摘要:本文針對高中聽障學生的認知特點,結合高中信息技術課程標準,以“抗疫小游戲制作”項目實施為例,剖析了“程序設計基礎”在聾校高中信息技術教學中的有效實施方案,并結合實踐與反思,提出了聾校項目式教學中促進高中聽障學生計算思維發(fā)展的導學策略、支架搭建策略及有效評價策略。
關鍵詞:項目學習;計算思維;聽障學生
中圖分類號:G434 ?文獻標識碼:A ?論文編號:1674-2117(2022)13-0039-04
《普通高中信息技術課程標準(2017年版)》(以下簡稱“課標2017版”)提出“把握項目學習本質,以項目整合課堂教學”的課程實施建議,并將“學會運用計算思維識別和分析問題,抽象、建模與設計系統性解決方案”納入課程目標。這一目標與項目學習的“問題導向”特征相契合。
那么,在聾校高中的信息技術課堂中,如何有效地落實項目式學習,運用計算思維界定問題、抽象特征、形成方案并解決問題,從而達成課程目標并提升其學科核心素養(yǎng)呢?筆者在教學實踐中,依據高中聽障學生認知特點,開展了探索。
● 項目的設計與實施
1.項目緣起
計算思維在課標2017版中被界定為“個體運用計算機科學領域的思維方法,在形成問題解決方案的過程中產生的一系列思維活動”。而編程作為計算思維教育的有機組成部分之一,在課標2017版中其相應的內容要求被描述為“掌握一種程序設計語言的基本知識,使用程序設計語言實現簡單算法。通過解決實際問題,體驗程序的基本流程,感知算法的效率,掌握程序調試與運行的方法”。作為課標要求的具體體現,“程序設計基礎”在粵教版教材中被安排在《必修1-數據與計算》(2019版)第四單元。教材中選擇的編程語言是Python,在教學過程中需要落實的計算概念包括數據、運算符、表達式、函數、語法規(guī)則、程序的三種常用結構及其應用等;計算實踐則包括遞進與迭代、抽象與模塊化、測試與調試等。依據本單元的目標,筆者結合新冠疫情真實情境,針對高一聽障學生認知特點,設計了“抗疫小游戲——戴口罩”項目,旨在引導學生在親歷游戲創(chuàng)建的過程中落實和達成本單元計算思維培養(yǎng)目標。
2.項目分解與實施
游戲創(chuàng)建是發(fā)展素養(yǎng)的一種重要方法,可以提升信息素養(yǎng),同樣也可用于培養(yǎng)計算思維。同時,圖形化編程能夠將抽象的程序結果通過形象的方式直觀呈現出來,有助于聽障學生在觀察、感知和體驗的基礎上,實現化抽象為形象、借形象明抽象的認知突破。因此,游戲的開發(fā)平臺,筆者選擇了圖形化編程工具——WEEECODE。
游戲共分為五個場景,如下頁圖所示。玩家在指定時間內為不同角色戴上口罩則勝利,否則失敗。游戲本身不復雜,但對于抽象思維相對薄弱且編程零基礎的聽障學生來說,也是一項不小的挑戰(zhàn)。
在本項目實施中,筆者采取了融合策略,即借助流程圖分析游戲推進流程及相關場景構成,并以游戲推進為框架自然而不生硬地將項目分解為若干子項(如表1),重構教學內容與教學環(huán)節(jié)。學生通過逐步完成一系列與項目相關的任務,理解各個任務的功能和關聯性,加深對知識和技能的理解和運用,從而提升自己解決綜合性問題的能力。
本項目按游戲推進流程自上而下逐步分解子項,幫助學生掌握計算概念從高到低的四個思維層次水平(如表2)。
3.項目展示與評價
在本項目評價過程中,筆者采取了過程性評價與終結性評價相結合的方式。過程性評價側重對學生計算思維發(fā)展的評價,終結性評價側重于對學生作品的評價。通過課堂實時檢測、課堂觀察、導學案反饋、作業(yè)投票與作品分析等方法具體落實。
(1)過程性評價
通過課堂觀察筆者發(fā)現,從任務分解、算法分析、編程、調試到互測,每個環(huán)節(jié)學生都較為專注和投入,很自然地形成互幫互助,共同解決調試中的問題的氛圍。這個項目預設是6課時完成,實際推進中游戲場景因涉及關系較為復雜,學生在編程中出現的問題較多。當時已臨近期末考試,各科學業(yè)任務也較多,筆者一度擔心項目不能如期完成。令人意想不到的是,學生們居然很樂意放棄周末休息,毫無怨言地來校調試和修改程序。這或許就是順應學生能力與興趣的項目之魔力吧。
同時,筆者借助希沃白板、問卷星等技術設計課堂互動小游戲和檢測問卷,及時了解和把握學生對每節(jié)課知識點,特別是計算概念和計算實踐等知識與能力的掌握與發(fā)展情況,導學案也是引導學生鞏固每節(jié)課學習內容的有效工具。依據測試結果和導學案反饋會在下一節(jié)課適時調整課堂教學策略,切實保障項目學習中每個環(huán)節(jié)知識與技能的落實。
(2)終結性評價
本項目的產品是WEEECODE小游戲程序文檔,它是一組對象與事件的集合,可在WEEECODE環(huán)境下運行。終結性評價采取學生投票與教師作品分析相結合的方式。
筆者選擇希沃反饋器技術來支持學生作品的展示與投票,同時設計了評價表,從作品完整性、正確性、創(chuàng)新性三個維度對學生提供的29件作品做了細致分析。作品提交率100%,72.4%的作品各項配置完整無缺;89.7%的作品功能測試基本正確,62.1%的作品設置無誤且功能測試完全正確;86.2%的作品有一定的外觀創(chuàng)新和突破,且34.5%的作品有功能整改或添加;另有7%的作品存在較多的問題,評分低于60。進一步數據追溯,筆者發(fā)現,盡管大部分作品都有一定的外觀創(chuàng)新,但是這項得分最高的五位學生均來自美術班;而在功能創(chuàng)新方面,需要學生在充分理解代碼的前提下,對程序按需求做修改或增添。這對學生的計算思維有更高要求,而其中得分較高的三位學生均來自普通班。
● 項目實施反思
1.導學策略
如何有效引導聽障學生在項目式學習中落實知識體系的建構并促進計算思維發(fā)展?筆者認為具體的導學策略包括三方面。
(1)導基礎促探究
教師要能夠依據漸進性與循序性原則厘清并明確項目中蘊含的基礎知識與基本技能,它們是項目得以順利推進的基石。加強基礎引導有助于學生自主探究活動的順利開展,同時也有助于學生能夠借力扎實的基礎與豐富的經驗順利實現遷移。
(2)導問題促思考
項目式學習屬于問題解決學習,其根本目的是促進學生的深度學習。在項目式學習中依據情境將問題逐級分解并引導學生逐步解決是促進深度學習、培養(yǎng)高階思維的途徑。
(3)導關系促遷移
遷移是“一種學習對另一種學習的影響”。在項目學習中,引導學生厘清概念與概念、概念與事物、事物與事物間的關系,有助于學生順利地聯系起已有的知識經驗、認知結構、技能態(tài)度等,實現正遷移,從而更有效地解決探究情境中的新問題。
將上述策略有機組合并運用于聾校信息技術課堂的項目學習中,有助于聽障學生更全面、準確地獲取知識、習得技能、發(fā)展思維。
在本項目中,筆者選擇的創(chuàng)作平臺是WEEECODE,其中涉及舞臺、場景、背景、角色等基本概念,理解這些概念及其關系并掌握平臺的基本操作是學生后續(xù)能夠順利開展本項目系列探究活動的基礎。為此,筆者將上述學習內容專設1課時,并通過教師主導下的任務驅動式學習來具體落實。圍繞著學習目標,設計了“初識平臺”“創(chuàng)建啟動場景”“創(chuàng)建說明場景”三個具體任務,引導學生在游戲體驗的基礎上,分析了解游戲流程,感知體會場景構成,理解掌握相關概念;借助流程圖、學案與思維導圖等可視化學習工具指導學生在觀察、思考與填寫的基礎上逐步梳理出舞臺、場景、角色與背景的關系;通過任務逐級完成,引導學生進一步體會角色、背景與舞臺的關系,掌握角色與背景的添加方法,感知不同添加方法的區(qū)別與聯系。
隨著項目的推進,學生在自主完成啟動和說明場的建構后,會發(fā)現舞臺因角色堆疊而顯得較雜亂。此時教師拋出問題引導學生觀察、比較和思考:①啟動場景和說明場景分別包括了哪些背景和角色?(生據觀察描述)②希望點擊旗幟后看到的是哪些背景和角色?(啟動場景的)③實際看到了什么?(說明場景中角色和背景也出現了)④希望說明場景的角色什么時候出現呢?(按下空格鍵)通過層層設問,引導學生在觀察、思考與分析的基礎上,逐步感知有效控制場景切換的意義、作用與條件,為后續(xù)事件、事件源、激發(fā)條件等基本計算概念的學習奠定了認知基礎。
2.支架搭建策略
學習支架可讓學生經歷更為有經驗的學習者所經歷的思維過程,有助于學生對知識,特別是隱性知識的體悟與理解。學生通過內化支架可以獲得獨立完成任務的技能。在聾校信息技術課堂的項目學習中,有效的支架搭建可遵循以下原則。
(1)先導后探,由繁至簡
支架的實質在于借助支架的“導”服務于撤離支架的“探”。支架搭建的最終目的是引導學生借助支架發(fā)展思維、體悟知識、形成技能,并能夠在脫離支架后獨立完成項目和制作作品。因此,項目中支架的搭建需要遵循由繁至簡、逐步隱退的原則。如果說項目初期教師可依據學生認知特點與思維水平,通過設問、建議、向導、圖表等多種形式設計支架,引導和幫助學生更好地理解和掌握雙基并逐步形成和內化分析與解決問題的思維模式,那么,隨著項目的逐步推進,教師則需要漸進地撤離支架,放手讓學生學會脫離支架展開獨立探究。
例如,在本項目中,教師在指導學生完成第一個子項目時,重點運用思維導圖和流程圖幫助學生在分析與體驗游戲結構的基礎上理解舞臺、場景、角色與背景等概念的關系;在項目推進過程中則更多地運用導學案、表格和圖表引導學生感知和體會各項目分析的模式,比較不同事物或概念間的區(qū)別與聯系;而在游戲創(chuàng)建的尾聲時,教師則基本撤消了支架,放手由學生借助項目過程中積累的經驗和形成的模式獨立完成相關場景的創(chuàng)設與事件的設置。
(2)工具可視,抽象漸變
借助視覺獲取信息是聽障學生的特點,同時,聽障學生的抽象思維相對薄弱且遺忘率較高。因此,選擇可視化的支架工具,并借助循序漸進的學案逐步引導聽障學生鞏固與消化當堂習得并實現思維由形象到抽象的提升是聾校項目學習中支架搭建需遵循的另一原則。結合信息技術學科特點,可視化的支架工具一般包括圖表、表格、流程圖、思維導圖、導學案。結合不同項目情境,通過這些可視化支架工具的組合運用,可以引導學生學會運用簡潔、直觀的方式分析和比較信息,及時展示和呈現學生的動態(tài)思維成果,有效地實現內隱思維恰當外顯,有助于教師及時發(fā)現、展示和解決學生思維過程中的亮點與堵點。
例如,“事件、事件源、激發(fā)條件”是本項目中基本的計算概念,也是順利落實本項目編程的基礎。游戲各場景的對象(角色和背景)都會涉及相關事件與激發(fā)條件的設置與選擇。筆者在引出這些概念后,會進一步引導學生在有序觀察的基礎上,借助表格開展思考并完善導學案中的表格填空,通過觀察、思考與分析幫助學生逐步理解概念及其相互關系,引導學生有效地突破認知難點。
3.信息技術學科項目學習的有效評價
項目學習評價對項目實施各個環(huán)節(jié)起到診斷、激勵和促進的作用,并有助于后繼其他項目的有效開展。而對于“學習結果”的評價則需要結合不同學科,依據相應的課程標準具體分析。評價可采取過程性評價與終結性評價相結合、質性評價與量化評價相結合的方式。
聾校信息技術學科項目評價的重要依據之一是課標2017版。本項目是一個編程實踐項目,學習結果的評價更側重于學生計算思維的評價。筆者在本項目中重點運用了課堂觀察、知識點在線檢測及作品評價等方式實施了相應的定性與定量的評價。評價能夠在一定程度上反映出不同層次聽障學生計算思維發(fā)展水平的差異,但還不夠細致,有較大的改進空間。
而事實上,關于計算的評價國外已從不同角度開展了相應的研究,并形成了一系列有價值的量表與網站,值得參考。
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作者簡介:孫繼紅,南京市聾人學校信息中心主任,中學高級教師,南京市信息技術學科帶頭人,教育碩士,課題負責人。
本文為江蘇省“十三五”重點資助課題“促進高中聽障學生計算思維發(fā)展的項目學習策略研究”的階段性研究成果。