聚焦深度学习的微项目设计——以算法与程序设计微项目为例

崔寅 江苏省南京市江宁区岔路学校

国务院《全民科学素质行动计划纲要》《新一代人工智能发展规划》的颁布凸显了信息科技教育的重要性。开设中小学信息科技课程既是深入推进素质教育、努力实现教育基本现代化的需要，也是贯彻落实国家科技发展战略、努力提高公民科学技术水平、增强国家自主创新能力的需要。学校信息科技课程是学生系统学习信息科技最直接的课程载体，每周一节的信息科技课，在提升公民的信息素养、增强个体在信息社会适应力与创造力方面有着重要意义，因此，开好、开足信息科技课是落实新时代信息科技课程教育任务的首要行动。

● 减负增效：信息学科微项目的实践缘起

信息科技作为一门课程进入义务教育课堂的时间与其他传统学科相比还比较短暂，而且没有应试的压力，同时，加上课程内容、硬件设备、师资力量等方面的原因，使得信息科技课程在学校课程体系中处于边缘化地位。

1.内容繁多，学习浅尝辄止

2022年刚刚修订试行的《江苏省义务教育课程设置方案》中规定，江苏省小学阶段的信息科技课程从三年级开始开设，根据目前教材中的设计，其中包括信息的识别与获取、信息的存储与管理、信息的加工与表达、信息的发布与交流、算法与程序设计、3D创意设计、机器人技术、物联网技术以及人工智能技术等模块。以“算法与程序设计”为例，在18个学时即一学期的学习时间内，学生需要初步了解算法、会使用自然语言和流程图描述算法、知道流程图的基本图例、能有意识地设计与改进算法、了解程序的基本知识、知道程序的基本结构、能编写程序解决问题、能读懂简单的程序、会测试与调试程序、了解程序中批量数据处理的方法等。内容细碎，时间紧凑，很多内容无法充分展开，学生在课堂上的学习只能浅尝辄止，无法深入思考与尝试。

2.设备不足，难为无米之炊

信息科技学科的课程性质之一就是实践性，教师要引导学生亲历完整的实践过程，将信息科技与其他学科课程融合起来，超越封闭、单一的学科知识体系。例如，在“人工智能初步”模块中，需要学生通过体验及剖析生活中常见的人工智能系统应用案例，感知人工智能技术的特点，初步了解人工智能的基本工作原理与过程，尝试设计与实现简单的人工智能系统。这就需要一定的人工智能设备的支持，目前很多学校的教育经费紧张，对非考试学科的投入有限，导致很多项目因设备的缺乏而无法正常开展，学生没有体验就没有参与，没有参与就无法深度学习，巧妇也难为无米之炊。

3.师资有限，心有余力不足

随着教育信息化环境的改变，大部分学校的信息科技课程教学都由专职的、具有计算机或教育技术本科学习经历的教师担任，这是可喜的进步，但全校的信息化工作往往也是由这些教师负责，占用了他们很多时间与精力，导致信息科技教师在专业教学上的精力投入不足。而信息科技的更迭日新月异，需要教师不断学习、不断探究，才能跟上新时代的脚步，成为学生信息素养养成的引导者、学生深度学习的支持者。

为改善这种状况，笔者尝试在小学信息科技算法与程序设计模块的教学中，围绕核心概念，聚焦深度学习，开发设计主题式微项目学习活动，在不增加学生学习负担的情况下提高教学效益，实现减负增效。

● 结构重组：信息学科微项目的建构机制

1.微项目的内涵解构

提升学生的学科核心素养是信息科技课程的总目标，为将这一目标落实到课堂中，教师需要有意识地引导学生批判思维、迁移运用等能力的养成，这与项目学习中内容整合、问题解决的学习方式所发展的能力不谋而合。因此，聚焦深度学习，探索项目学习，对重构信息科技课堂的教学组织方式、落实信息科技学科核心素养具有重要意义。

（1）深度学习

深度学习是指借助整合性的实际问题激活深层学习动机，展开亲身体验和高阶思维，促进深度理解和实践创新，进而对学习者产生深远影响的学习。深度学习的实质就是利用创新思维、批判思维，经历分析、综合、评价等过程来解决生活中的实际问题。在这里深度学习是指学生在微项目驱动下，以小组为单位协作探索源于真实情境的编程问题，构建与迁移程序设计策略，从而逐渐形成应用算法与程序设计知识及策略，解决现实问题的高阶思维能力。

（2）微项目学习

微项目学习，是指围绕学科核心素养与核心概念，以微型学习项目为载体，遵循由易到难、由简到繁的原则，引导学生在真实的或模拟真实场景的问题情境中，开展一系列探究活动的教学形式。例如“新年烟花秀”微项目，是基于学生有了一定的程序语言设计基础但缺少综合运用及创新能力的情况，以南京市禁放烟花爆竹过年缺少了庆祝氛围为主题，引导学生分组调查研究烟花爆竹的分类、燃放过程、燃放效果等内容，进而合作编程设计电子烟花爆竹作品，全班甚至全年级举行“新年烟花秀”展示活动这一系列的学习过程。

2.微项目的组成要素

微项目学习包括学习情境、学习内容、学习活动、学习结果等四个要素。本文中的微项目学习主要包括学习情境、算法内容、编程活动和展示评价等要素，能够在一两个课时内开展并完成，从而有效促进学生算法知识的建构，提高学生解决实际问题的能力。

3.微项目的结构模型

开展聚焦深度学习能力培养的程序模块微项目学习，能够帮助学生形成基于理解的、主动的、高水平认知加工的学习方式，并能够批判性地习得新知，从而将新旧知识进行联接，进而用习得的知识解决实际问题。这对培养学生的高阶思维能力、提升他们的信息素养有着重要意义。

基于小学信息课堂编程模块微项目教学实践，笔者提出“5T”（T：thinking）微项目学习结构模型，即通过“创设情境、激发思维——自主体验、引导思维——活动探究、辨析思维——学以致用、评价反思——迁移运用、拓展思维”五个环节开展信息科技课堂微项目学习。5T信息课堂微项目学习以发展学生的深度学习能力为核心，基于微项目学习过程，从而提高学生问题解决能力，提升学生的思维品质。

● 实践运用：信息学科微项目的实施策略

信息科技是一门强调基础性、实践性的课程，要给予学生充分的探究、实践的时间与空间，在有限的课堂教学时间内，需要教师采取有效的教学策略来实施微项目学习，才能为学生深度学习能力的养成提供可能。

1.用活资源，项目内容瞻前顾后

信息科技课程内容设计是有内在逻辑的，同时也兼顾了学生当前的能力水平，同样，教师在设计微项目时也要考虑项目之间的关系，微项目之间既是独立的又是联系的，可以层层递进，可以螺旋上升，这样才能最大化发挥微项目学习的效益。

（1）嵌入元素

在学生没有项目学习经验的情况下，可以将微项目学习的元素嵌入到信息科技课堂教学中，充分利用课程资源，帮助学生建立项目学习概念，为后续的学习打下基础。例如，在进入“新年烟花秀”微项目学习之前，笔者结合南京市禁放烟花爆竹、新年缺少庆祝氛围的实际问题，激发学生的学习欲望，同时引出微项目学习主题；在小组分工调查研究时，学生回顾、运用四年级所学的WPS软件中的在线办公功能进行记录与交流，这样一方面学生主动复习了WPS模块的操作，另一方面也加深了组员间合作的默契程度，为后面的微项目学习奠定了基础。

（2）单元整合

学生有了项目学习中部分环节的初步体验，教师就可以有机整合信息科技学科中的教学内容，采用学习单元的形式，充分开发环境资源，进行微项目教学。例如，在“我的足球梦”微项目中，由于笔者所在学校为南京市足球特色学校，五年级的学生每周都有足球课，经常开展足球友谊赛，于是笔者引导学生以足球为主题设计程序项目。学生根据自己的踢球经验，知道需要先确定角色、动作，并且通过分析发现足球被踢出后的运动轨迹受重力影响会形成抛物线，这是本次微项目学习内容中的重难点。学生自主产生了学习需要，有了学习新知的欲望，于是笔者引导学生学习原本分散在教材中不同课时里的坐标、随机数、侦测判断等知识，对编程模块中的部分内容进行单元整合，同时也将本校校园足球特色这一环境资源与信息科技学科教材内容进行了有机整合，学生迁移应用能力在微项目学习中进一步深化。

（3）多维指向

微项目学习不仅仅关注学生对显性的知识技能的习得，更加关注学生内在迁移应用、批判性思维的养成，教师需要用好人力资源，设计以学科核心素养为指向的综合性微项目学习，引导学生围绕学科中的核心概念、关键能力，进行同一主题、不同目标维度的微项目学习。例如，人工智能模块中的人工智能初体验主题，既包含了关于人工智能的概念、特点、发展等理论知识，又包括人工智能的应用、实践等体验内容，其中就包括了关注计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任等多维度的微项目学习，可以在不同的课时中侧重不同的维度，促进学生思维的全面发展。

2.激活方法，项目任务因地制宜

微项目的设计不仅要关注学生已有的知识经验，还要关注学生的学习环境，因地制宜地设计微项目学习内容。

深度学习需要学生具有知道概念、掌握操作等结构化的浅层知识的基础，还要求学生具有理解复杂概念、解决情境问题等非结构化的深层知识的能力，以解决生活中的实际问题。作为教师，应该考虑学习内容的特点、教学目标的要求、核心素养的培养、学习环境的现状等方面，设计符合学生实际的、具有启发性的真实项目情境，改变“自以为是”的情境创设或问题引出的教学方法，激发学生深层次的参与兴趣，从而引导学生自主探究、积极体验等学习方法的转变，达到将所学知识与情境建立联系并实现迁移的目的，为深度学习建立基础。

以“新年烟花秀”微项目设计为例，虽然在同一所学校，但每个班级学生的综合能力还是有差异，有的班级学生综合能力较强，在微项目中的进程较快，个性化内容较多，而有的班级学生能力相对较弱，在微项目学习前的调查环节就出现合作无效的问题，导致项目进程拖沓。此时，教师在引导学生进行微项目学习时，就要分析各个班级学生的实际情况，结合学习目标，侧重不同内容的引导，在鼓励学生自主探究与小组合作的同时，也要发挥每个学生的特长，使得学生拥有积极的学习体验，促进深度学习的有效生成。

3.盘活评价，项目诊断持之以恒

诊断评价，是学生了解自己的学习情况、教师掌握学生的学习进程的有效手段，也是微项目学习中不可或缺的部分。在微项目学习有限的时间内，持续评价、及时反馈，能够帮助学生深度反思自己的学习状况并及时调整学习策略，还能够帮助教师及时调整项目进度，提高学习的效益。因此，在微项目学习中持之以恒地开展有效的评价，是非常必要的，能够更好地促进深度学习的发生。

教师在微项目教学中关注学生的学习状态，根据学习内容与进程引导学生有效采用自评、互评、师评等不同的评价主体，在微项目学习过程、微项目学习结果等不同的评价阶段，及时调控，积极反馈，促使学习在评价和反馈中从浅层走向深层。

例如，在“创意实验室”微项目学习中，围绕活动主题，教师从评价主体与评价阶段两方面，以项目评价单为载体，帮助学生梳理项目学习过程，积累项目学习经验，从而用灵活的评价诊断，促进深度学习能力的发展。

● 整体联动：信息学科微项目的时空融合

作为一门强调基础性、实践性的课程，信息科技学科所倡导培养的信息素养对学生来说受益终身，能为学生适应信息社会的发展打下基础。聚焦深度学习的微项目学习，使小学信息科技学科的教学内容更加丰富充实，它既是教师对教材内容进行二次开发的过程，也是对课程的深度建构。

随着时代的发展与学习的深入，小学信息科技微项目学习的时空极大可能会延伸到家庭、社区和社会中。对某些微项目主题感兴趣、有深入学习需求的学生，可以在家中通过在线编程平台，与本校教师或网络教师进行进一步的沟通学习，发布分享自己的作品，召集其他小伙伴线上测试反馈、调整完善。在寒暑假，可以参与社区的网络夏令营活动，与志同道合的小伙伴一起实现项目的改进与创新。通过学校、社区和社会的整体联动，在课内和课外，实现微项目学习的时空融合。