項目化學(xué)習(xí)的編程教學(xué)實踐-以“用選擇結(jié)構(gòu)做出判斷”為例

項目化學(xué)習(xí)（Project-BasedLearning）是一種指向高階思維能力的學(xué)習(xí)模式，它以項目為主線，以教師為引導(dǎo)，強調(diào)學(xué)生的主體性，在項目中滲透學(xué)科的核心知識和概念，通過真實的情境設(shè)定，教師引導(dǎo)學(xué)生對與情境有關(guān)的驅(qū)動性問題進行持續(xù)深入的探索，創(chuàng)造性地解決問題，并將習(xí)得的知識和能力應(yīng)用到現(xiàn)實生活中，實現(xiàn)知識的再建構(gòu)，促進核心素養(yǎng)的形成。一、項目化學(xué)習(xí)的意義《基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）》中將初中信息技術(shù)歸為綜合實踐活動課程，強調(diào)學(xué)生通過實踐等多種方式，增強探究和創(chuàng)新意識，提高綜合素質(zhì)和能力，這對信息技術(shù)課堂教學(xué)提出了更高的要求。初中信息技術(shù)的編程學(xué)習(xí)是學(xué)生發(fā)展編程思維和能力的重要階段，經(jīng)過小學(xué)對Scratch圖形化編程的學(xué)習(xí)，學(xué)生已具有了一定的編程思維，但在初中階段，學(xué)生需要學(xué)習(xí)Python語言來編寫代碼并設(shè)計程序，學(xué)習(xí)難度大幅度提升，加上編程本身比較枯燥，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣低下。傳統(tǒng)的教學(xué)模式很難提高學(xué)生對編程的興趣，而項目化學(xué)習(xí)法則為編程教學(xué)注入了新的活力。在初中編程教學(xué)中采用項目化學(xué)習(xí)法，把課堂教學(xué)內(nèi)容分成一個個項目，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，在項目活動中自主探究、協(xié)作交流，在實際問題的解決中學(xué)習(xí)編程知識，全面提高綜合能力?；谡鎸嵡榫车捻椖?，主題設(shè)置貼近學(xué)生的生活實際，能夠吸引學(xué)生的注意力；自主探索結(jié)合小組協(xié)作的項目活動激發(fā)了學(xué)生的主動性，提高了學(xué)生在課堂上的參與度；公開的成果展示增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗，進一步提高了學(xué)生對編程的興趣。項目化學(xué)習(xí)具有的真實情境、學(xué)生主體、小組合作、多角度思維等方面的特點充分地調(diào)動了學(xué)生的主動性、積極性和創(chuàng)造性，并在豐富的項目活動中增強了學(xué)生將編程理論和實際操作相結(jié)合的能力，進一步提高了核心素養(yǎng)?；诖?，本文就以“用選擇結(jié)構(gòu)做出判斷”一課為例（以下簡稱“課例”），談一談項目化學(xué)習(xí)在初中編程教學(xué)中的具體實踐。二、初中編程教學(xué)的項目化學(xué)習(xí)實踐“用選擇結(jié)構(gòu)做出判斷”是泰山出版社《信息技術(shù)》第1冊第二單元的內(nèi)容，主要讓學(xué)生掌握選擇結(jié)構(gòu)的基本語句和使用方法。這一單元通過學(xué)習(xí)Python編程，重點探究如何用計算機解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維和能力，需要理論和實踐相結(jié)合。在本課知識性內(nèi)容的基礎(chǔ)上，結(jié)合時下的熱點話題垃圾分類，設(shè)定了“用Python設(shè)計垃圾分類程序”的項目主題，讓學(xué)生能學(xué)以致用，運用選擇結(jié)構(gòu)解決生活中的實際問題。1.巧設(shè)情境，確定項目。創(chuàng)建真實的情境是項目化學(xué)習(xí)的重要特征。設(shè)置貼近學(xué)生生活的情境，讓學(xué)生圍繞情境問題，開展多學(xué)科、跨領(lǐng)域的實踐探究活動，既符合中學(xué)生的年齡特點和興趣，激發(fā)學(xué)生的認知熱情，又能讓學(xué)生更好地理解知識與情境之間的關(guān)系，有利于學(xué)生知識技能的建構(gòu)和在實踐中的遷移。情境的設(shè)置要遵循以下原則：①要包含能引發(fā)學(xué)生思考的驅(qū)動性問題；②情境需要結(jié)合學(xué)生的生活實際，結(jié)合學(xué)生已有的認知水平。例如，在本項目中，課前教師先錄制了一段“垃圾分類知多少”的校園采訪，隨機調(diào)查學(xué)生關(guān)于垃圾分類知識的積累，調(diào)查顯示大部分同學(xué)有一定的垃圾分類知識，但很難做到全部正確分類。在課堂上教師首先播放了這一段視頻，然后提出問題：生活中我們常會出現(xiàn)不清楚垃圾類別的問題，怎樣可以準確地對垃圾分類？學(xué)生的回答很多，如加強宣傳教育、在包裝上標明垃圾種類等，只要是合理的答案都應(yīng)給予肯定，并請學(xué)生進一步思考：是否可以運用所學(xué)，設(shè)計出一個指導(dǎo)垃圾分類的程序？這樣，就引出了本節(jié)課的項目主題——用Python設(shè)計垃圾分類程序。2.啟發(fā)思考，分析項目。由于每個學(xué)生在學(xué)習(xí)能力、認知水平、興趣性格等方面存在差異，他們對項目主題的理解也不盡相同，且編程對于初中學(xué)生來說仍有較大的難度，僅依靠學(xué)生的獨立思考很難解決問題。因此教師需要為學(xué)生的探索指引方向，引導(dǎo)學(xué)生思考問題，分析項目，將一個完整的大項目分解成若干個層層遞進的小項目、小問題，讓學(xué)生由易到難，逐步分析解決問題。教師還應(yīng)在課前根據(jù)學(xué)生的學(xué)力劃分小組，將學(xué)有余力和學(xué)習(xí)困難的學(xué)生分為一組，讓學(xué)生在交流合作中發(fā)揮各自的長處。如在本課中，拋出項目主題后，學(xué)生還十分茫然，此時教師先引導(dǎo)學(xué)生思考：生活中我們是怎么對垃圾進行分類的？垃圾分類有什么標準？由于大多數(shù)學(xué)生已具備一定的垃圾分類知識，他們能歸納出“根據(jù)垃圾的特點進行判斷”的本質(zhì)，并類推出程序的分類過程，抽象出分類模型。接著展示以可回收垃圾分類為例的流程圖，讓學(xué)生能夠從用自然語言描述分類過程，轉(zhuǎn)化為用流程圖描述解決該問題的算法，順勢引出選擇結(jié)構(gòu)的概念。接著教師設(shè)計了一個“大家來找茬”的游戲，組織學(xué)生觀察可回收垃圾和有害垃圾的兩個單分支分類程序，其中一個程序是正確的，另一個程序中故意設(shè)置了幾處錯誤。借助導(dǎo)學(xué)小助手，協(xié)同小組合作，學(xué)生通過對比發(fā)現(xiàn)并修改錯誤，在觀察探究中學(xué)習(xí)運算符和縮進格式，掌握基本的if語句的使用。隨后教師進行小結(jié)，強調(diào)程序編寫中代碼的拼寫和格式的重要性，并為學(xué)生講解if語句的基本使用方法，使學(xué)生能進一步將流程圖和代碼相對應(yīng)，為之后的實踐活動提供學(xué)習(xí)支架。3.自主協(xié)作，實施項目。項目的實施是項目化學(xué)習(xí)的中心環(huán)節(jié)，是解決重點、突破難點的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。項目化學(xué)習(xí)以學(xué)生為主體，在實施環(huán)節(jié)，教師要改變以往全盤傳授的教學(xué)模式，要為學(xué)生留有充分的自主探索的空間，讓他們自己去探討、摸索、交流，在自主探究和小組合作中習(xí)得知識和技能，進而解決問題。同時，教師也要為學(xué)生適時地提供指導(dǎo)以及提供資源、工具的支持，幫助學(xué)生完成實踐活動。在本課例中，項目實施階段設(shè)計了兩個實踐探究活動，層層遞進地實現(xiàn)了垃圾分類程序的設(shè)計。教師先提出問題：在可回收垃圾的分類程序中，符合判斷條件的執(zhí)行輸出，那不符合條件的如何實現(xiàn)輸出？提出改進分類程序的需要，自然過渡到第一個實踐活動，引導(dǎo)學(xué)生自主探究雙分支結(jié)構(gòu)，使用if…else語句完成垃圾二分類程序。接著活動探究二在活動一的基礎(chǔ)上，要求進一步補充、完善程序，設(shè)計出符合本地需要的垃圾四分類程序（即將垃圾分成可回收垃圾、有害垃圾、廚余垃圾、其他垃圾這四類）。這個程序需要用到較復(fù)雜的多分支選擇結(jié)構(gòu)，為了支持學(xué)生更好地完成項目，教師為學(xué)生提供了微課視頻、學(xué)歷案和電子導(dǎo)學(xué)助手等多種學(xué)習(xí)資源，學(xué)生自主學(xué)習(xí)多分支結(jié)構(gòu)中if...elif...else語句的基本結(jié)構(gòu)和使用方法，完成最終的垃圾分類程序。學(xué)習(xí)能力稍弱的學(xué)生可在教師指導(dǎo)、同伴互助下完成項目。每個探究活動都為學(xué)生提供了程序的半成品，學(xué)生可以通過填空的方式分析、補全核心代碼，既降低了編寫程序的難度，又能使學(xué)生掌握關(guān)鍵知識點，體會程序設(shè)計的樂趣和意義。在代碼補充完成后，學(xué)生還需要根據(jù)運行情況，及時調(diào)試程序。學(xué)生在補充代碼、調(diào)試程序、解決問題的過程中，逐步發(fā)展計算思維，提高利用計算機解決實際問題的能力。4.交流評價，展示項目。項目化學(xué)習(xí)最終會產(chǎn)生公開的項目成果，并在群體中進行交流。在公開的成果展示中，各小組交流在實踐過程中遇到的問題、解決方案及收獲。項目作品的展示不僅讓學(xué)生的學(xué)習(xí)更有動力，獲得成就感，還能促使學(xué)生回顧自己的項目歷程，進行反思。對照他人的成果，學(xué)生可能會再次發(fā)現(xiàn)問題，對自己的作品進行補充完善。對項目化學(xué)習(xí)的評價除了總結(jié)性的成果評價，還應(yīng)有過程性評價。評價內(nèi)容可以包含學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、項目的參與度、知識掌握度、小組合作情況、項目作品等等，通過學(xué)生自評互評，教師點評相結(jié)合的方式多方面進行綜合評價。項目化學(xué)習(xí)中的評價是多元且豐富的，多元主體的參與以及總結(jié)性和過程性相結(jié)合的評價策略能更客觀地評價學(xué)生的表現(xiàn)，促使學(xué)生反思自己的學(xué)習(xí)過程，鼓勵學(xué)生真正地投入學(xué)習(xí)中。本節(jié)課例中，學(xué)生在完成項目后，先在自己的項目小組內(nèi)演示交流程序，接著組內(nèi)試開展情境模擬，組員分工配合模擬程序的實際應(yīng)用。組內(nèi)交流過后，小組可以在班級內(nèi)演示程序并配合解說，在公開的成果展示中獲得積極的情感體驗。其他小組可以提出意見和交流評價，然后學(xué)生登錄智慧教育平臺上傳本課項目作品，并填寫《項目學(xué)習(xí)評價表》，對本節(jié)課上自己和組員的表現(xiàn)進行實時在線評價。學(xué)生對自己和同伴的實踐過程和項目成果的評價，也能提高學(xué)生的反思能力。5.遷移拓展，總結(jié)項目。在項目的總結(jié)階段，學(xué)生通過總結(jié)、歸納，借助思維導(dǎo)圖等工具梳理本課知識框架，將本課所學(xué)建構(gòu)到自己的知識體系中，為后續(xù)的項目化學(xué)習(xí)積累有效的經(jīng)驗，從總結(jié)反思中獲得進步。項目化學(xué)習(xí)的真實性要求解決問題的思路和方法在現(xiàn)實生活中是可以遷移的，因此，本階段應(yīng)啟發(fā)學(xué)生充分思考，全面地反思整個項目的過程，如本項目的問題、內(nèi)容、成果與收獲、不足之處與優(yōu)化的措施，并將本項目的知識延伸到生活的其他問題中去，發(fā)展學(xué)生的計算思維，提升利用計算機解決實際問題的能力。在課例的總結(jié)階段，教師幫助學(xué)生利用思維導(dǎo)圖構(gòu)建本課的知識框架，然后引導(dǎo)學(xué)生思考：生活中我們面臨著哪些選擇的情境？哪些問題可以用選擇結(jié)構(gòu)程序去解決？有學(xué)生提出道路上常見的“紅燈停，綠燈行”就是選擇的例子，還有學(xué)生提出根據(jù)目的地不同而乘坐不同路線的公交車也是選擇，學(xué)生們討論過后，教師提出一個生活實例——登錄網(wǎng)站需要輸入用戶名密碼，用戶名和密碼正確才能成功登錄，并留給學(xué)生“網(wǎng)站登錄.py”的程序，激勵學(xué)有余力的學(xué)生在課后繼續(xù)探討完成。三、項目化學(xué)習(xí)的編程教學(xué)實踐反思首先，項目化學(xué)習(xí)給予了學(xué)生很大的自主權(quán)，大部分學(xué)生能很好地進行自主探究，但少部分學(xué)生的自學(xué)能力較差，學(xué)習(xí)上存在一定困難。因此，項目小組在學(xué)習(xí)中顯得尤為重要。依靠同學(xué)間的合作交流和教師的引導(dǎo)，學(xué)生可以在合作學(xué)習(xí)中提高課堂的效率。教師應(yīng)在課前提前分好項目小組，以4-6人為宜，根據(jù)能力的高低對學(xué)生進行合適的搭配，并協(xié)助學(xué)生選出小組長，由小組長統(tǒng)籌組內(nèi)工作。在實施項目的過程中，由組長負責安排組內(nèi)的分工并督促每位組員積極地參與到項目中，充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢，培養(yǎng)合作意識，讓每個學(xué)生都能有參與感、獲得感。其次，項目化學(xué)習(xí)非常注重高階認知策略和低階認知策略的整合。如果在學(xué)習(xí)過程中全部使用低階認知策略，那么學(xué)生的學(xué)習(xí)就會僅僅停留在獲取信息、記憶、理解的層面上，缺少更高層次的思考；如果只有高階認知策略而缺少低階認知策略，那么沒有大量基礎(chǔ)知識和技能支撐的學(xué)習(xí)就仿若空中樓閣，項目化學(xué)習(xí)也無法深入。為此，在項目化學(xué)習(xí)的設(shè)計過程中，應(yīng)注重低階認知策略和高階認知策略的搭配。本課例中的項目化學(xué)習(xí)主要使用的是問題解決的高階認知策略。從發(fā)現(xiàn)問題開始，然后分析問題，學(xué)習(xí)相關(guān)的知識，共同討論、設(shè)計解決方案，最后在不斷的測試中解決問題，學(xué)生在此過程中既用到了記憶、理解、比較、分析等低階認知策略，又促進了問題解決的高階認知形成，在此過程中整合低階認知和高階認知策略，提升多種認知能力。此外，項目化學(xué)習(xí)的設(shè)計對教師來說意味著新的挑戰(zhàn)。項目化學(xué)習(xí)超越了傳統(tǒng)學(xué)科教學(xué)中對零散知識點的學(xué)習(xí)和理解，從更高的層次出發(fā)，要求在不同的情境中思考知識之間的關(guān)聯(lián)和應(yīng)用，進行靈活的判斷。真實的情境中包含的問題往往較為復(fù)雜，除了本學(xué)科的知識外，還會涉及到其他學(xué)科的內(nèi)容。比如在本課的“設(shè)計垃圾分類程序”中，涉及到垃圾分類的知識，屬于環(huán)境教育的內(nèi)容，而最終的項目成果實際也體現(xiàn)了多個學(xué)科的共同作用。這些都要求教師具備系統(tǒng)思維，從高層次出發(fā)設(shè)計項目情境，建立起知識與真實生活、多種情境的聯(lián)系，具備跨學(xué)科的學(xué)習(xí)設(shè)計能力，并不斷豐富、拓寬自