項目化學習的編程教學實踐-以“用選擇結構做出判斷”為例

項目化學習（Project-BasedLearning）是一種指向高階思維能力的學習模式，它以項目為主線，以教師為引導，強調學生的主體性，在項目中滲透學科的核心知識和概念，通過真實的情境設定，教師引導學生對與情境有關的驅動性問題進行持續(xù)深入的探索，創(chuàng)造性地解決問題，并將習得的知識和能力應用到現(xiàn)實生活中，實現(xiàn)知識的再建構，促進核心素養(yǎng)的形成。一、項目化學習的意義《基礎教育課程改革綱要（試行）》中將初中信息技術歸為綜合實踐活動課程，強調學生通過實踐等多種方式，增強探究和創(chuàng)新意識，提高綜合素質和能力，這對信息技術課堂教學提出了更高的要求。初中信息技術的編程學習是學生發(fā)展編程思維和能力的重要階段，經(jīng)過小學對Scratch圖形化編程的學習，學生已具有了一定的編程思維，但在初中階段，學生需要學習Python語言來編寫代碼并設計程序，學習難度大幅度提升，加上編程本身比較枯燥，學生的學習興趣低下。傳統(tǒng)的教學模式很難提高學生對編程的興趣，而項目化學習法則為編程教學注入了新的活力。在初中編程教學中采用項目化學習法，把課堂教學內容分成一個個項目，學生在教師的引導下，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習編程知識，全面提高綜合能力。基于真實情境的項目，主題設置貼近學生的生活實際，能夠吸引學生的注意力；自主探索結合小組協(xié)作的項目活動激發(fā)了學生的主動性，提高了學生在課堂上的參與度；公開的成果展示增強了學生的學習體驗，進一步提高了學生對編程的興趣。項目化學習具有的真實情境、學生主體、小組合作、多角度思維等方面的特點充分地調動了學生的主動性、積極性和創(chuàng)造性，并在豐富的項目活動中增強了學生將編程理論和實際操作相結合的能力，進一步提高了核心素養(yǎng)?；诖耍疚木鸵浴坝眠x擇結構做出判斷”一課為例（以下簡稱“課例”），談一談項目化學習在初中編程教學中的具體實踐。二、初中編程教學的項目化學習實踐“用選擇結構做出判斷”是泰山出版社《信息技術》第1冊第二單元的內容，主要讓學生掌握選擇結構的基本語句和使用方法。這一單元通過學習Python編程，重點探究如何用計算機解決問題，培養(yǎng)學生的計算思維和能力，需要理論和實踐相結合。在本課知識性內容的基礎上，結合時下的熱點話題垃圾分類，設定了“用Python設計垃圾分類程序”的項目主題，讓學生能學以致用，運用選擇結構解決生活中的實際問題。1.巧設情境，確定項目。創(chuàng)建真實的情境是項目化學習的重要特征。設置貼近學生生活的情境，讓學生圍繞情境問題，開展多學科、跨領域的實踐探究活動，既符合中學生的年齡特點和興趣，激發(fā)學生的認知熱情，又能讓學生更好地理解知識與情境之間的關系，有利于學生知識技能的建構和在實踐中的遷移。情境的設置要遵循以下原則：①要包含能引發(fā)學生思考的驅動性問題；②情境需要結合學生的生活實際，結合學生已有的認知水平。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，隨機調查學生關于垃圾分類知識的積累，調查顯示大部分同學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給予肯定，并請學生進一步思考：是否可以運用所學，設計出一個指導垃圾分類的程序？這樣，就引出了本節(jié)課的項目主題——用Python設計垃圾分類程序。2.啟發(fā)思考，分析項目。由于每個學生在學習能力、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，且編程對于初中學生來說仍有較大的難度，僅依靠學生的獨立思考很難解決問題。因此教師需要為學生的探索指引方向，引導學生思考問題，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，讓學生由易到難，逐步分析解決問題。教師還應在課前根據(jù)學生的學力劃分小組，將學有余力和學習困難的學生分為一組，讓學生在交流合作中發(fā)揮各自的長處。如在本課中，拋出項目主題后，學生還十分茫然，此時教師先引導學生思考：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，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，讓學生能夠從用自然語言描述分類過程，轉化為用流程圖描述解決該問題的算法，順勢引出選擇結構的概念。接著教師設計了一個“大家來找茬”的游戲，組織學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置了幾處錯誤。借助導學小助手，協(xié)同小組合作，學生通過對比發(fā)現(xiàn)并修改錯誤，在觀察探究中學習運算符和縮進格式，掌握基本的if語句的使用。隨后教師進行小結，強調程序編寫中代碼的拼寫和格式的重要性，并為學生講解if語句的基本使用方法，使學生能進一步將流程圖和代碼相對應，為之后的實踐活動提供學習支架。3.自主協(xié)作，實施項目。項目的實施是項目化學習的中心環(huán)節(jié)，是解決重點、突破難點的關鍵環(huán)節(jié)。項目化學習以學生為主體，在實施環(huán)節(jié)，教師要改變以往全盤傳授的教學模式，要為學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得知識和技能，進而解決問題。同時，教師也要為學生適時地提供指導以及提供資源、工具的支持，幫助學生完成實踐活動。在本課例中，項目實施階段設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，引導學生自主探究雙分支結構，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上，要求進一步補充、完善程序，設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雜的多分支選擇結構，為了支持學生更好地完成項目，教師為學生提供了微課視頻、學歷案和電子導學助手等多種學習資源，學生自主學習多分支結構中if...elif...else語句的基本結構和使用方法，完成最終的垃圾分類程序。學習能力稍弱的學生可在教師指導、同伴互助下完成項目。每個探究活動都為學生提供了程序的半成品，學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，又能使學生掌握關鍵知識點，體會程序設計的樂趣和意義。在代碼補充完成后，學生還需要根據(jù)運行情況，及時調試程序。學生在補充代碼、調試程序、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。項目化學習最終會產(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生的學習更有動力，獲得成就感，還能促使學生回顧自己的項目歷程，進行反思。對照他人的成果，學生可能會再次發(fā)現(xiàn)問題，對自己的作品進行補充完善。對項目化學習的評價除了總結性的成果評價，還應有過程性評價。評價內容可以包含學生的學習態(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，通過學生自評互評，教師點評相結合的方式多方面進行綜合評價。項目化學習中的評價是多元且豐富的，多元主體的參與以及總結性和過程性相結合的評價策略能更客觀地評價學生的表現(xiàn)，促使學生反思自己的學習過程，鼓勵學生真正地投入學習中。本節(jié)課例中，學生在完成項目后，先在自己的項目小組內演示交流程序，接著組內試開展情境模擬，組員分工配合模擬程序的實際應用。組內交流過后，小組可以在班級內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，然后學生登錄智慧教育平臺上傳本課項目作品，并填寫《項目學習評價表》，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，也能提高學生的反思能力。5.遷移拓展，總結項目。在項目的總結階段，學生通過總結、歸納，借助思維導圖等工具梳理本課知識框架，將本課所學建構到自己的知識體系中，為后續(xù)的項目化學習積累有效的經(jīng)驗，從總結反思中獲得進步。項目化學習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，本階段應啟發(fā)學生充分思考，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。在課例的總結階段，教師幫助學生利用思維導圖構建本課的知識框架，然后引導學生思考：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構程序去解決？有學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，并留給學生“網(wǎng)站登錄.py”的程序，激勵學有余力的學生在課后繼續(xù)探討完成。三、項目化學習的編程教學實踐反思首先，項目化學習給予了學生很大的自主權，大部分學生能很好地進行自主探究，但少部分學生的自學能力較差，學習上存在一定困難。因此，項目小組在學習中顯得尤為重要。依靠同學間的合作交流和教師的引導，學生可以在合作學習中提高課堂的效率。教師應在課前提前分好項目小組，以4-6人為宜，根據(jù)能力的高低對學生進行合適的搭配，并協(xié)助學生選出小組長，由小組長統(tǒng)籌組內工作。在實施項目的過程中，由組長負責安排組內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，讓每個學生都能有參與感、獲得感。其次，項目化學習非常注重高階認知策略和低階認知策略的整合。如果在學習過程中全部使用低階認知策略，那么學生的學習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，那么沒有大量基礎知識和技能支撐的學習就仿若空中樓閣，項目化學習也無法深入。為此，在項目化學習的設計過程中，應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習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，學習相關的知識，共同討論、設計解決方案，最后在不斷的測試中解決問題，學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，項目化學習的設計對教師來說意味著新的挑戰(zhàn)。項目化學習超越了傳統(tǒng)學科教學中對零散知識點的學習和理解，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聯(lián)和應用，進行靈活的判斷。真實的情境中包含的問題往往較為復雜，除了本學科的知識外，還會涉及到其他學科的內容。比如在本課的“設計垃圾分類程序”中，涉及到垃圾分類的知識，屬于環(huán)境教育的內容，而最終的項目成果實際也體現(xiàn)了多個學科的共同作用。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，具備跨學科的學習設計能力，并不斷豐富、拓寬自