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信息技術(shù)課堂教學(xué)中微項目設(shè)計的實證研究
——以《生活中的算法》為例

2020-11-25 08:53王蕾江蘇省南京市瑯琊路小學(xué)
中國信息技術(shù)教育 2020年24期

王蕾 江蘇省南京市瑯琊路小學(xué)

● 研究背景

學(xué)習(xí)的項目化呈現(xiàn)是現(xiàn)代教學(xué)觀的要求,它突破了傳統(tǒng)授課方式的限制,為學(xué)科的持續(xù)發(fā)展提供了前瞻性的方向。從學(xué)科核心素養(yǎng)中可以析出,項目和運(yùn)作活動作為教學(xué)管理的技術(shù)和手段,將傳統(tǒng)的項目學(xué)習(xí)方法應(yīng)用于全面的學(xué)習(xí)過程中,是傳統(tǒng)項目實施方法和技術(shù)在教學(xué)中的綜合應(yīng)用,沖破了學(xué)習(xí)方式和界限。項目化學(xué)習(xí)將項目觀滲透到所有的學(xué)習(xí)領(lǐng)域,教師站在管理者的角度,對項目活動中各種各樣的任務(wù)進(jìn)行項目管理,其主導(dǎo)思想是把技術(shù)作為暗線、項目作為明線來進(jìn)行管理,是一種以項目為中心的長期性組織教學(xué)管理方式。

項目化學(xué)習(xí)有諸多因素,可以從多個層面進(jìn)行解析。其中,微項目是一個特殊的將被完成的有限項目,它是在一定時間內(nèi),滿足一系列特定目標(biāo)的多項相關(guān)工作的總稱。微項目學(xué)習(xí)是在一個確定的時間范圍內(nèi),為了完成一個既定的目標(biāo),并通過特珠形式的學(xué)習(xí)組織運(yùn)行機(jī)制,通過有效的計劃、組織、過程與控制,充分利用既定有限資源的一種系統(tǒng)學(xué)習(xí)組織形式。

● 信息技術(shù)學(xué)科的微項目實施分析

項目化學(xué)習(xí)中哪些內(nèi)容適宜微項目學(xué)習(xí),首先需要教師對認(rèn)知內(nèi)容進(jìn)行分類,對于那些常規(guī)性且沒有改變的反復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)容,如指法練習(xí)、界面認(rèn)識等,按照傳統(tǒng)項目方式進(jìn)行教學(xué)。對于那些急劇變化的具有目標(biāo)、期限和資源支持,帶有創(chuàng)新性項目特點的任務(wù),可以將其轉(zhuǎn)化成各種微項目進(jìn)行學(xué)習(xí)。

在具體的實踐過程中,項目化學(xué)習(xí)通過微項目得以具象、微項目聚焦后形成完整的項目化學(xué)習(xí)框架,兩者互為補(bǔ)充、相互支持。微項目學(xué)習(xí)是項目學(xué)習(xí)的靈活運(yùn)用,根據(jù)教學(xué)大綱需要設(shè)計理論課和實踐課微項目。教師在微項目中擔(dān)任首席設(shè)計師的角色,根據(jù)微項目和學(xué)習(xí)需要提供學(xué)習(xí)資源,提供過程建議。

● 學(xué)科核心素養(yǎng)下信息技術(shù)微項目的學(xué)習(xí)過程

在常見的項目化學(xué)習(xí)中,流程較為復(fù)雜,在信息技術(shù)學(xué)科課時不足的情況下,容易產(chǎn)生目標(biāo)和行為剝離的狀況。因此,與完整項目相似,微項目學(xué)習(xí)的過程一般包括確定項目、制訂項目方案、實施方案和作品展示等步驟,簡化為導(dǎo)入、思考、搭建和求解等過程,結(jié)合具體的內(nèi)容實施教學(xué)。筆者以《生活中的算法》為例,研究微項目學(xué)習(xí)的過程。

1.算法界定:微項目的導(dǎo)入點

在微項目的導(dǎo)入中,首先應(yīng)該確定教學(xué)目標(biāo)的內(nèi)涵,分析學(xué)情傾向。在微項目中,學(xué)生的已有知識經(jīng)驗和知識層次不同,對認(rèn)知的期望值和達(dá)成度也不同,在確定導(dǎo)入方式時,教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的能力和經(jīng)驗來確定目標(biāo)。對于基礎(chǔ)較好的學(xué)生來說,導(dǎo)入方式側(cè)重思維訓(xùn)練;對于基礎(chǔ)薄弱或零基礎(chǔ)的學(xué)生來說,導(dǎo)入點側(cè)重生活實踐的概況與提升。

(1)原設(shè)計

xDing為小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科中常見的圖形化編程語言,其中“畫筆”模塊為經(jīng)典的教學(xué)內(nèi)容。傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計一般直接導(dǎo)入,展示需要達(dá)成的程序圖例,由此引入程序教學(xué)。在多節(jié)該主題課中,也呈現(xiàn)出相似的情況:學(xué)生對預(yù)計應(yīng)該完成的作品有畏難情緒,無法喚起需要的學(xué)習(xí)動機(jī),使得整個教學(xué)內(nèi)容的推進(jìn)顯得牽強(qiáng)。

(2)思考焦點

對于傳統(tǒng)的任務(wù)目標(biāo),沿襲整體的教學(xué)目標(biāo)制訂的學(xué)生細(xì)則,并未考慮到學(xué)生個性化的要求,所以在授課中出現(xiàn)了學(xué)生無所適從的情況。從導(dǎo)入點來說,單刀直入的方式無法滿足不同生源學(xué)生的要求,需要在教學(xué)之初制訂分層的導(dǎo)入點,供學(xué)生進(jìn)行自主內(nèi)化。

(3)改進(jìn)型設(shè)計

在微項目設(shè)計中,教師關(guān)注學(xué)習(xí)目標(biāo)指向的核心知識,據(jù)此展開內(nèi)容建構(gòu)、重構(gòu)。在導(dǎo)入過程中,可以根據(jù)核心知識的具體目標(biāo),確定框架性的認(rèn)知層次,再根據(jù)目標(biāo)要求安排合理的導(dǎo)入方式。在近期賽課中,南京市的陳老師的一節(jié)課體現(xiàn)了該理念的思想,其設(shè)計如下:

課前教師帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)上節(jié)課的內(nèi)容,為優(yōu)秀的學(xué)生頒獎,獎品是抽獎活動——學(xué)生們在程序中抽出自己的獎品……

導(dǎo)入:教師提示學(xué)生,生活中有哪些抽獎方式?

學(xué)生1:在紙箱中抽取乒乓球。

學(xué)生2:在封閉的盒子里抓鬮。

學(xué)生3:扔骰子,隨機(jī)產(chǎn)生數(shù)字。

……

教師提示,以上的過程有怎樣的共性特點?

○隨機(jī)產(chǎn)生結(jié)果。

○可以反復(fù)多次抽獎。

○沒有任何附加的條件。

教師提煉出關(guān)鍵詞:隨機(jī)、偵測、回答、顯示。

學(xué)生在編程平臺中找出相對應(yīng)的模塊。

○隨機(jī)數(shù)→運(yùn)算符控件。

○詢問并等待→偵測控件。

○回答→偵測控件。

○顯示→外觀控件。

教師提出抽獎環(huán)節(jié)的自然過程,帶領(lǐng)學(xué)生和過程圖進(jìn)行對比:

○第一人做好抽獎準(zhǔn)備→程序啟動。

○第一人抽出獎次→單分支語句。

○組織者公布獎次→判斷執(zhí)行語句。

○第二人再次啟動抽獎程序→多重循環(huán)結(jié)構(gòu)。

……

教學(xué)評析:在本課的設(shè)計中,微項目被分解為具體的四個問題,四個問題層層遞進(jìn),讓學(xué)生明晰已有的技能經(jīng)驗(編程工具)、生活經(jīng)驗(實物形象),形成具體明晰的學(xué)習(xí)目標(biāo),確定了解決問題的主要環(huán)節(jié)(提出問題、分析問題、解決問題、反思問題)。微項目的大目標(biāo)被細(xì)化為具體的小問題,包括已有經(jīng)驗?zāi)繕?biāo)、即將達(dá)成的目標(biāo)、以后可能會實現(xiàn)的目標(biāo)。在此過程中,項目化能夠借助形象的、可操作性的問題進(jìn)行推進(jìn),從而使學(xué)生清晰地認(rèn)識到自己的學(xué)習(xí)目標(biāo),激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)。

2.算法分析:微項目的過程歸納

微項目學(xué)習(xí)的第二個步驟是對過程的歸納,教師引導(dǎo)學(xué)生對相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行分層。通過適宜的形式,將自然語言上升為算法過程,進(jìn)而建立起符合要求的學(xué)習(xí)框架。

(1)原設(shè)計

“智能家居”是信息技術(shù)常見課,有較多的教學(xué)案例。根據(jù)收集的教學(xué)情況來看,該課的基本思路如下。

生活例舉:智能家居應(yīng)用實例(生活運(yùn)用),如語音識別、拍圖識花等;

概念表達(dá):教師出示智能化家居的概念;

學(xué)生體驗:利用程序或者在線網(wǎng)站感受智能技術(shù);

學(xué)生討論:討論生活中還有哪些應(yīng)用的實例。

(2)思考焦點

在實際授課中,學(xué)生缺乏必要的預(yù)設(shè)和活動分析,因此體驗人工智能的過程是模仿為主、探究不足,在討論環(huán)節(jié)中未能有效地分析人工智能的基本原理是計算的命題,有的學(xué)生甚至將人工智能和程序設(shè)計或者APP混為一談,造成認(rèn)知障礙。

(3)改進(jìn)型設(shè)計

在微項目設(shè)計中,將技能的梳理作為暗線,將項目的安排和流程規(guī)劃作為明線,據(jù)此展開學(xué)習(xí)。近期南京市的一位老師的課體現(xiàn)了該理念的思想,其設(shè)計思路如下:

在《智能化我設(shè)計——垃圾分類小能手》一課中,教學(xué)項目大主題為:設(shè)計便于識別的垃圾箱,幫助同學(xué)們能夠迅速地分辨垃圾類別,順利完成垃圾分類。教師將項目大主題進(jìn)行分解,形成多個具有明確指向性的微項目,此微項目就為教學(xué)過程的一級目錄,串聯(lián)起整個教學(xué)設(shè)計。大致流程如下。

①導(dǎo)入環(huán)節(jié):垃圾應(yīng)該怎樣分類?依據(jù)如下:功能分類;有害度分類;是否能回收分類;無法分類。

通過垃圾分類的甄別,引出垃圾箱設(shè)計的需求,公布課題《設(shè)計形象的垃圾箱》。

②學(xué)生討論并思考:什么樣的設(shè)計更加直觀?預(yù)設(shè)a:外形上有明顯的標(biāo)識。預(yù)設(shè)b:形狀上能體現(xiàn)不同的分類。預(yù)設(shè)c:有不同的造型。

③教師歸納:采用多種方式可以解決垃圾箱的直觀性的問題。在具體的實踐中,預(yù)計學(xué)生會采用怎樣的方式來達(dá)到項目的目的?

④學(xué)生分小組選擇適宜的項目主題,依據(jù)前期的討論結(jié)果,找到適宜的任務(wù)載體,并選擇相應(yīng)的實施路徑,開始進(jìn)行活動。

預(yù)設(shè)1組的微項目主題為:垃圾箱的外形上需要有明顯的標(biāo)識,可選擇3D創(chuàng)意設(shè)計,利用“浮雕”“拉伸”“組合減運(yùn)算”等技能手段,實現(xiàn)項目設(shè)計。素材中,可以提供典型的垃圾圖片,設(shè)計者將其以自己擅長的方式投射到垃圾箱上。

預(yù)設(shè)2組的微項目主題為:在形狀上體現(xiàn)不同的分類,可選擇圖形化編程軟件中的“外觀”模塊,調(diào)整“將顏色特效增加”“切換造型”等方式,編寫相應(yīng)的腳本來實現(xiàn)外形上的智能分類。

預(yù)設(shè)3組的微項目主題為:設(shè)計不同造型的垃圾箱,給使用者直觀的提示。此處可采用電腦手繪圖案的方式,畫出基本造型平面圖,再利用3D建模軟件的“草圖”繪制功能,通過“拉伸”等操作實現(xiàn)特殊類型的垃圾箱外形設(shè)計,再通過“放樣”“陣列”實現(xiàn)鏤空等特殊造型的設(shè)計。

⑤教師依據(jù)學(xué)生的不同選擇,提供支持材料,完成微項目的制作。

……

教學(xué)評析:此處的設(shè)計從學(xué)生原有經(jīng)驗自然過渡到新授認(rèn)知的內(nèi)容,學(xué)生對自己的設(shè)計過程是因何而設(shè)、如何而設(shè)的,都有明確的概念,是意義學(xué)習(xí)的過程。在此基礎(chǔ)上,學(xué)生可以進(jìn)行自我的圖形設(shè)計和顏色開發(fā),按照自己的主觀意愿,設(shè)計出自己希望的作品。通過這樣的設(shè)計,學(xué)生能夠卓有成效地進(jìn)行自我作品的開發(fā),此過程中,不著痕跡地突破了教學(xué)難點。

3.編寫程序:程序語言的控制與執(zhí)行

微項目設(shè)計關(guān)注過程與控制的合理選擇,通過主題形成一定的合作關(guān)系,建立起理想的學(xué)習(xí)模型。在程序語言的控制過程中,依據(jù)微項目的要求,教師引導(dǎo)學(xué)生組織現(xiàn)有素材資料,并進(jìn)行合理的執(zhí)行,保障學(xué)習(xí)過程的合理性。

(1)原設(shè)計

“智能滅火器”是中小學(xué)常見的算法內(nèi)容,在傳統(tǒng)的教學(xué)中,教師會依據(jù)以下的過程來組織教學(xué):分析風(fēng)扇結(jié)構(gòu)→搭建智能風(fēng)扇→添加支撐組織→引入腳本→編寫程序→載入智能風(fēng)扇→調(diào)試程序→結(jié)束課程。此項目看似有著明確的目標(biāo),但是授課中卻出現(xiàn)了學(xué)生層次差異大、學(xué)習(xí)結(jié)果不盡如人意的問題。

(2)思考焦點

以上問題的核心在于算法的核心概念未能夠在學(xué)習(xí)上得到有效的貫徹,教師示范給學(xué)生的更多是演示和灌輸,并非算法的核心思想。因此,學(xué)生對智能電風(fēng)扇這一項目的認(rèn)知僅限于技能層面的作品是否達(dá)成,并未能形成有效的認(rèn)知圖示。

(3)改進(jìn)型設(shè)計

在基于微項目的教學(xué)設(shè)計中,首先根據(jù)具體的學(xué)情確定項目菜單,此菜單應(yīng)由師生共同完成,根據(jù)其能力測評情況,做出合理的選擇。如《生活中的算法——智能滅火器》一課,其部分教學(xué)過程如下:

教師依據(jù)前期學(xué)習(xí)情況,給出控制菜單的建議,學(xué)生根據(jù)自身的要求,提出執(zhí)行菜單的選擇方案。

控制A組:項目要求1→具有較強(qiáng)的空間建構(gòu)能力,能夠在短時間內(nèi)完成積木搭建;項目要求2→熟悉火焰?zhèn)鞲衅鞯膮?shù)設(shè)置,可在較短時間內(nèi)編寫腳本。微項目任務(wù)菜單:完成散件的積木搭建,構(gòu)建完成的程序腳本。

控制B組:項目要求1→具有較強(qiáng)的空間建構(gòu)能力,能夠在短時間內(nèi)完成積木搭建;項目要求2→尚未接觸過火焰?zhèn)鞲衅骷跋嚓P(guān)腳本,需要一定時間編寫腳本。微任務(wù)菜單:完成散件的積木搭建,完成半成品的腳本的編寫。

控制C組:項目要求1→空間建構(gòu)能力較弱,不能夠在短時間內(nèi)完成全部的積木搭建;項目要求2→熟悉火焰?zhèn)鞲衅鞯膮?shù)設(shè)置,可在較短時間內(nèi)編寫腳本。微任務(wù)菜單:構(gòu)建完成的程序腳本,完成半散件的傳感器拼搭。

控制D組:項目要求1→空間建構(gòu)能力較弱,不能在短時間內(nèi)完成積木搭建;項目要求2→未接觸過火焰?zhèn)鞲衅?,不熟悉相關(guān)腳本編寫。微任務(wù)菜單:協(xié)同其他組進(jìn)行類同性學(xué)習(xí),重點訓(xùn)練基礎(chǔ)模塊的搭建。

……

教學(xué)評析:在改進(jìn)型設(shè)計中,微項目的內(nèi)涵落實為多個控制組,與項目過程一一對應(yīng)。教師幫助學(xué)生分析過程與控制之間的必然聯(lián)系,通過“微菜單”讓學(xué)生掌握教學(xué)難點。在此過程中,學(xué)生所實施的是言語化的程序編寫的實踐,既突破了實際輸入命令的時間限制,又達(dá)到了評價自身學(xué)習(xí)過程的目標(biāo),給部分學(xué)困生提供了二次學(xué)習(xí)的機(jī)會。在微項目的實施過程中,學(xué)生的算法思維有了更新,符合學(xué)科核心素養(yǎng)的要求。

● 微項目素養(yǎng)的體現(xiàn)核心

微項目是大數(shù)據(jù)時代環(huán)境背景下的課程建設(shè)方式,在具體的教學(xué)中細(xì)化為多個任務(wù)的推進(jìn)。在此過程中,信息接收的主體是處于學(xué)習(xí)主體的學(xué)生,微項目是實現(xiàn)信息技術(shù)課程核心素養(yǎng)的途徑。在教學(xué)過程中,要關(guān)注以下幾點:

首先,算法思維與學(xué)科核心素養(yǎng)同步提升;教師使用微項目進(jìn)行組織教學(xué),既是一個算法的思維過程,也是提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑,是最終實現(xiàn)全人素養(yǎng)的過程之一。因此,在具體的學(xué)習(xí)匯總時,應(yīng)將其進(jìn)行綜合考量,而不能彼此分割。

其次,高效針對性項目教學(xué)與師資均衡同時實現(xiàn);通過對微項目的精準(zhǔn)標(biāo)簽分類,使微項目的針對性更強(qiáng),學(xué)習(xí)效率更好,提升課堂教學(xué)水平。同時,微項目的實施也可以有效地縮小目前學(xué)科師資的城鄉(xiāng)差異和校際差異,從另一個角度有效解決教育師資不均衡的問題。

最后,微項目的學(xué)習(xí)行動與自主學(xué)習(xí)意識同步培養(yǎng)。個性化的微項目評價,可以精準(zhǔn)地分析出學(xué)生的任務(wù)達(dá)成率,為學(xué)生的個性化提升指明了路徑。從微項目的實踐中,通過評價報告和智能推送等方式,促進(jìn)學(xué)生自我解惑能力的提升,實現(xiàn)全方位育人的目的。

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