王連誠

【摘要】高中信息技術項目學習實施要依據(jù)學科的核心素養(yǎng)要求，合理規(guī)劃項目主題、科學重構學習內(nèi)容、精準設計學習目標、合理組織項目過程，在項目學習實施過程中落實核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

【關鍵詞】項目式學習;高中信息技術;學科核心素養(yǎng)

高中信息技術學科核心素養(yǎng)由信息意識、計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新、信息社會責任四大要素組成，信息技術教師要領會學科素養(yǎng)的內(nèi)涵，將核心素養(yǎng)落實到課堂教學當中，實現(xiàn)課程育人的根本任務。信息技術學科核心素養(yǎng)具有很強的實踐性，需要學生經(jīng)歷解決問題的過程，課程標準提倡項目式學習，在完成項目的過程中，綜合形成學科核心素養(yǎng)。把握項目學習本質(zhì)，明晰項目教學法的實施過程有利于組織課堂教學。筆者以高中信息技術課程必修模塊實施編程計算體重指數(shù)（BMI）診斷健康營養(yǎng)狀態(tài)項目式學習為例，展開了對項目式學習、落實學科核心素養(yǎng)的實踐探索。

一、選擇恰當?shù)捻椖恐黝}，挖掘項目學習價值

項目必須是一個切實的項目，它面對事件、深入問題、探索答案，并能產(chǎn)生影響的。選擇項目主題要符合以下三個策略：所選主題必須是可以解決與現(xiàn)實生活緊密關聯(lián)的實際問題;主題的選擇要明確指向信息技術課程學習的目的和價值;所選主題應具有探究性，有一定挑戰(zhàn)的難度，有探索的意義和價值。

計算體重指數(shù)（BMI）診斷健康營養(yǎng)狀態(tài)項目（以下稱BMI項目）為教材所選用，它就符合這個三個策略。BMI即身體質(zhì)量指數(shù)，是國際上常用的衡量人體肥胖程度的重要標準。BMI是通過我們?nèi)梭w體重與身高這兩個數(shù)值來獲取的，它可以有效評判一個人的健康營養(yǎng)狀況。

學生由于學習緊張，身體健康成為他們切身需要。學生通過計算BMI項目了解自己健康營養(yǎng)狀況符合學生現(xiàn)在或者將來學習、生活的實際需求。

計算BMI，通過體重與身高這兩個數(shù)值，進行數(shù)據(jù)處理，就可以顯示結果，在課程目標上，這可以挖掘計算機編程基本方法，即IPO，在算法結構上，程序是順序結構，在基礎知識上，它涉及到變量和數(shù)據(jù)類型、輸入語句、處理方法（賦值語句和算術表達式）和輸出語句，在編程實踐上，它是極簡編程，符合學生認知規(guī)律。

通過BMI數(shù)值了解自己健康營養(yǎng)狀況，要進行判斷分析，首先男生和女生要求不同，判斷條件也不同。它具有探索性，有持續(xù)研究價值。在課程目標上，可以學習分支語句，在程序結構上，它是條件結構，在基礎知識上，它涉及到條件表達式和關系表達式以及分支語句，在編程實踐上，它具有一定難度，在編程規(guī)范方面可以得到體驗和提升。在項目實踐上，男女學生可以依據(jù)自己角色選擇男生或者女生判斷標準數(shù)據(jù)，通過編程體驗后，在學習分支結構嵌套來完成，實現(xiàn)梯度上提升，深入探索，應用分支嵌套知識來解決實際問題。

實現(xiàn)多個學生通過BMI數(shù)值了解自己健康營養(yǎng)狀況，要輸入多個學生數(shù)據(jù)，依據(jù)自己角色選擇男生或者女生判斷標準數(shù)據(jù)，在編程難度上再上一個臺階，在算法的基本結構上，它屬于循環(huán)結構。在功能上，它需要退出，還可以繼續(xù)學習退出語句等，在課程目標上，它涉及到算法的三種基本結構，在基礎知識上，它涉及到條件表達式和邏輯表達式以及循環(huán)語句。這樣，通過BMI數(shù)值了解自己健康營養(yǎng)狀況項目幾乎涉及到程序設計的基本知識，體驗了分析問題、建立數(shù)學模型、設計算法、編程實現(xiàn)算法等計算機解決問題的一般過程。

可見，從選擇主題的角度看，通過BMI數(shù)值了解自己健康營養(yǎng)狀況項目符合選擇主題的三個策略。

二、重整課程內(nèi)容，豐富項目學習內(nèi)涵

立足學情，依據(jù)項目解決邏輯組織學習內(nèi)容，挖掘豐富資源，拓展學習內(nèi)容。

在程序基本知識教學中，以往一般以學科體系知識構建為目標，首先從數(shù)據(jù)類型開始，講授變量、常量定義以及命名、運算符與表達式，然后介紹語句和程序結構，先學習基本知識，然后使用基本知識解決問題。這里存在一個問題是學生往往學了很多知識，但是涉及到解決問題時機慢了一個節(jié)拍，脫節(jié)。比如學習了各種數(shù)據(jù)類型，但是就是很少涉及到具體應用，脫離知識產(chǎn)生場景，學習枯燥無味。

在項目學習教學中，我們要重構學習內(nèi)容，依據(jù)解決項目問題過程中，學習基本知識，解決項目問題，理解知識來龍去脈，激發(fā)學習興趣，學習指向性強。

按照BMI項目實施過程，把項目分解幾個大任務，每個任務安排一個或幾個小活動，以此重組展開課程內(nèi)容。

任務1：計算BMI。安排活動：用組織結構圖表示解決問題的一般過程。輸入身高和體重，處理計算BMI，輸出BMI，用流程圖表示，編程實現(xiàn)。

任務2：判斷對某個男生或者女生體重指數(shù)等級的完整評定。

活動1：判斷BMI是否在“正?！钡燃壏秶鷥?nèi)。用流程圖表示算法，編程實現(xiàn)。

活動2：顯示BMI對應的等級：“正?！薄暗腕w重”“超重”或“肥胖”。用流程圖表示算法，編程實現(xiàn)。

活動3：根據(jù)任意高一學生，選擇男女生進行等級判斷。

任務3：輸入若干個高一學生或者重復輸入并可以退出，顯示體重指數(shù)等級的完整評定。用流程圖表示算法，編程實現(xiàn)。

活動1：輸入5個學生，選擇男生或女生，輸入數(shù)據(jù)，顯示體重指數(shù)等級的完整評定。

活動2：重復輸入不退出、設置退出，選擇男生或女生，輸入數(shù)據(jù)，顯示體重指數(shù)等級的完整評定。

活動3：擴展任務，使用自定義函數(shù)簡化BMI項目。

依據(jù)項目重整課程內(nèi)容，我們可以引導設計項目方案。倒推項目背景，參考課本內(nèi)容，我們把項目設計如下：

依據(jù)《國家學生體質(zhì)健康標準》體重指數(shù)等級、單項評分表以及指數(shù)范圍，編程計算BMI程序（bmi.py），分別輸出男女生體重指數(shù)以及等級。

1.編寫程序，輸入的某個高一學生身高和體重值，輸出這個學生的體重指數(shù)。

2.完善程序（bmi.py）功能，如果高一年級男生體重指數(shù)值在 [16.5，23.2]范圍內(nèi)，則屬于“正常”等級，否則屬于“不正常”等級。

3.結合高一學生體重指數(shù)評分表，實現(xiàn)對某個男生體重指數(shù)等級的完整評定，即根據(jù)輸入的身高和體重值，顯示對應的等級：“正?！薄暗腕w重”“超重”或“肥胖”。

4.如果繼續(xù)完善程序，使之能對任意高一學生（男生或女生）進行體重指數(shù)等級的判定。

依據(jù)學生認知規(guī)律，在課程內(nèi)容構建上，首先讓學生體驗計算編程解決問題的一般過程，用計算機編程計算BMI指數(shù)，問題明確，分析方法簡單，容易理解建立模型，能夠理解算法的特征，容易理解編寫程序的基本方法。在基本知識教學中，把變量概念及其定義、數(shù)據(jù)類型、輸入輸出語句、轉(zhuǎn)換函數(shù)、賦值語句、算術表達式貫穿在體驗過程中，通過體驗理解編程程序IPO的基本方法，知道程序必須有若干個輸入和輸出的特征。

這樣，通過計算BMI，把編程知識教學貫穿其中，改變過去脫離實際的做法，花費很多時間學習基本知識，比如講授了各種數(shù)據(jù)類型，從講解到練習，都沒有涉及到解決具體問題，無法理解知識形成的過程。在計算BMI編程項目的過程中，涉及到數(shù)據(jù)類型有數(shù)值、浮點數(shù)、字符串，主要是數(shù)值、浮點數(shù)，這里不再突出字符串數(shù)據(jù)類型，更不講列表等數(shù)據(jù)類型，通過程序編碼，理解用變量描述事物的屬性的特點，發(fā)現(xiàn)變量命名問題，比如“見名知意”，大小寫問題，從編程實際活動中，理解基本知識，構建編程基本知識，加深對基本知識的理解。

挖掘豐富資源，拓展學習內(nèi)容。在BMI項目中，依據(jù)自己角色選擇男生或者女生判斷標準數(shù)據(jù)，選擇分支語句實現(xiàn)多分支選擇結構。如果深入開展項目，還可以選擇男女，這樣可以擴展為分支語句的嵌套，在實際應用中體會嵌套的作用，同時可以利用選擇男女生分支條件設置，理解一分支選擇結構、二分支選擇結構。通過BMI項目，涉及到選擇結構的各種分支情況，從而理解用選擇結構理解分支語句。

實現(xiàn)BMI項目多次或不限次數(shù)的重復輸入和退出機制，學習循環(huán)結構和循環(huán)語句和中斷語句，這樣就基本完成了算法的三個基本結構以及實現(xiàn)三種結構的語句學習。

擴展內(nèi)容會考察學生實際需求，比如，通過打印函數(shù)實現(xiàn)界面設計，深入學習字符串與變量連接的顯示方式等。

三、細化教學目標設計，規(guī)劃項目學習過程

項目學習實施，從課程內(nèi)容構建上看，已經(jīng)對教學目標做了一個安排，突出了學科基本知識，從項目任務中也可以看到要落實的學科思維，在項目活動中，對問題的解決提出了要求。依據(jù)設計好的任務分活動，細化學習目標設計，實現(xiàn)基礎知識學習，培養(yǎng)學生解決問題的能力，提升學生學科思維。

在三個大任務上，設計了計算機解決問題的一般過程、算法描述和算法的三個基本結構教學目標，用組織結構圖、流程圖等可視化表達方式表達信息，思考算法的基本結構在算法設計的重要意義，歸納算法的基本結構特點。這是項目學習的教學目標。

在教學目標設計上，我們可以按照基礎知識、問題解決過程和學科思維三個層面劃分，明晰教學目標，有利于規(guī)劃項目組織過程。

比如，在任務1中，計算BMI，涉及了問題解決的一般過程，設計算法概念、算法描述等基礎知識，安排用組織結構表示一般過程，用流程圖表達算法的順序結構的活動，在學科思維上總結順序結構的特點。在活動中，輸入身高和體重，計算BMI的值，涉及到變量、數(shù)據(jù)類型、輸入輸出函數(shù)、算術運算符號和表達式、賦值語句等基本知識，通過活動學會用變量、常量、數(shù)據(jù)類型、算術表達式以及賦值語句等從而實現(xiàn)問題求解，在學科思維目標上，體現(xiàn)了理解編程的基本方法IPO、輸入語句從鍵盤上輸入數(shù)據(jù)，輸出語句把數(shù)據(jù)顯示在屏幕上的特點，理解賦值語句的含義。

把用流程圖表示算法的三個基本結構的教學目標，分別安排在三個大任務上，在問題解決的場景中，理解算法表示，從順序結構、選擇結構和循環(huán)結構，層層推進，逐步落實教學目標，分解難度，循序漸進，在目標設計上符合學生認知水平。

四、有效實施過程，落實核心素養(yǎng)培養(yǎng)

以項目完成為主線，在項目實施中完成學習，是項目學習特點。在實施項目時，要幫助學生理解項目組織過程，引導設計項目活動方案，按照大任務小活動有效地指導實施項目活動，達成細化教學目標，先引導學生思路，先學后教，在保證項目完成的基礎上，加深對基礎知識學習，提升學科核心素養(yǎng)。

針對本項目特點，落實核心素養(yǎng)培養(yǎng)重點關注以下幾點：

1.借助數(shù)字化工具進行學習，提升數(shù)字化學習能力，增強學習效果。在項目實施過程中，通過編制流程圖，培養(yǎng)用數(shù)字化學習工具進行學習能力。通過順序結構流程圖，理解編寫程序IPO基本方法;通過分支選擇結構流程圖，理解多分支條件表達式的優(yōu)化，進一步理解分支語句的邏輯結構與語法規(guī)則，理解選擇結構的特點，通過循環(huán)結構流程圖設計，體會解決生活中重復操作問題的經(jīng)驗，概括循環(huán)結構的特點，理解按條件終止循環(huán)。

2.通過探究學習，組織交流分享，加深學習深度，培養(yǎng)學科思維。難于理解知識，學科思維構建，都需要探究學習活動。分支語句、循環(huán)語句實現(xiàn)選擇結構、循環(huán)結構，是教學難點。通過探究學習，可以突破難點。

比如實現(xiàn)分支選擇結構嵌套，可以分別假設為一分支結構、二分支結構或者多分支結構，引導學生提出猜想，設計算法，編寫程序驗證，通過幾種情況的探究活動，深入理解分支結構的嵌套，理解在不同場景下使用不同的分支結構以及嵌套的特點。

假設循環(huán)次數(shù)，通過探究活動，理解循環(huán)結構特點。比如，循環(huán)5次的條件，循環(huán)變量定義和循環(huán)體構成，重復輸入并實現(xiàn)退出，循環(huán)條件、循環(huán)變量、循環(huán)體以及退出機制，進而全面理解循環(huán)結構。

3.在項目解決問題的過程中，感受計算思維的魅力。BMI數(shù)據(jù)采集和存儲，涉及到計算思維。要引導學生認識事物現(xiàn)象，抽象人的屬性，如身高和體重，理解數(shù)據(jù)的類型與現(xiàn)實生活息息相關，定義變變量，通過編寫程序，調(diào)試運行程序，驗證是否通過編譯，理解數(shù)據(jù)類型。

通過分支語句、循環(huán)語句運行調(diào)試，體驗編程規(guī)范化，理解Python編程規(guī)范化，體會編程語句構建程序代碼的思想和方法，理解遞進與包含關系。

總之，通過項目促進知識學習，經(jīng)歷解決項目復雜問題的過程，學生可以獲得解決問題的知識、方法，從而形成學科素養(yǎng)。

【參考文獻】

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[2]湯姆馬克姆著，董艷譯.PBL項目學習：項目設計及輔導指南[M].北京：光明日報出版社，2015（10）.

（基金項目：本文系課題“基于信息技術學科核心素養(yǎng)的項目學習應用研究”的研究成果，課題編號：QJH201910080）