牛靜 周娟

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準（2017年版）》教學(xué)實施建議中提出：“教師在教學(xué)中要緊緊圍繞學(xué)科核心素養(yǎng)，凸顯‘學(xué)主教從、以學(xué)定教、先學(xué)后教的專業(yè)路徑，把項目整合于課堂教學(xué)中，重構(gòu)教學(xué)組織方式，創(chuàng)設(shè)有利于學(xué)生開展項目學(xué)習(xí)的數(shù)字化環(huán)境、資源和條件，引導(dǎo)學(xué)生在數(shù)字化學(xué)習(xí)的過程中，領(lǐng)悟數(shù)字化環(huán)境對個人發(fā)展的影響，養(yǎng)成終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣?！盵1]

信息技術(shù)學(xué)科為什么要以“項目學(xué)習(xí)”為主要學(xué)習(xí)方式？教師把項目整合于課堂教學(xué)中，通過基于項目的學(xué)習(xí)，學(xué)生親自動手實踐獲得技能，親歷運用學(xué)科思維方式方法解決問題的過程，親身體會學(xué)科典型方法與策略，有效實現(xiàn)計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新等能力的提升。

本文以“制作BMI計算器”為例，結(jié)合項目學(xué)習(xí)的關(guān)鍵要素分析微項目在高中信息技術(shù)課堂中的應(yīng)用，以項目學(xué)習(xí)推進信息技術(shù)新課程的實施，促進學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

“制作BMI計算器”微項目的設(shè)計依據(jù)

1.微項目定義

“根據(jù)課程大綱的要求，把去情境的知識情境化、項目化，緊密結(jié)合核心知識點設(shè)計真實情境的微型項目，項目學(xué)習(xí)活動能夠在一兩個課時的時間內(nèi)完成，從而促進學(xué)生知識的建構(gòu)，提高解決問題的能力?！盵2]

選擇結(jié)構(gòu)和順序結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的三種基本結(jié)構(gòu)，選擇結(jié)構(gòu)解決問題需要對給定的條件進行分析、比較和判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果采取不同的操作，對初學(xué)者來說具有一定難度，不適合采用大項目、多個知識點一起探究學(xué)習(xí)，適宜以微項目的形式進行學(xué)習(xí)。

2.項目學(xué)習(xí)的關(guān)鍵要素

從不同角度分析，項目學(xué)習(xí)所蘊含的要素不同。從實施的角度分析，項目學(xué)習(xí)包括學(xué)習(xí)情境、問題驅(qū)動、探究行動、學(xué)習(xí)社區(qū)、項目成果五個要素，只有具備這五個要素，項目學(xué)習(xí)才有可能順利、有效實施。[3]

“制作BMI計算器”微項目介紹

1.對應(yīng)課程標(biāo)準要求

“制作BMI計算器”項目屬于必修課程模塊1“數(shù)據(jù)與計算”中“算法與程序?qū)崿F(xiàn)”的內(nèi)容，課程標(biāo)準中對相關(guān)內(nèi)容要求為：“1.6從生活實例出發(fā)，概述算法的概念與特征，運用恰當(dāng)?shù)拿枋龇椒ê涂刂平Y(jié)構(gòu)表示簡單算法。1.7掌握一種程序設(shè)計語言的基本知識，使用程序設(shè)計語言實現(xiàn)簡單算法。通過解決實際問題，體驗程序設(shè)計的基本流程，感受算法的效率，掌握程序調(diào)試與運行的方法?！盵4]

2.項目教學(xué)目標(biāo)

學(xué)生已經(jīng)知道流程圖常用符號的含義，能用流程圖描述順序結(jié)構(gòu)算法，能實現(xiàn)簡單的順序結(jié)構(gòu)程序。根據(jù)課程標(biāo)準要求和學(xué)生情況，本項目的教學(xué)目標(biāo)設(shè)定為：①認識選擇結(jié)構(gòu)，了解其特點及適用情況;②理解選擇結(jié)構(gòu)的執(zhí)行過程;③學(xué)會利用流程圖設(shè)計選擇結(jié)構(gòu)問題的算法;④學(xué)會使用Python語言中的if語句解決實際問題;⑤體驗解決選擇結(jié)構(gòu)問題的全過程，體會編程解決選擇類問題的方法。

3.項目概述

國家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準中，根據(jù)BMI值的范圍可以分為低體重、正常、超重、肥胖四類。從小學(xué)一年級到大學(xué)各年級有不同的標(biāo)準，男生、女生也有差異。學(xué)生知道自己的身高、體重，根據(jù)公式計算才能得出BMI指數(shù)，即使算出BMI指數(shù)也需要查閱標(biāo)準才能知道所對應(yīng)的類別。

在學(xué)習(xí)選擇結(jié)構(gòu)時，傳統(tǒng)的方式是教師結(jié)合實例講解語句的格式、功能，學(xué)生進行應(yīng)用練習(xí)，實例通常人為地去除了許多復(fù)雜因素，如常見的BMI計算器不考慮年級和性別。本項目中，學(xué)生首先通過分析得出順序結(jié)構(gòu)不能實現(xiàn)對性別及相應(yīng)BMI分類的判斷，引出選擇類問題。學(xué)生4人一組進行討論，舉出生活中的實例，在教師驅(qū)動性問題的啟發(fā)下，共同總結(jié)歸納出：解決選擇類問題的關(guān)鍵是首先明確判定條件，然后根據(jù)條件成立與否執(zhí)行不同的操作，判定條件可能是一個或多個。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生分組討論出“BMI計算器”要對性別和BMI值進行判斷，細化為性別和4種BMI值分類標(biāo)準共5個判定條件，通過教師提供的輔助學(xué)習(xí)網(wǎng)站，學(xué)生對單、雙分支選擇結(jié)構(gòu)進行探究學(xué)習(xí)，結(jié)合繪制的流程圖，交流雙分支選擇結(jié)構(gòu)對性別進行判斷并根據(jù)判斷結(jié)果執(zhí)行的過程。在判定了性別的基礎(chǔ)上，學(xué)生分組探究選擇結(jié)構(gòu)的綜合應(yīng)用，通過不同的算法實現(xiàn)BMI計算器，展示交流，評估不同算法的效率，選出最優(yōu)的算法。最后通過if語句實現(xiàn)算法，運行程序進行調(diào)試，完成了能根據(jù)輸入的性別按照相應(yīng)標(biāo)準判斷并輸出所屬分類的、更符合實際需求的“BMI計算器”，達成項目教學(xué)目標(biāo)。本項目用兩課時完成。

“制作BMI計算器”微項目分析

1.學(xué)習(xí)情境

基于項目的學(xué)習(xí)強調(diào)要讓學(xué)生去解決一個真實或者虛擬真實的問題，以此來鍛煉現(xiàn)實生活中需要用到的解決問題的技能，同時可實施、可操作性更強，相關(guān)情境類別可以是與學(xué)生的日常生活、學(xué)習(xí)活動直接相關(guān)的主題，也可以是人文、藝術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)主題，還可以是學(xué)生的興趣愛好、科技發(fā)展、社會現(xiàn)象等主題。

本項目以一個真實情境——“制作BMI計算器”引入主題，基于學(xué)生每年的體質(zhì)健康測試，貼近學(xué)生的生活，方便他們在生活中監(jiān)控自己的BMI指數(shù)及所屬分類，督促自己加強體育鍛煉，同時將選擇結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)與項目融合，實現(xiàn)學(xué)科知識的掌握與學(xué)科能力的培養(yǎng)。

2.問題驅(qū)動

“基于項目的學(xué)習(xí)是學(xué)生在教師引導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)問題，以解決問題為導(dǎo)向開展方案設(shè)計、新知學(xué)習(xí)、實踐探索，具有創(chuàng)新特質(zhì)的學(xué)習(xí)活動?！盵5]問題的復(fù)雜度要能夠撐起探究活動，本項目的關(guān)鍵性驅(qū)動問題有3個：

①如果你是用戶，使用這款“BMI計算器”，你希望得到什么樣的結(jié)果？如何得到確定的分類？

以終為始，學(xué)生首先需要明確任務(wù)目的是什么，明確要計算機做什么，輸出什么結(jié)果，引出選擇類問題。

②生活中的選擇類問題都有哪些？如何決定怎么選擇？

在現(xiàn)實生活中，需要進行判斷和選擇的情況很多，讓學(xué)生說一說生活中都有哪些選擇類問題。學(xué)生的回答通常首先聚焦在可選擇的不同方案上，而忽略選擇不同方案的前提條件，也就是判定的條件，結(jié)合實例通過“如何決定選擇某個方案？”這樣的問題，引發(fā)學(xué)生思考解決選擇類問題的關(guān)鍵是明確判定條件，通過問題結(jié)合實例引出判定條件可以是一個或者多個。

③同學(xué)們使用了不同的算法對BMI值進行判定得出分類，哪個更好？為什么？

同一個問題可以有不同的算法，明確不同的算法可能執(zhí)行效率不同，結(jié)合流程圖分析執(zhí)行過程，討論、評估不同算法的效率，強調(diào)算法的優(yōu)化對于程序，特別是復(fù)雜程序的重要性，培養(yǎng)學(xué)生對解決問題的過程與方法進行評價和反思的習(xí)慣。

3.探究行動

探究活動1：生活中的選擇類問題——確定、分析問題

驅(qū)動問題：生活中的選擇類問題都有哪些？如何決定怎么選擇？

通過師生共同分析，明確了3個問題：①選擇類問題首先要確定判定條件。②判定條件可以是一個或多個，多個判定條件可能是針對同一個判斷對象，也可能是針對不同判斷對象。③根據(jù)判定條件成立與否選擇不同的操作。

選擇結(jié)構(gòu)的重點是分析條件的構(gòu)成，條件用于“判斷”，決定執(zhí)行方向。通過驅(qū)動性問題帶動學(xué)生思考，在這樣的探究過程中，將生活中選擇類問題的判定條件進行分析、歸納（如圖1），一是為實現(xiàn)后續(xù)項目活動做鋪墊，二是使學(xué)生開始抽象并建立選擇結(jié)構(gòu)的模型，初步實現(xiàn)計算思維能力的培養(yǎng)。

探究活動2：分析討論“BMI計算器”的判定條件及條件的劃分與執(zhí)行

在探究活動1的基礎(chǔ)上，學(xué)生分組討論出“BMI計算器”的判定條件——性別和4種BMI值分類標(biāo)準，在判定性別的基礎(chǔ)上再根據(jù)4種BMI值分類標(biāo)準進行判定，4種分類標(biāo)準判定的都是BMI值，即判定條件針對的是同一個對象，為后續(xù)應(yīng)用多分支選擇結(jié)構(gòu)做鋪墊。

探究活動3：實現(xiàn)性別的判定——設(shè)計算法

根據(jù)輔助學(xué)習(xí)網(wǎng)站上提供的選擇結(jié)構(gòu)3種形式——單分支、雙分支、多分支的相關(guān)知識及簡單范例，學(xué)生分組探究，分析選擇結(jié)構(gòu)3種形式的執(zhí)行過程，繪制流程圖解決對性別的判定，小組展示交流，明確單、雙分支選擇結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，教師從算法的合理性、相對完整性以及方案優(yōu)化或改進的可能性提出建議。

探究活動4：實現(xiàn)4種BMI值分類標(biāo)準的判定——設(shè)計算法

在解決4種BMI值分類的判定前，學(xué)生首先需要明確：這是在判定性別的基礎(chǔ)上，體現(xiàn)了選擇結(jié)構(gòu)的綜合應(yīng)用。鼓勵學(xué)生利用流程圖設(shè)計不同的算法，可以用4個單分支選擇結(jié)構(gòu)順序執(zhí)行實現(xiàn)，也可以用多分支選擇結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，展示不同的算法，交流不同算法的執(zhí)行流程，比較、評估不同算法的效率，得出用多分支選擇結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的算法效率更高，最后，歸納出應(yīng)用選擇結(jié)構(gòu)解決問題的分析圖（如上頁圖2）。

探究活動5：實現(xiàn)BMI計算器功能——編程并調(diào)試

模仿輔助學(xué)習(xí)網(wǎng)站上的語句格式和范例，編寫B(tài)MI計算器的程序代碼。選擇結(jié)構(gòu)的程序代碼不是教學(xué)重點，但是對于學(xué)生來說，語句的格式、語句之間的縮進關(guān)系、條件表達式等知識點也有一定難度，需要小組成員協(xié)商合作，也需要教師的輔導(dǎo)，在“嘗試—驗證—修正”的試錯過程中，學(xué)會使用if語句實現(xiàn)選擇結(jié)構(gòu)，體驗解決選擇結(jié)構(gòu)實際問題的全過程。

探究過程中，教師創(chuàng)造條件和機會，搭建數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，提供學(xué)習(xí)資源，通過問題引導(dǎo)學(xué)生把生活中相對復(fù)雜的選擇類問題進行分析歸納，找出解決問題的核心思路和算法，并編程實現(xiàn)，學(xué)生在探究的過程中實現(xiàn)知識的構(gòu)建，在思考、討論、協(xié)作的過程中解決實際問題，學(xué)科核心素養(yǎng)計算思維能力和數(shù)字化學(xué)習(xí)能力得到發(fā)展。

4.學(xué)習(xí)社區(qū)

項目學(xué)習(xí)強調(diào)學(xué)習(xí)活動中的合作，從問題的發(fā)現(xiàn)、問題的提出，到方案的制訂、新知學(xué)習(xí)，再到最終問題的解決，應(yīng)是在教師驅(qū)動問題引導(dǎo)下，學(xué)習(xí)資源支撐下，學(xué)生通過合作自主探究完成，學(xué)習(xí)社區(qū)是實現(xiàn)項目學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和保障。

本項目中師生共同歸納生活中的選擇類問題及應(yīng)用，學(xué)生利用教師搭建好的數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺，分組完成BMI計算器算法的設(shè)計及程序的實現(xiàn)，組間討論評估不同算法的效率，體現(xiàn)了學(xué)習(xí)社區(qū)中師生間的相互合作以及生生間交流、質(zhì)疑、協(xié)作的關(guān)系。

5.項目成果

項目學(xué)習(xí)的目的是解決學(xué)生在現(xiàn)實生活中所遇到的不同類型的問題與困難，所以注重行動和實驗，注重過程和結(jié)果，項目成果通常是以演示文稿、視頻、動畫、程序、APP等信息技術(shù)作品為主，不僅闡述選擇探究主題的原因，呈現(xiàn)所學(xué)知識、技能，而且反思、分享實施的過程以及從項目中學(xué)到了什么。

本項目的中間成果為小組合作繪制的BMI計算器的流程圖，最終成果不僅包括BMI計算器程序，也包括師生歸納出的應(yīng)用選擇結(jié)構(gòu)解決問題分析圖，從實際生活中的選擇類問題入手，拋開任何一種程序設(shè)計語言中實現(xiàn)選擇結(jié)構(gòu)具體的語句格式，把選擇類問題從條件的角度進行分類、歸納、抽象，學(xué)生遇到實際問題時可以從選擇結(jié)構(gòu)的3種基本形式中選取恰當(dāng)?shù)男问?，這是學(xué)生解決選擇類問題的難點，也是關(guān)鍵。在成果的課堂展示和交流評價過程中，學(xué)生思考算法及程序在應(yīng)用過程中的優(yōu)勢與不足、用途與局限，養(yǎng)成對算法及程序主動質(zhì)疑、評價并優(yōu)化的能力。

無論項目大小，必須具備真實情境、問題驅(qū)動、探究行動、學(xué)習(xí)社區(qū)、項目成果這五個要素，學(xué)習(xí)才能真正發(fā)生。信息技術(shù)學(xué)科采用基于項目的學(xué)習(xí)方式，不僅可以讓學(xué)生實現(xiàn)構(gòu)建知識、能力提升、思維發(fā)展，實現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，更重要的是讓學(xué)生未來可以利用所學(xué)面對并解決真實世界的復(fù)雜問題。

參考文獻：

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[4]中華人民共和國教育部.普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準[M].北京：人民教育出版社，2017：13.

[5]中華人民共和國教育部.普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準[M].北京：人民教育出版社，2017：45.