基于学科概念的项目推进式教学设计与实践——以《算法及其描述》一课为例

江勇 厦门大学附属科技中学

《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“新课标”）围绕信息技术学科核心素养，精练出“数据、算法、信息系统、信息社会”等学科大概念，并积极倡导基于项目的学习方式，将知识建构、技能培养与思维发展融入到运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中。这里提出了两个重要的教学思想，一是学科教学应围绕学科概念展开，二是倡导要积极创设任务情境，开展项目学习，让学生参与到信息技术支持的沟通、共享、合作与协商中，以发展学生的计算思维，增强他们的信息意识和社会责任，全面提升全体学生的信息素养。在具体教学中，教师应围绕学科大概念，依据具体的章节内容，系统分解出单元概念、课时概念。在课堂教学时，以这些单元概念、课时概念为锚点，规划教学内容，为学生设计课程学习的着力点，并按照这些学科概念之间的生长线索、层次结构，创设项目任务，开展项目学习，为学生有序建构学科知识、发展学科技能提供必要的基本情境。基于此认识，笔者在信息技术课堂教学中，积极探索以学科概念为框架的项目推进式教学设计和实施，取得了一定的成效。下面以《算法及其描述》一课为例，阐述如何在课堂教学中，基于学科概念开展递进式教学设计，以帮助学生理解学科术语，形成知识技能，发展学科素养。

●分解概念，设计项目

《算法及其描述》是“算法基础”一章中的第二节，通过对本章知识的学习，学生应认知算法、程序、程序设计语言等单元概念，了解编程解决问题的基本过程，领会设计算法是编程解决问题的关键环节，理解计算机工作的基本原理和结构。本节应着重了解算法的概念、设计和描述算法的目的、描述算法的几种典型方法、算法的三种基本控制结构、算法的基本特征。基于这些分析，笔者确立了本节课应落实的学科概念，如下页图1所示。

图1

依据学生的学习情况，笔者将本节课的学习重点确定为：了解算法的概念，理解描述算法的目的，掌握描述算法的常用方法；能够正确使用流程图描述算法。同时，结合学生的生活经验，本课以“描述用户账户登录处理过程的算法设计”为项目活动组织课堂教学。

●实施项目，落实概念

1.清晰任务，明确目标

在上一节课的学习中，学生已经知道设计算法是编程解决问题基本过程的核心。本节课要着重学习和了解的内容为“算法的概念是什么”“怎样描述算法”“算法有何特征”。

2.尝试探索，支架教学

教师按照学生的认知经验，让学生先自行阅读教材，用自己的语言讲述“什么是算法”“描述算法的目的是什么”，并以小组为单位，讨论本节的项目任务，厘清“验证用户账户登录的需求是什么，过程有哪些”“可能会遇到什么情况，应该怎样处置”，再以自然语言的方式描述问题的解决过程，并利用课堂中的生本资源，分析利用自然语言描述算法的优势和不足，从而推进到采用流程图实现对账户登录过程处理的算法描述活动中。

学生基于先前对生活中流程图的认知，结合教材中对流程图各基本图形的介绍，尝试绘制用户登录过程的算法设计流程图。教师应先让学生跳一跳，让他们发现自己知识储备和技能方法中的不足，然后再为学生提供完成任务的支架—10次机会的猜数游戏流程图，让学生在学习借鉴该流程图的基础上，尝试绘制提供3次机会的用户登录处理流程图，如图2所示。

图2

3.评价反馈，借鉴学习

师生一起对流程图中的设计亮点进行评阅交流，学生对照自己的不足，对作品做进一步修改。教师引导学生积极发现别人作品中的优点，同时，有意识地引导学生思考算法设计流程图中的典型错误或难点细节，如图例使用、循环变量的控制、分支处理中的逻辑关系等，以突破本节教学中的难点。

4.展示经典，完善作业

教师选择几份优秀的流程图作业，让作者陈述其算法设计思想，以引导所有学生领会本验证用户登录过程的算法设计思路，掌握各流程图基本图形的画法和功能，明白流程图绘制的基本要求。借助学生的流程图作品或教师准备的其他流程图，引导学生总结算法描述中的三种基本结构，认识到对一般问题的解决过程常常是利用了这三种基本控制结构的组合来描述其具体算法，它们可以明显地改善算法的清晰度和提高算法的可读性。在了解三种基本控制结构和学习流程图设计的基本特点和要求后，引导学生对自己的流程图作品进行优化。

5.课堂小结，概念梳理

教师引导学生翻阅教材，回忆本节课的学习过程，抽选个别学生用自己的语言简述对算法的理解、设计算法的目的、描述算法的常用方法、描述算法中的三种基本控制结构。基于对算法设计过程的体验，采用师生问答的方式，让学生简要总结算法的基本特征。着重引导学生领会本节课的核心概念，如算法、描述算法的目的、用自然语言描述算法、使用流程图描述算法、使用伪代码描述算法、三种基本控制结构（顺序结构、选择结构、循环结构）等。

●教学反思，总结提升

1.以学科概念为目标导向

以学科概念为目标导向，就是在教学的全环节，坚持以学科核心概念为指导目标，围绕学科概念开展项目设计、项目实践和项目评价。学科概念是学生理解学科思想方法、技术发展线索的重要抓手，也是其使用技术形成问题解决能力的重要基石。基于项目学习的实践探索过程和教学评价环节，也要以学科概念为核心要点展开，如检查和反馈学生对学科术语、技术思想和方法过程的掌握情况，组织学生陈述学科概念的内涵、应用和逻辑关系，使其在基本把握学科概念的内涵和应用基础上，将新的学科概念不断与原有知识结构进行同化或异化，以建构形成新的概念体系。

2.以项目进程为活动线索

项目教学“还原了学习的本质”，要求创设适合学生认知特征的活动情境，让学生在解决问题的导向下开展方案设计、新知学习和探索实践。在实践体验和探索的过程中，深化对学科概念的理解，学习学科概念中蕴含的思想方法和技术路线。在课堂教学时，教师要认真选择和设计项目学习的情境，指导学生围绕学科概念开展项目探索，课堂教学围绕项目活动的各个环节展开。在具体教学推进过程中，教师应开门见山提出问题，引导学生分析问题，组织学生尝试解决问题，在经历一定程度的试错之后，提供必要的支架式资源进行新知学习，也就是充分利用学生课堂上生成的生本资源，进行直达症结的针对性教学，让学生在“尝试—验证—修正”的过程中，内化概念，丰富技能。

3.以学生的认知路径为课堂时序

课堂教学的时序不一定要按照教材内容的编排次序组织，而应按学生对学科概念的认知路径进行。教材的编排次序是为了保持知识概念的连贯性、整体性而布置的，将相关的知识集合在一起，是为了方便阅读，但并一定适应学生对新知的学习理解。例如，在本节课中，教材将算法的特征与算法的概念放在一起，显然不适应学生的认知路径，当学生并不具有足够的算法设计和使用经验时，很难理解算法的基本特征。所以，教师在进行课堂教学时，必须按照学生的认知路径、思维过程组织教学环节，提出的任务与学生的生活经验挂钩，安排的活动与学习的技能同步，新知的积累建立在必要的体验和总结之上。同时，合理地安排教学时序，让学生对学科概念有更深入的理解，在有指向性的项目学习过程中知其然并知其所以然。课堂活动的组织可以是多样性的，但各环节的时序主线必须顺应学生的认知思维过程。