敖培

摘 要：基于新課標(biāo)要求，以計(jì)算思維學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)為目標(biāo)，在整合教材分支結(jié)構(gòu)單元教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了5課時(shí)的“智能運(yùn)動(dòng)提醒系統(tǒng)開發(fā)”項(xiàng)目。通過項(xiàng)目的實(shí)施，探索利用開源硬件讓項(xiàng)目情境更真實(shí)和前置知識(shí)探究更科學(xué)的方法，吸收傳統(tǒng)講授式課堂教學(xué)優(yōu)勢(shì)和設(shè)置問題鏈的方式，落實(shí)系統(tǒng)化知識(shí)的路徑，以及不良結(jié)構(gòu)知識(shí)的處理策略。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目化學(xué)習(xí);單元教學(xué);項(xiàng)目與知識(shí)融合

一、項(xiàng)目學(xué)習(xí)主題的選取

根據(jù)各種影響因素確定科學(xué)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃是一個(gè)真實(shí)情境下的復(fù)雜問題，很適合用計(jì)算思維來解決。本項(xiàng)目將主題確定為“智能運(yùn)動(dòng)提醒系統(tǒng)開發(fā)”，以“如何運(yùn)動(dòng)才健康”為項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)問題，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)制訂科學(xué)的運(yùn)動(dòng)方案，并根據(jù)運(yùn)動(dòng)方案運(yùn)用分支結(jié)構(gòu)的知識(shí)利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)智能化、個(gè)性化的運(yùn)動(dòng)提醒。

二、項(xiàng)目學(xué)習(xí)內(nèi)容的界定

本項(xiàng)目從教學(xué)內(nèi)容的教師可駕馭性和學(xué)生可理解性兩方面綜合考慮，確定單元教學(xué)內(nèi)容主要為分支結(jié)構(gòu)，選自華東師范大學(xué)出版社的《高中信息科技（第二冊(cè)）（試用本）》教材分支結(jié)構(gòu)內(nèi)容。在經(jīng)歷本項(xiàng)目實(shí)踐后，期望學(xué)生能夠獲得結(jié)構(gòu)化的分支結(jié)構(gòu)知識(shí)。

三、項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)的確定

依據(jù)新課標(biāo)確定項(xiàng)目學(xué)習(xí)的目標(biāo)：

1.通過對(duì)“根據(jù)濕度給出科學(xué)運(yùn)動(dòng)提醒”問題的探究，能夠描述分支結(jié)構(gòu)的概念、特點(diǎn)、分類、適用情況和執(zhí)行過程，熟練繪制規(guī)范的分支結(jié)構(gòu)算法流程圖。

2.通過對(duì)“根據(jù)BMI指數(shù)給出健康狀況”和“根據(jù)PM2.5給出科學(xué)運(yùn)動(dòng)提醒”問題的探究，學(xué)會(huì)正確設(shè)置分支判斷條件，能夠使用分支結(jié)構(gòu)解決簡單應(yīng)用問題。

3.進(jìn)一步理解分支結(jié)構(gòu)的執(zhí)行過程，體驗(yàn)利用數(shù)學(xué)模型呈現(xiàn)分析結(jié)果的方法，能夠使用分支結(jié)構(gòu)和分支結(jié)構(gòu)嵌套解決“根據(jù)PM2.5和時(shí)間進(jìn)行科學(xué)運(yùn)動(dòng)提醒”的復(fù)雜問題。

四、項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)的規(guī)劃

本項(xiàng)目通過引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維利用分支結(jié)構(gòu)知識(shí)完成“根據(jù)濕度給出科學(xué)運(yùn)動(dòng)提醒”“根據(jù)BMI指數(shù)給出健康狀況”“根據(jù)PM2.5給出科學(xué)運(yùn)動(dòng)提醒”、對(duì)“根據(jù)PM2.5和時(shí)間進(jìn)行科學(xué)運(yùn)動(dòng)提醒”等問題的探究活動(dòng)，在深刻體會(huì)學(xué)科思想的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地形成個(gè)性化的科學(xué)運(yùn)動(dòng)方案和智能運(yùn)動(dòng)提醒系統(tǒng)。

五、如何讓項(xiàng)目情境更真實(shí)、更科學(xué)

1.課前導(dǎo)入

本項(xiàng)目采用基于開源硬件Arduino和傳感器演示實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入方式。由于學(xué)生在以往的生活中對(duì)開源硬件接觸較少，加上測量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示的真切體驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)整個(gè)導(dǎo)入環(huán)節(jié)的專注程度倍增，提升了整個(gè)項(xiàng)目的真實(shí)性和實(shí)用性，真正激發(fā)了學(xué)生繼續(xù)探究的欲望，讓學(xué)生對(duì)后續(xù)所學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生意義感和價(jià)值感，充分開啟學(xué)生的自我學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

2.課外探究

本項(xiàng)目的課外探究任務(wù)希望學(xué)生能夠根據(jù)項(xiàng)目主題的需要，獲取有效信息，加工整理信息，形成自己對(duì)“如何運(yùn)動(dòng)才健康”的觀點(diǎn)，進(jìn)而了解項(xiàng)目的背景。以往在布置探究任務(wù)時(shí)，探究主題常常較寬泛，導(dǎo)致學(xué)生搜索的盲目性，探究結(jié)果無法聚焦到教師預(yù)設(shè)。在這個(gè)過程中，教師需要提供方法支撐，告訴學(xué)生像中國知網(wǎng)、體育與運(yùn)動(dòng)健康專家這樣的信息來源是較為可靠的。教師也需要提供明確的探究方向，引導(dǎo)學(xué)生將復(fù)雜的真實(shí)問題進(jìn)行科學(xué)的分解和簡化，進(jìn)行有效學(xué)習(xí)。

六、系統(tǒng)性知識(shí)如何落實(shí)

1.分支結(jié)構(gòu)的概念、流程圖和執(zhí)行過程教學(xué)實(shí)施

對(duì)于新授課中分支結(jié)構(gòu)的概念、流程圖繪制和執(zhí)行過程是系統(tǒng)化的知識(shí)，可以吸收傳統(tǒng)“高結(jié)構(gòu)/高控制”講授式課堂教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，從知識(shí)的確定性和普遍性出發(fā)，精準(zhǔn)、精細(xì)地引導(dǎo)學(xué)生，避免學(xué)生無意義地試錯(cuò)。這種課堂教學(xué)模式對(duì)以知識(shí)點(diǎn)為基礎(chǔ)學(xué)習(xí)元素的預(yù)設(shè)教學(xué)目標(biāo)是最有效的，可以在單位教學(xué)時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生對(duì)系統(tǒng)化知識(shí)形成快速的記憶與理解，在此基礎(chǔ)上讓學(xué)生快速聚焦于下一步對(duì)真實(shí)問題的解決。

2.分支結(jié)構(gòu)分類教學(xué)實(shí)施

對(duì)于分支結(jié)構(gòu)分類的知識(shí)，這里采用的是“高結(jié)構(gòu)/低控制”課堂教學(xué)模式，通過真實(shí)問題的解決，精心設(shè)計(jì)的問題鏈落實(shí)系統(tǒng)化的知識(shí)?；凇案鶕?jù)濕度給出科學(xué)運(yùn)動(dòng)”的解決拋出雙分支的概念，同時(shí)提出分支結(jié)構(gòu)判斷條件設(shè)置的思考問題，為單分支結(jié)構(gòu)的引出埋下了伏筆。在“求溫度絕對(duì)值”的探究互動(dòng)中，學(xué)生有了之前的經(jīng)驗(yàn)，選擇了不同的判斷條件，并自主探究出了單分支結(jié)構(gòu)。教師“高結(jié)構(gòu)”設(shè)計(jì)問題鏈和“低控制”課堂實(shí)施真正促進(jìn)了學(xué)生的有效學(xué)習(xí)。

七、如何處理結(jié)構(gòu)不良領(lǐng)域的知識(shí)

對(duì)“根據(jù)PM2.5和時(shí)間進(jìn)行科學(xué)運(yùn)動(dòng)提醒”這種結(jié)構(gòu)不良的問題，學(xué)生首先需要在理解問題的基礎(chǔ)上建立情境限制下的問題空間，然后從不同的角度搜尋可實(shí)施的解決方案，最后在評(píng)價(jià)方案有效性的基礎(chǔ)上優(yōu)化調(diào)整整個(gè)方案。探究過程中，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)綜合兩類情況進(jìn)行判斷時(shí)，分支較少的情況先判斷，可以減少判斷的次數(shù)，提高算法效率。同時(shí)，學(xué)生也會(huì)發(fā)現(xiàn)分支嵌套的實(shí)現(xiàn)。隨著嵌套層數(shù)的增加，容易出現(xiàn)無法區(qū)分嵌套層次的問題，而分支串聯(lián)實(shí)現(xiàn)時(shí)層次是較為明顯的。而這些知識(shí)的發(fā)現(xiàn)是超越了教材本身的，是一種高級(jí)知識(shí)的獲得。

編輯 張俐麗