示。

圖1

依據學生的學習情況，筆者將本節課的學習重點確定為：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，結合學生的生活經驗，本課以“描述用戶賬戶登錄處理過程的算法設計”為項目活動組織課堂教學。

●實施項目，落實概念

1.清晰任務，明確目標

在上一節課的學習中，學生已經知道設計算法是編程解決問題基本過程的核心。本節課要著重學習和了解的內容為“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

教師按照學生的認知經驗，讓學生先自行閱讀教材，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，討論本節的項目任務，厘清“驗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勢和不足，從而推進到采用流程圖實現對賬戶登錄過程處理的算法描述活動中。

學生基于先前對生活中流程圖的認知，結合教材中對流程圖各基本圖形的介紹，嘗試繪制用戶登錄過程的算法設計流程圖。教師應先讓學生跳一跳，讓他們發現自己知識儲備和技能方法中的不足，然后再為學生提供完成任務的支架—10次機會的猜數游戲流程圖，讓學生在學習借鑒該流程圖的基礎上，嘗試繪制提供3次機會的用戶登錄處理流程圖，如圖2所示。

圖2

3.評價反饋，借鑒學習

師生一起對流程圖中的設計亮點進行評閱交流，學生對照自己的不足，對作品做進一步修改。教師引導學生積極發現別人作品中的優點，同時，有意識地引導學生思考算法設計流程圖中的典型錯誤或難點細節，如圖例使用、循環變量的控制、分支處理中的邏輯關系等，以突破本節教學中的難點。

4.展示經典，完善作業

教師選擇幾份優秀的流程圖作業，讓作者陳述其算法設計思想，以引導所有學生領會本驗證用戶登錄過程的算法設計思路，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。借助學生的流程圖作品或教師準備的其他流程圖，引導學生總結算法描述中的三種基本結構，認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構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構和學習流程圖設計的基本特點和要求后，引導學生對自己的流程圖作品進行優化。

5.課堂小結，概念梳理

教師引導學生翻閱教材，回憶本節課的學習過程，抽選個別學生用自己的語言簡述對算法的理解、設計算法的目的、描述算法的常用方法、描述算法中的三種基本控制結構。基于對算法設計過程的體驗，采用師生問答的方式，讓學生簡要總結算法的基本特征。著重引導學生領會本節課的核心概念，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、三種基本控制結構（順序結構、選擇結構、循環結構）等。

●教學反思，總結提升

1.以學科概念為目標導向

以學科概念為目標導向，就是在教學的全環節，堅持以學科核心概念為指導目標，圍繞學科概念開展項目設計、項目實踐和項目評價。學科概念是學生理解學科思想方法、技術發展線索的重要抓手，也是其使用技術形成問題解決能力的重要基石。基于項目學習的實踐探索過程和教學評價環節，也要以學科概念為核心要點展開，如檢查和反饋學生對學科術語、技術思想和方法過程的掌握情況，組織學生陳述學科概念的內涵、應用和邏輯關系，使其在基本把握學科概念的內涵和應用基礎上，將新的學科概念不斷與原有知識結構進行同化或異化，以建構形成新的概念體系。

2.以項目進程為活動線索

項目教學“還原了學習的本質”，要求創設適合學生認知特征的活動情境，讓學生在解決問題的導向下開展方案設計、新知學習和探索實踐。在實踐體驗和探索的過程中，深化對學科概念的理解，學習學科概念中蘊含的思想方法和技術路線。在課堂教學時，教師要認真選擇和設計項目學習的情境，指導學生圍繞學科概念開展項目探索，課堂教學圍繞項目活動的各個環節展開。在具體教學推進過程中，教師應開門見山提出問題，引導學生分析問題，組織學生嘗試解決問題，在經歷一定程度的試錯之后，提供必要的支架式資源進行新知學習，也就是充分利用學生課堂上生成的生本資源，進行直達癥結的針對性教學，讓學生在“嘗試—驗證—修正”的過程中，內化概念，豐富技能。

3.以學生的認知路徑為課堂時序

課堂教學的時序不一定要按照教材內容的編排次序組織，而應按學生對學科概念的認知路徑進行。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，將相關的知識集合在一起，是為了方便閱讀，但并一定適應學生對新知的學習理解。例如，在本節課中，教材將算法的特征與算法的概念放在一起，顯然不適應學生的認知路徑，當學生并不具有足夠的算法設計和使用經驗時，很難理解算法的基本特征。所以，教師在進行課堂教學時，必須按照學生的認知路徑、思維過程組織教學環節，提出的任務與學生的生活經驗掛鉤，安排的活動與學習的技能同步，新知的積累建立在必要的體驗和總結之上。同時，合理地安排教學時序，讓學生對學科概念有更深入的理解，在有指向性的項目學習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，但各環節的時序主線必須順應學生的認知思維過程。