高中信息技術課堂微項目教學實踐研究

殷鳳杰

【摘 要】隨著項目式教學研究的深入，項目式教學課堂常態化，受到越來越多學者的關注。本文以筆者所在學校高中信息技術課堂“算法與程序實現”教學為例，以計算思維的培養為導向，進行了項目式教學課堂常態化實踐研究，為課堂常態化項目式教學提供借鑒與參考。

【關鍵詞】微項目序列；項目式教學；計算思維；項目式教學常態化

【中圖分類號】G434? ?【文獻標識碼】B

【論文編號】1671-7384（2024）02、03-110-03

計算思維作為信息技術學科要培養的核心素養之一，是指個體運用計算機科學領域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產生的一系列思維活動。提升學生的計算思維是高中信息技術課堂要完成的一項重要任務。

學者們認為項目式教學是提升學生計算思維的有效途徑。美國學者Mayo和Donnelly認為 PBL 是一種教學策略，一方面要設計貼近學生生活經驗以及學習經驗的問題情境，另一方面要為學生提供與問題解決相關的學習資料和及時的指導，使學生通過問題的解決學習相關知識，提升問題解決能力[1]?；诖箜椖康慕虒W，需要學生具備較高自主學習能力，常態化課堂教學中實施起來困難很大。另外，高中生計算思維的提升需要循序漸進螺旋式上升的過程，相對獨立或相關性不高的項目，項目周期又太長，不利于計算思維的強化和遷移。

焦金金認為微項目學習是指，按照教學大綱的要求，將知識內容情境化、項目化，設計出能在一到兩個課時內完成的項目，以增強學生的問題解決能力，并幫助學生進行知識的建構[2]。微項目就是“小、近、實、活”的項目，能夠彌補項目式學習課堂教學常態化的問題，微項目比較適合普通高中生課堂的學習。

設計短周期微項目，讓學生經歷計算思維完整過程

1.單元整體設計，選擇微項目分解教學內容

單元整體教學有利于幫助學生建構認知網絡，依據《普通高中信息技術課程標準（2017年版2020年修訂）》中計算思維水平2的要求，針對“算法與實現”模塊，總結計算思維要素并編碼如下：

JSSW1：分析問題、界定問題，分解問題；

JSSW2：提取問題特征，并用符號或文字表達；

JSSW3：運用合理的算法形成問題解決方案；

JSSW4：運用一種編程語言，組織數據，實現問題解決方案；

JSSW5：對以上過程進行評估、反思、優化并遷移到其他問題解決中。

參考教材，教師選擇項目分解教學內容，并明確其承載的計算思維要素；根據觀察，學生持續關注一個話題的時間是3課時左右，所以設計1-3課時的微項目比較合適。時間過長，學生的關注度會下降，也不利于學習內容的銜接。表1是筆者基于人民教育出版社高中信息技術教材必修1《數據與計算》第二章“算法與程序實現”單元設計的微項目系列，共設計了15個微項目，共24課時。

2.控制微項目的復雜度，保證學生親歷計算思維完整過程

微項目復雜度應符合學生最近發展區，過于復雜或過于簡單都會使學生喪失興趣，達不到預期效果。因此，需要確保學生在教師引導下，通過個人努力和小組合作能完成項目。如“模擬繳費系統”本來是一個完整的項目，但是因為學生學習相關模塊的時間較短，所以筆者引導學生先將系統分解為“充值”和“繳費”兩個子系統逐一實現，最后再合成一個系統，每個子系統都能讓學生經歷計算思維的完整過程?？筛鶕闆r，讓學生自主設計當“余額不足”時的處理方法。

3.選擇真實性情境，設計項目

采用生活中的真實性情境，代入感強，不僅能激發學生的學習興趣，也有利于學生將知識和方法遷移到生活中去解決問題，引導學生關注信息技術在生活中的應用。教學中，因為學生情況不同，真實的信息技術應用場景很難在學校的課堂上完整呈現。恩伯爾等（2015）提出，真實性問題情境的本質特征是“真實性”而不是“真實”，提出了模擬情境的三種逼真度：心理逼真度、功能逼真度、物理逼真度，從逼真度由低到高的序列來看，一般都是先有心理逼真度，再增加功能逼真度，最后有物理逼真度[3]，和真實或現實的情境非常接近了。所以，筆者從真實信息技術應用中，節選典型應用情境，設計成模擬情境，來設計微項目系列。

微項目序列化，促進遷移

微項目序列化，始終以素養為導向，即根據學生情況，精心設計微項目之間的迭代關系，包括單元內微項目之間的迭代關系和單元之間的迭代關系。強化學生對基本知識和技能應用的熟練程度，逐漸減少對學生學習的扶持力度，培養學生自主學習能力，深化學生核心概念、關鍵問題深度，促進學生將學習內容遷移到其他學習和生活中。

1.微項目序列化，讓學生在不斷迭代中提升計算思維

“序列化”主要是適應素養形成循序漸進螺旋式上升的規律，包括兩個方面。一是單元內相鄰項目之間應用的知識和技能有一定的重疊，但又有新增，遇到新知識，可以通過學習“幫助文件”等方式進行學習。單元內相鄰項目之間在解決問題的模式或方法上具有相似性，學生可以通過類比前一個項目，獨立完成新項目，如表1中的微項目1和微項目2、微項目3和微項目4等。每個單元又設計了自編微項目，來促進遷移和應用。二是單元之間的銜接項目，能引發學生的認知沖突，如每個單元開始都設計了升級前一個微項目的任務。還要按照一定的學習周期，提升單元之間情境任務的復雜度，讓學生的素養沿著這些路徑，這樣反復經歷完整的計算思維過程，循序漸進螺旋式上升。例如，微項目11“模擬快遞柜存取系統”，學生可以模仿微項目7的方法分解任務和在程序中設計模擬開關，模仿微項目10應用列表的存儲數據和遍歷列表查找元素等。至于程序設計語言，學生已經基本掌握，還可以借助“幫助文件”回顧學習應用。但是，“如何把‘有快遞/無快遞狀態與柜子對應呢？”“怎樣產生取件碼？要滿足哪些條件？”“怎樣判斷輸入的取件碼是否正確？”等是學生在完成微項目11的過程中，要認真思考解決的問題。經過這樣的過程，學生的學習能力得到進一步提高，計算思維得到了進一步提升。

2.合理設計相鄰微項目情境任務，促進遷移

根據遷移的自動化程度，遷移分為低通路遷移和高通路遷移。低通路遷移適合基本知識和技能的訓練，高通路遷移是有意識地將在某一情境下習得的抽象知識運用到新的情境中。低通路遷移，形成低階思維，高通路遷移形成高階思維[4]。高通路遷移才能提升學生的計算思維。高階思維不能脫離低階思維而形成。在教學中，教師需要設計情境任務，在學生完成了低通路遷移的基礎上，引導學生的高通路遷移。每個單元微項目的設計，都遵循了從低通路遷移到高通路遷移的原則，每個單元中設計了兩個以上的微項目，通過第1個微項目的實現，讓學生歸納整理出知識技能、方法規則、核心概念等，思維形式上從具體到抽象。第2個微項目讓學生抽象出來的內容應用到新的情境任務中，思維形式上從抽象到具體。第3個任務，是為實現高通路遷移，形成高階思維。

為學生提供必要的支撐，保證遷移的達成

1.提供思考路徑

從計算思維培養的角度來說，要讓學生在分析問題過程中，學會分解、抽象，形成解決方案，設計算法?！胺纸?、抽象”是高中學生完成任務的難點之一。筆者分兩個階段設計針對性的問題鏈。

階段一：按步驟分解抽象，即單元1-3，采用如下問題鏈：（1）有哪些關鍵信息（含隱藏）？（輸入？處理？輸出）（2）先后順序是怎樣的？（3）還能分解嗎？補充。

階段二：按功能分解，即單元4，采用如下問題鏈：（1）有哪些功能？（2）運用哪種算法結構？語句？（3）使用哪種數據結構？（4）還可以優化嗎？

微項目實施中，學生都是先模仿教師，根據問題鏈分析，然后看著屏幕上的問題鏈，半獨立分析問題，最后是獨立分析問題。70%左右的學生經過2-3個微項目的體驗，就可以逐漸脫離這些問題的引導，獨立完成簡單問題的分析，分析問題的能力也相應得到了提升。

2.全程親歷

微項目實施中要保證學生有足夠的獨立思考和繞彎路的時間，才能讓學生親歷完整的思維過程。學生才能充分理解問題，體驗問題分析的全過程，從而不斷修正完善自己的思維過程，思維能力才有可能真正得到提升。

3.及時反饋

學生在獨立思考以后，尤其是第一次獨立完成項目，特別期待教師的評價反饋。另外，在心理上老師及時的鼓勵，可以增加學生自信，所以及時評價與反饋很重要，尤其是一對一的反饋。

4.將課內學習引向課外的觀察思考

在每個微項目實現后，讓學生根據這個微項目去思考：生活中還有哪些項目可以用類似的方法實現，或者這個微項目的工作過程還可以解釋生活中的哪些信息技術應用。以此，來提升學生計算思維中概括評估的能力。

除此以外，微項目實施過程中，教師還要針對不同層次的學生設計不同難度的問題，引導學生經常翻看筆記和做過的微項目，學會類比，完成新的項目任務。

反思與總結

微項目教學是實現項目教學課堂常態化的途徑之一。教師要根據學生實際情況，從生活中真實性典型應用中發現適合教學的情境，以素養為導向精心設計切實有效的微項目序列，給學生提供思維路徑；讓學生通過模仿類比的方式，經過模仿、半獨立、獨立的過程；最終學會利用計算編程解決問題，提升計算思維。

參考文獻

Mayo W P， Donnelly M B， Schwartz R W. Characteristics of the Ideal Problem-Based Learning Tutor in Clinical Medicine[J]. Evaluation & the Health Professions， 1995（2）： 124-136.

胡譯丹. 基于微項目學習的初中信息技術教學的設計與實踐研究[D]. 南昌：南昌大學，2023.

[4] 劉徽. 大概念教學：素養導向的單元整體設計[M]. 北京：教育科學出版社，2022.

作者單位：中央美術學院附屬實驗學校

編? ?輯：王曉波