項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的編程教學(xué)實(shí)踐-以“用選擇結(jié)構(gòu)做出判斷”為例

項(xiàng)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(xiàng)目為主線，以教師為引導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體性，在項(xiàng)目中滲透學(xué)科的核心知識(shí)和概念，通過(guò)真實(shí)的情境設(shè)定，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)與情境有關(guān)的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題進(jìn)行持續(xù)深入的探索，創(chuàng)造性地解決問(wèn)題，并將習(xí)得的知識(shí)和能力應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的再建構(gòu)，促進(jìn)核心素養(yǎng)的形成。一、項(xiàng)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(shí)踐活動(dòng)課程，強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過(guò)實(shí)踐等多種方式，增強(qiáng)探究和創(chuàng)新意識(shí)，提高綜合素質(zhì)和能力，這對(duì)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(guò)小學(xué)對(duì)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(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)代碼并設(shè)計(jì)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(duì)編程的興趣，而項(xiàng)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(xiàng)目化學(xué)習(xí)法，把課堂教學(xué)內(nèi)容分成一個(gè)個(gè)項(xiàng)目，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，在項(xiàng)目活動(dòng)中自主探究、協(xié)作交流，在實(shí)際問(wèn)題的解決中學(xué)習(xí)編程知識(shí)，全面提高綜合能力?；谡鎸?shí)情境的項(xiàng)目，主題設(shè)置貼近學(xué)生的生活實(shí)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(xiàng)目活動(dòng)激發(fā)了學(xué)生的主動(dòng)性，提高了學(xué)生在課堂上的參與度；公開(kāi)的成果展示增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，進(jìn)一步提高了學(xué)生對(duì)編程的興趣。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)具有的真實(shí)情境、學(xué)生主體、小組合作、多角度思維等方面的特點(diǎn)充分地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，并在豐富的項(xiàng)目活動(dòng)中增強(qiáng)了學(xué)生將編程理論和實(shí)際操作相結(jié)合的能力，進(jìn)一步提高了核心素養(yǎng)。基于此，本文就以“用選擇結(jié)構(gòu)做出判斷”一課為例（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“課例”），談一談項(xiàng)目化學(xué)習(xí)在初中編程教學(xué)中的具體實(shí)踐。二、初中編程教學(xué)的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)實(shí)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(cè)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(yǔ)句和使用方法。這一單元通過(guò)學(xué)習(xí)Python編程，重點(diǎn)探究如何用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維和能力，需要理論和實(shí)踐相結(jié)合。在本課知識(shí)性內(nèi)容的基礎(chǔ)上，結(jié)合時(shí)下的熱點(diǎn)話題垃圾分類(lèi)，設(shè)定了“用Python設(shè)計(jì)垃圾分類(lèi)程序”的項(xiàng)目主題，讓學(xué)生能學(xué)以致用，運(yùn)用選擇結(jié)構(gòu)解決生活中的實(shí)際問(wèn)題。1.巧設(shè)情境，確定項(xiàng)目。創(chuàng)建真實(shí)的情境是項(xiàng)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(wèn)題，開(kāi)展多學(xué)科、跨領(lǐng)域的實(shí)踐探究活動(dòng)，既符合中學(xué)生的年齡特點(diǎn)和興趣，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知熱情，又能讓學(xué)生更好地理解知識(shí)與情境之間的關(guān)系，有利于學(xué)生知識(shí)技能的建構(gòu)和在實(shí)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(dòng)性問(wèn)題；②情境需要結(jié)合學(xué)生的生活實(shí)際，結(jié)合學(xué)生已有的認(rèn)知水平。例如，在本項(xiàng)目中，課前教師先錄制了一段“垃圾分類(lèi)知多少”的校園采訪，隨機(jī)調(diào)查學(xué)生關(guān)于垃圾分類(lèi)知識(shí)的積累，調(diào)查顯示大部分同學(xué)有一定的垃圾分類(lèi)知識(shí)，但很難做到全部正確分類(lèi)。在課堂上教師首先播放了這一段視頻，然后提出問(wèn)題：生活中我們常會(huì)出現(xiàn)不清楚垃圾類(lèi)別的問(wèn)題，怎樣可以準(zhǔn)確地對(duì)垃圾分類(lèi)？學(xué)生的回答很多，如加強(qiáng)宣傳教育、在包裝上標(biāo)明垃圾種類(lèi)等，只要是合理的答案都應(yīng)給予肯定，并請(qǐng)學(xué)生進(jìn)一步思考：是否可以運(yùn)用所學(xué)，設(shè)計(jì)出一個(gè)指導(dǎo)垃圾分類(lèi)的程序？這樣，就引出了本節(jié)課的項(xiàng)目主題——用Python設(shè)計(jì)垃圾分類(lèi)程序。2.啟發(fā)思考，分析項(xiàng)目。由于每個(gè)學(xué)生在學(xué)習(xí)能力、認(rèn)知水平、興趣性格等方面存在差異，他們對(duì)項(xiàng)目主題的理解也不盡相同，且編程對(duì)于初中學(xué)生來(lái)說(shuō)仍有較大的難度，僅依靠學(xué)生的獨(dú)立思考很難解決問(wèn)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(wèn)題，分析項(xiàng)目，將一個(gè)完整的大項(xiàng)目分解成若干個(gè)層層遞進(jìn)的小項(xiàng)目、小問(wèn)題，讓學(xué)生由易到難，逐步分析解決問(wèn)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(zhǎng)處。如在本課中，拋出項(xiàng)目主題后，學(xué)生還十分茫然，此時(shí)教師先引導(dǎo)學(xué)生思考：生活中我們是怎么對(duì)垃圾進(jìn)行分類(lèi)的？垃圾分類(lèi)有什么標(biāo)準(zhǔn)？由于大多數(shù)學(xué)生已具備一定的垃圾分類(lèi)知識(shí)，他們能歸納出“根據(jù)垃圾的特點(diǎn)進(jìn)行判斷”的本質(zhì)，并類(lèi)推出程序的分類(lèi)過(guò)程，抽象出分類(lèi)模型。接著展示以可回收垃圾分類(lèi)為例的流程圖，讓學(xué)生能夠從用自然語(yǔ)言描述分類(lèi)過(guò)程，轉(zhuǎn)化為用流程圖描述解決該問(wèn)題的算法，順勢(shì)引出選擇結(jié)構(gòu)的概念。接著教師設(shè)計(jì)了一個(gè)“大家來(lái)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(gè)單分支分類(lèi)程序，其中一個(gè)程序是正確的，另一個(gè)程序中故意設(shè)置了幾處錯(cuò)誤。借助導(dǎo)學(xué)小助手，協(xié)同小組合作，學(xué)生通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)并修改錯(cuò)誤，在觀察探究中學(xué)習(xí)運(yùn)算符和縮進(jìn)格式，掌握基本的if語(yǔ)句的使用。隨后教師進(jìn)行小結(jié)，強(qiáng)調(diào)程序編寫(xiě)中代碼的拼寫(xiě)和格式的重要性，并為學(xué)生講解if語(yǔ)句的基本使用方法，使學(xué)生能進(jìn)一步將流程圖和代碼相對(duì)應(yīng)，為之后的實(shí)踐活動(dòng)提供學(xué)習(xí)支架。3.自主協(xié)作，實(shí)施項(xiàng)目。項(xiàng)目的實(shí)施是項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的中心環(huán)節(jié)，是解決重點(diǎn)、突破難點(diǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)以學(xué)生為主體，在實(shí)施環(huán)節(jié)，教師要改變以往全盤(pán)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(shí)和技能，進(jìn)而解決問(wèn)題。同時(shí)，教師也要為學(xué)生適時(shí)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(shí)踐活動(dòng)。在本課例中，項(xiàng)目實(shí)施階段設(shè)計(jì)了兩個(gè)實(shí)踐探究活動(dòng)，層層遞進(jìn)地實(shí)現(xiàn)了垃圾分類(lèi)程序的設(shè)計(jì)。教師先提出問(wèn)題：在可回收垃圾的分類(lèi)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(shí)現(xiàn)輸出？提出改進(jìn)分類(lèi)程序的需要，自然過(guò)渡到第一個(gè)實(shí)踐活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生自主探究雙分支結(jié)構(gòu)，使用if…else語(yǔ)句完成垃圾二分類(lèi)程序。接著活動(dòng)探究二在活動(dòng)一的基礎(chǔ)上，要求進(jìn)一步補(bǔ)充、完善程序，設(shè)計(jì)出符合本地需要的垃圾四分類(lèi)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(lèi)）。這個(gè)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(xiàng)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(yǔ)句的基本結(jié)構(gòu)和使用方法，完成最終的垃圾分類(lèi)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(xiàng)目。每個(gè)探究活動(dòng)都為學(xué)生提供了程序的半成品，學(xué)生可以通過(guò)填空的方式分析、補(bǔ)全核心代碼，既降低了編寫(xiě)程序的難度，又能使學(xué)生掌握關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，體會(huì)程序設(shè)計(jì)的樂(lè)趣和意義。在代碼補(bǔ)充完成后，學(xué)生還需要根據(jù)運(yùn)行情況，及時(shí)調(diào)試程序。學(xué)生在補(bǔ)充代碼、調(diào)試程序、解決問(wèn)題的過(guò)程中，逐步發(fā)展計(jì)算思維，提高利用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。4.交流評(píng)價(jià)，展示項(xiàng)目。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)最終會(huì)產(chǎn)生公開(kāi)的項(xiàng)目成果，并在群體中進(jìn)行交流。在公開(kāi)的成果展示中，各小組交流在實(shí)踐過(guò)程中遇到的問(wèn)題、解決方案及收獲。項(xiàng)目作品的展示不僅讓學(xué)生的學(xué)習(xí)更有動(dòng)力，獲得成就感，還能促使學(xué)生回顧自己的項(xiàng)目歷程，進(jìn)行反思。對(duì)照他人的成果，學(xué)生可能會(huì)再次發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)自己的作品進(jìn)行補(bǔ)充完善。對(duì)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)除了總結(jié)性的成果評(píng)價(jià)，還應(yīng)有過(guò)程性評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)內(nèi)容可以包含學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、項(xiàng)目的參與度、知識(shí)掌握度、小組合作情況、項(xiàng)目作品等等，通過(guò)學(xué)生自評(píng)互評(píng)，教師點(diǎn)評(píng)相結(jié)合的方式多方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中的評(píng)價(jià)是多元且豐富的，多元主體的參與以及總結(jié)性和過(guò)程性相結(jié)合的評(píng)價(jià)策略能更客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生的表現(xiàn)，促使學(xué)生反思自己的學(xué)習(xí)過(guò)程，鼓勵(lì)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(xiàng)目后，先在自己的項(xiàng)目小組內(nèi)演示交流程序，接著組內(nèi)試開(kāi)展情境模擬，組員分工配合模擬程序的實(shí)際應(yīng)用。組內(nèi)交流過(guò)后，小組可以在班級(jí)內(nèi)演示程序并配合解說(shuō)，在公開(kāi)的成果展示中獲得積極的情感體驗(yàn)。其他小組可以提出意見(jiàn)和交流評(píng)價(jià)，然后學(xué)生登錄智慧教育平臺(tái)上傳本課項(xiàng)目作品，并填寫(xiě)《項(xiàng)目學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)表》，對(duì)本節(jié)課上自己和組員的表現(xiàn)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線評(píng)價(jià)。學(xué)生對(duì)自己和同伴的實(shí)踐過(guò)程和項(xiàng)目成果的評(píng)價(jià)，也能提高學(xué)生的反思能力。5.遷移拓展，總結(jié)項(xiàng)目。在項(xiàng)目的總結(jié)階段，學(xué)生通過(guò)總結(jié)、歸納，借助思維導(dǎo)圖等工具梳理本課知識(shí)框架，將本課所學(xué)建構(gòu)到自己的知識(shí)體系中，為后續(xù)的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)積累有效的經(jīng)驗(yàn)，從總結(jié)反思中獲得進(jìn)步。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的真實(shí)性要求解決問(wèn)題的思路和方法在現(xiàn)實(shí)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(gè)項(xiàng)目的過(guò)程，如本項(xiàng)目的問(wèn)題、內(nèi)容、成果與收獲、不足之處與優(yōu)化的措施，并將本項(xiàng)目的知識(shí)延伸到生活的其他問(wèn)題中去，發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維，提升利用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)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(shí)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(wèn)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(jiàn)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(chē)也是選擇，學(xué)生們討論過(guò)后，教師提出一個(gè)生活實(shí)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(lì)學(xué)有余力的學(xué)生在課后繼續(xù)探討完成。三、項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的編程教學(xué)實(shí)踐反思首先，項(xiàng)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(jìn)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(xiàng)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(xiàng)目小組，以4-6人為宜，根據(jù)能力的高低對(duì)學(xué)生進(jìn)行合適的搭配，并協(xié)助學(xué)生選出小組長(zhǎng)，由小組長(zhǎng)統(tǒng)籌組內(nèi)工作。在實(shí)施項(xiàng)目的過(guò)程中，由組長(zhǎng)負(fù)責(zé)安排組內(nèi)的分工并督促每位組員積極地參與到項(xiàng)目中，充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)，培養(yǎng)合作意識(shí)，讓每個(gè)學(xué)生都能有參與感、獲得感。其次，項(xiàng)目化學(xué)習(xí)非常注重高階認(rèn)知策略和低階認(rèn)知策略的整合。如果在學(xué)習(xí)過(guò)程中全部使用低階認(rèn)知策略，那么學(xué)生的學(xué)習(xí)就會(huì)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(rèn)知策略而缺少低階認(rèn)知策略，那么沒(méi)有大量基礎(chǔ)知識(shí)和技能支撐的學(xué)習(xí)就仿若空中樓閣，項(xiàng)目化學(xué)習(xí)也無(wú)法深入。為此，在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)注重低階認(rèn)知策略和高階認(rèn)知策略的搭配。本課例中的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)主要使用的是問(wèn)題解決的高階認(rèn)知策略。從發(fā)現(xiàn)問(wèn)題開(kāi)始，然后分析問(wèn)題，學(xué)習(xí)相關(guān)的知識(shí)，共同討論、設(shè)計(jì)解決方案，最后在不斷的測(cè)試中解決問(wèn)題，學(xué)生在此過(guò)程中既用到了記憶、理解、比較、分析等低階認(rèn)知策略，又促進(jìn)了問(wèn)題解決的高階認(rèn)知形成，在此過(guò)程中整合低階認(rèn)知和高階認(rèn)知策略，提升多種認(rèn)知能力。此外，項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)對(duì)教師來(lái)說(shuō)意味著新的挑戰(zhàn)。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)超越了傳統(tǒng)學(xué)科教學(xué)中對(duì)零散知識(shí)點(diǎn)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(shí)之間的關(guān)聯(lián)和應(yīng)用，進(jìn)行靈活的判斷。真實(shí)的情境中包含的問(wèn)題往往較為復(fù)雜，除了本學(xué)科的知識(shí)外，還會(huì)涉及到其他學(xué)科的內(nèi)容。比如在本課的“設(shè)計(jì)垃圾分類(lèi)程序”中，涉及到垃圾分類(lèi)的知識(shí)，屬于環(huán)境教育的內(nèi)容，而最終的項(xiàng)目成果實(shí)際也體現(xiàn)了多個(gè)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(jì)項(xiàng)目情境，建立起知識(shí)與真實(shí)生活、多種情境的聯(lián)系，具備跨學(xué)科的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)能力，并不斷豐富、拓寬自