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《普通高中信息技术课程标准(2017年版)》教学实施建议中提出:“教师在教学中要紧紧围绕学科核心素养,凸显‘学主教从、以学定教、先学后教’的专业路径,把项目整合于课堂教学中,重构教学组织方式,创设有利于学生开展项目学习的数字化环境、资源和条件,引导学生在数字化学习的过程中,领悟数字化环境对个人发展的影响,养成终身学习的习惯。”[1]
信息技术学科为什么要以“项目学习”为主要学习方式?教师把项目整合于课堂教学中,通过基于项目的学习,学生亲自动手实践获得技能,亲历运用学科思维方式方法解决问题的过程,亲身体会学科典型方法与策略,有效实现计算思维、数字化学习与创新等能力的提升。
本文以“制作BMI计算器”为例,结合项目学习的关键要素分析微项目在高中信息技术课堂中的应用,以项目学习推进信息技术新课程的实施,促进学科核心素养的培养。
“制作BMI计算器”微项目的设计依据
1.微项目定义
“根据课程大纲的要求,把去情境的知识情境化、项目化,紧密结合核心知识点设计真实情境的微型项目,项目学习活动能够在一两个课时的时间内完成,从而促进学生知识的建构,提高解决问题的能力。”[2]
选择结构和顺序结构、循环结构共同构成了结构化程序设计的三种基本结构,选择结构解决问题需要对给定的条件进行分析、比较和判断,并根据判断结果采取不同的操作,对初学者来说具有一定难度,不适合采用大项目、多个知识点一起探究学习,适宜以微项目的形式进行学习。
2.项目学习的关键要素
从不同角度分析,项目学习所蕴含的要素不同。从实施的角度分析,项目学习包括学习情境、问题驱动、探究行动、学习社区、项目成果五个要素,只有具备这五个要素,项目学习才有可能顺利、有效实施。[3]
“制作BMI计算器”微项目介绍
1.对应课程标准要求
“制作BMI计算器”项目属于必修课程模块1“数据与计算”中“算法与程序实现”的内容,课程标准中对相关内容要求为:“1.6从生活实例出发,概述算法的概念与特征,运用恰当的描述方法和控制结构表示简单算法。1.7掌握一种程序设计语言的基本知识,使用程序设计语言实现简单算法。通过解决实际问题,体验程序设计的基本流程,感受算法的效率,掌握程序调试与运行的方法。”[4]
2.项目教学目标
学生已经知道流程图常用符号的含义,能用流程图描述顺序结构算法,能实现简单的顺序结构程序。根据课程标准要求和学生情况,本项目的教学目标设定为:①认识选择结构,了解其特点及适用情况;②理解选择结构的执行过程;③学会利用流程图设计选择结构问题的算法;④学会使用Python语言中的if语句解决实际问题;⑤体验解决选择结构问题的全过程,体会编程解决选择类问题的方法。
3.项目概述
国家学生体质健康标准中,根据BMI值的范围可以分为低体重、正常、超重、肥胖四类。从小学一年级到大学各年级有不同的标准,男生、女生也有差异。学生知道自己的身高、体重,根据公式计算才能得出BMI指数,即使算出BMI指数也需要查阅标准才能知道所對应的类别。
在学习选择结构时,传统的方式是教师结合实例讲解语句的格式、功能,学生进行应用练习,实例通常人为地去除了许多复杂因素,如常见的BMI计算器不考虑年级和性别。本项目中,学生首先通过分析得出顺序结构不能实现对性别及相应BMI分类的判断,引出选择类问题。学生4人一组进行讨论,举出生活中的实例,在教师驱动性问题的启发下,共同总结归纳出:解决选择类问题的关键是首先明确判定条件,然后根据条件成立与否执行不同的操作,判定条件可能是一个或多个。在此基础上,学生分组讨论出“BMI计算器”要对性别和BMI值进行判断,细化为性别和4种BMI值分类标准共5个判定条件,通过教师提供的辅助学习网站,学生对单、双分支选择结构进行探究学习,结合绘制的流程图,交流双分支选择结构对性别进行判断并根据判断结果执行的过程。在判定了性别的基础上,学生分组探究选择结构的综合应用,通过不同的算法实现BMI计算器,展示交流,评估不同算法的效率,选出最优的算法。最后通过if语句实现算法,运行程序进行调试,完成了能根据输入的性别按照相应标准判断并输出所属分类的、更符合实际需求的“BMI计算器”,达成项目教学目标。本项目用两课时完成。
“制作BMI计算器”微项目分析
1.学习情境
基于项目的学习强调要让学生去解决一个真实或者虚拟真实的问题,以此来锻炼现实生活中需要用到的解决问题的技能,同时可实施、可操作性更强,相关情境类别可以是与学生的日常生活、学习活动直接相关的主题,也可以是人文、艺术领域的相关主题,还可以是学生的兴趣爱好、科技发展、社会现象等主题。
本项目以一个真实情境——“制作BMI计算器”引入主题,基于学生每年的体质健康测试,贴近学生的生活,方便他们在生活中监控自己的BMI指数及所属分类,督促自己加强体育锻炼,同时将选择结构的学习与项目融合,实现学科知识的掌握与学科能力的培养。
2.问题驱动
“基于项目的学习是学生在教师引导下发现问题,以解决问题为导向开展方案设计、新知学习、实践探索,具有创新特质的学习活动。”[5]问题的复杂度要能够撑起探究活动,本项目的关键性驱动问题有3个:
①如果你是用户,使用这款“BMI计算器”,你希望得到什么样的结果?如何得到确定的分类?
以终为始,学生首先需要明确任务目的是什么,明确要计算机做什么,输出什么结果,引出选择类问题。
②生活中的选择类问题都有哪些?如何决定怎么选择?
在现实生活中,需要进行判断和选择的情况很多,让学生说一说生活中都有哪些选择类问题。学生的回答通常首先聚焦在可选择的不同方案上,而忽略选择不同方案的前提条件,也就是判定的条件,结合实例通过“如何决定选择某个方案?”这样的问题,引发学生思考解决选择类问题的关键是明确判定条件,通过问题结合实例引出判定条件可以是一个或者多个。
信息技术学科为什么要以“项目学习”为主要学习方式?教师把项目整合于课堂教学中,通过基于项目的学习,学生亲自动手实践获得技能,亲历运用学科思维方式方法解决问题的过程,亲身体会学科典型方法与策略,有效实现计算思维、数字化学习与创新等能力的提升。
本文以“制作BMI计算器”为例,结合项目学习的关键要素分析微项目在高中信息技术课堂中的应用,以项目学习推进信息技术新课程的实施,促进学科核心素养的培养。
“制作BMI计算器”微项目的设计依据
1.微项目定义
“根据课程大纲的要求,把去情境的知识情境化、项目化,紧密结合核心知识点设计真实情境的微型项目,项目学习活动能够在一两个课时的时间内完成,从而促进学生知识的建构,提高解决问题的能力。”[2]
选择结构和顺序结构、循环结构共同构成了结构化程序设计的三种基本结构,选择结构解决问题需要对给定的条件进行分析、比较和判断,并根据判断结果采取不同的操作,对初学者来说具有一定难度,不适合采用大项目、多个知识点一起探究学习,适宜以微项目的形式进行学习。
2.项目学习的关键要素
从不同角度分析,项目学习所蕴含的要素不同。从实施的角度分析,项目学习包括学习情境、问题驱动、探究行动、学习社区、项目成果五个要素,只有具备这五个要素,项目学习才有可能顺利、有效实施。[3]
“制作BMI计算器”微项目介绍
1.对应课程标准要求
“制作BMI计算器”项目属于必修课程模块1“数据与计算”中“算法与程序实现”的内容,课程标准中对相关内容要求为:“1.6从生活实例出发,概述算法的概念与特征,运用恰当的描述方法和控制结构表示简单算法。1.7掌握一种程序设计语言的基本知识,使用程序设计语言实现简单算法。通过解决实际问题,体验程序设计的基本流程,感受算法的效率,掌握程序调试与运行的方法。”[4]
2.项目教学目标
学生已经知道流程图常用符号的含义,能用流程图描述顺序结构算法,能实现简单的顺序结构程序。根据课程标准要求和学生情况,本项目的教学目标设定为:①认识选择结构,了解其特点及适用情况;②理解选择结构的执行过程;③学会利用流程图设计选择结构问题的算法;④学会使用Python语言中的if语句解决实际问题;⑤体验解决选择结构问题的全过程,体会编程解决选择类问题的方法。
3.项目概述
国家学生体质健康标准中,根据BMI值的范围可以分为低体重、正常、超重、肥胖四类。从小学一年级到大学各年级有不同的标准,男生、女生也有差异。学生知道自己的身高、体重,根据公式计算才能得出BMI指数,即使算出BMI指数也需要查阅标准才能知道所對应的类别。
在学习选择结构时,传统的方式是教师结合实例讲解语句的格式、功能,学生进行应用练习,实例通常人为地去除了许多复杂因素,如常见的BMI计算器不考虑年级和性别。本项目中,学生首先通过分析得出顺序结构不能实现对性别及相应BMI分类的判断,引出选择类问题。学生4人一组进行讨论,举出生活中的实例,在教师驱动性问题的启发下,共同总结归纳出:解决选择类问题的关键是首先明确判定条件,然后根据条件成立与否执行不同的操作,判定条件可能是一个或多个。在此基础上,学生分组讨论出“BMI计算器”要对性别和BMI值进行判断,细化为性别和4种BMI值分类标准共5个判定条件,通过教师提供的辅助学习网站,学生对单、双分支选择结构进行探究学习,结合绘制的流程图,交流双分支选择结构对性别进行判断并根据判断结果执行的过程。在判定了性别的基础上,学生分组探究选择结构的综合应用,通过不同的算法实现BMI计算器,展示交流,评估不同算法的效率,选出最优的算法。最后通过if语句实现算法,运行程序进行调试,完成了能根据输入的性别按照相应标准判断并输出所属分类的、更符合实际需求的“BMI计算器”,达成项目教学目标。本项目用两课时完成。
“制作BMI计算器”微项目分析
1.学习情境
基于项目的学习强调要让学生去解决一个真实或者虚拟真实的问题,以此来锻炼现实生活中需要用到的解决问题的技能,同时可实施、可操作性更强,相关情境类别可以是与学生的日常生活、学习活动直接相关的主题,也可以是人文、艺术领域的相关主题,还可以是学生的兴趣爱好、科技发展、社会现象等主题。
本项目以一个真实情境——“制作BMI计算器”引入主题,基于学生每年的体质健康测试,贴近学生的生活,方便他们在生活中监控自己的BMI指数及所属分类,督促自己加强体育锻炼,同时将选择结构的学习与项目融合,实现学科知识的掌握与学科能力的培养。
2.问题驱动
“基于项目的学习是学生在教师引导下发现问题,以解决问题为导向开展方案设计、新知学习、实践探索,具有创新特质的学习活动。”[5]问题的复杂度要能够撑起探究活动,本项目的关键性驱动问题有3个:
①如果你是用户,使用这款“BMI计算器”,你希望得到什么样的结果?如何得到确定的分类?
以终为始,学生首先需要明确任务目的是什么,明确要计算机做什么,输出什么结果,引出选择类问题。
②生活中的选择类问题都有哪些?如何决定怎么选择?
在现实生活中,需要进行判断和选择的情况很多,让学生说一说生活中都有哪些选择类问题。学生的回答通常首先聚焦在可选择的不同方案上,而忽略选择不同方案的前提条件,也就是判定的条件,结合实例通过“如何决定选择某个方案?”这样的问题,引发学生思考解决选择类问题的关键是明确判定条件,通过问题结合实例引出判定条件可以是一个或者多个。