基于计算思维培养的聋校高中信息技术课程项目式学习实施路径

孙继红

摘要：面向听力损失的特殊群体，如何通过有效的项目式学习切实提升高中听障学生的计算思维？本文提出，应针对听障学生特点，依据课标选择适切的教学内容，结合内容精选真实的项目主题，通过形成完善的实施方案、明确可行实施流程、落实有效教学策略来推进以生为本的项目实施，并关照素养落实多元化项目评价，这是聋校高中信息技术学科通过项目式学习促进学生高阶思维发展与核心能力形成的有效实施路径。

关键词：计算思维；信息技术课程；学科项目式学习；实施路径

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2024）10-0043-04

《普通高中信息技术课程标准（2017版）》（以下简称“课标”）明确了项目式学习是一种指向素养目标的学习方式变革，是指向学生核心素养提升的有效载体。[1]那么，面向听力损失的特殊群体，如何通过有效的项目式学习来切实提升高中听障学生的计算思维？

依据课标选择适切的教学内容

针对听障学生特点，依据课标中的课程目标和模块1的内容要求，参照粤教版和教科版高中信息技术必修1《数据与计算》，结合聋人高考单招计算机专业的考试要求，笔者选择并调整了教学内容，经过两轮的教学实践初步形成模块1的校本化课程实施方案。相关教学内容分两学期共约80个课时完成，且方案在两个方面做了较大调整和改进。首先，对“数据处理与可视化表达”单元进行了校本化改造。在数据分析部分，放弃了远离高中听障学生经验和认知水平的数据分析方法，选择了应用广泛且与学生未来工作和生活更为相关的数据处理工具——EXCEL来实现相应的数据分析。原因有二：一是這一工具易学易用，学生在开展相关综合性项目探究的过程中，有能力借助支架和教师的指导，逐步落实自主学习和小组互助学习。二是学生通过项目中任务驱动习得的知识与技能，可以较顺利地实现迁移并用于分布式的任务分配，并与同学一起解决实际的问题，有助于在整合知识与技能解决问题的同时实现深度学习；其次，数字化学习作为一种创新的学习方式，更应在聋校的信息技术课堂得到充分体现，帮助听障学生更有效地开展学习。为此，围绕课程方案，笔者构建了数字化学习平台，引导学生在每一节课中借助平台开展相应的数字化学习，将这部分显性的知识呈现转变为隐性而长效的学生学习行为的改变。“数据与计算”模块涵盖了与计算思维密切相关的数据、信息、计算等大概念及其下位诸多的核心概念和关键概念。对此模块的校本化处理，保障了听障学生在理解相关概念的同时，能够运用相应的知识和技能切实解决真问题，从而有助于其在学习的过程中逐步发展计算思维，提升核心素养。

结合内容精选真实的项目主题

聋校高中信息技术学科中的项目式学习需要听障学生在真实的问题情境中，通过学科实践，学会用本学科的思想方法分析真实问题，并用学科知识去解决这些问题。根据项目关联的概念疏密，笔者将项目分为单一项目和综合项目，其中，单一项目关联的概念多为同一核心概念下相对单一的下位概念。同时，根据项目探究中学生认知参与和行为参与的深度，将项目性质归为探究体验和探究实践，前者重在通过项目体验进一步理解相关概念，后者重在通过项目实践来实现知识和技能的迁移并运用知识解决新情境下的新问题。

依据模块1的校本化实施方案，结合课标及各单元的学习内容，笔者确立了五个项目学习主题。各项目都具有以下两个共同的特征：

一是聚焦真问题。德育成长积分、手语识别探秘、区域空气质量分析等都是学生日常生活关注且感兴趣的话题，学生在接触项目时感觉亲切而熟悉，更易进入状态，为项目的顺利推进奠定了认知、情感和经验基础。例如，德育成长积分与学生在积分超市中的兑换活动是紧密相关的，学生特别关心。因此，当教师在项目中呈现出每位学生当月的真实数据时，学生们非常感兴趣，纷纷提问“我的积分是多少”“班级谁的积分最高”“我的积分在班级排第几名”，这些自发的问题为项目下一阶段的学习任务——查询、求最大值、排序算法的引出做了铺垫，也让学生带着更强烈的兴趣和好奇心学习编程，实现算法。

二是有助于促进深度学习发生。并不是所有的教学内容都必须有相应的项目来匹配，如“巧解数学题”中的鸡兔同笼问题本身是一个数学问题，高一的听障学生也有能力运用数学知识解决这个问题。但是运用计算机来解决这一计算问题，并体会人工、半自动方式和全自动方式的区别与联系，对于经验不足的大部分听障学生来说却是不小的难题。因此，笔者设计了这一项目，在项目中设置了两个不同难度的任务，并通过数字化学习平台为不同层次的学生提供了学习支架，学生可根据自身水平选择运用EXCEL或完善程序来解决问题。不同层次的学生通过自主探究习得知识和技能并顺利应用于问题解决情境，在解决问题的同时体验了不同方法的效率，而学生间的分享交流展示也进一步丰富了彼此的体验。

以生为本推进渐进的实施流程

1.形成完善实施方案

项目规划方案包含项目计划和项目指南。结合聋校教学实际，笔者将项目计划与项目指南整合，形成校本化学科项目式学习实施方案。方案明确了项目实施过程中的支架支持，有助于项目团队提前做好相应准备，保障项目顺利推进。另外，在实施过程中学生的合理想法及诉求也会被充分考虑并进行必要的调整与修改，同时，项目实施方案既是计划与指南，也是项目的进度反馈。在项目推进过程中的每个阶段，学生可对照方案反思自己的实际进度并进行改进和调整。

2.明确可行实施流程

在形成实施方案、明确项目性质和类型的基础上，教师需要针对不同的项目落实方案的实施。不同性质和类别的项目的实施流程是不完全相同的。以“德育积分DIY”项目为例，这是一个综合探究实践项目，采用模式2实施项目教学。关联的核心概念涵盖了计算机程序结构、Python基本语法、算法等。相应的项目实施流程如下：①提出问题。结合德育积分超市的背景，引出问题：如何编程让计算机自动实现德育积分计算和兑换？②概念学习。在这一环节搭建了若干支架，如现场演示、问题引导、视频辅助、网站支持、在线测试等，帮助学生初步习得Python的相关基础知识（语法+简单的数据结构等）。③任务驱动。通过围绕“积分计算”“积分兑换”设置的一系列探究任务，引导学生进一步习得顺序结构、分支结构和循环结构等核心概念及相关语法知识，学会用Python编程解决简单的问题。④问题解决。在学生基本掌握了Python相关基础知识和编程基本技能的基础上，进一步通过小组合作，选择解决课堂中学生自行提出和生成的新问题，如“如何查找我的积分”“哪位同学的德育积分最高”“德育积分怎么排序”等，并交流分享和评价学习成果。

3.落实有效教学策略

学科概念学习与学科实践活动是项目实施中的重要环节，这两个环节能否有效落实，直接关系并影响该学科项目式学习的成效。

（1）提供可视化学习支架，支持探究学习开展

在聋校的学科项目式学习中，笔者始终坚持运用技术为学生提供可视化学习支架。首先，借力数字化平台打造数字化项目学习资源。经过两轮教学实践，目前，基于数字化平台的“数据与计算”模块数字化项目学习资源已基本建成，并将在后续实践中进一步丰富和完善。其次，引导学生运用可视化工具呈現内隐的思维成果。以“德育积分DIY”项目为例，针对学生的课堂反馈，先充分肯定学生解决问题的流程基本正确，同时请学生共同发现并指出流程图存在的问题，如流程图不规范、处理过程不清晰等。在请其他学生分享规范流程图的方法后，请该学生思考：已有积分、新增积分和现有积分是什么关系？你希望这些数据如何存储？（用变量）如何用正确的算术表达式明确这样的关系？基于上述启发和帮助，学生进一步独立思考并及时纠正了错误，完善了流程，为后续基于流程图的编程奠定了思维基础。

（2）实施意义学习策略，促进高阶性学习发生

常见的基于意义学习的新的学习方式共同具有高阶性和科学性的特征，有助于培养高阶能力，实现知识迁移[2]，并通过行为参与同认知参与相结合、个体参与同群体参与相呼应的方式提升学习者的参与能力，促进主动学习。学科项目式教学的不同阶段可以灵活选择和运用新的学习方式中的不同策略逐步落实和达成高阶性学习目标，这里的“高阶性”是指学习的水平在“理解”以上，学习的内容在“概念”以上。

以“巧解数学题”项目为例，针对缺乏数据处理和编程经验的高一新生，笔者在项目中设置了两个进阶的活动：活动1——用EXCEL解决鸡兔同笼问题；活动2——通过完善程序实现计算。其中，活动1必做，活动2选做。学生在完成探究任务之前，首先要借助平台提供的EXCEL等基础知识学习材料，学习和了解用工具实现计算并获取答案的必备知识与技能，学习材料中有相关知识的陈述和举例。同时，学生被要求对下列问题展开探究：上述EXCEL文件中包括了几张工作表？工作表中的数据表由几行和几列构成？整个数据表区域怎么表示？数据表中有几个字段？分别是什么？数据表中共有几条记录？学生在思考和回答问题的同时必须结合学习材料和教师的指导深入理解工作簿、工作表、数据表、记录和字段等概念及其联系。

在上述案例的“知识学习”环节，笔者同时用到了两个策略：基于首要教学原理的“明理-示例-答问”策略和基于提问与答问视角的探究法。而在“任务体验”环节又进一步用到了“明理-示例-答问-练习”策略、基于生成学习理论的“自我解释”策略、“具身体验”策略和基于综合学习设计的归纳-探究策略。随着项目环节的推进，策略呈现出扶少放多、效能升级的变化。

（3）设计意义建构活动，促进有效迁移发生

意义建构的活动设计有助于让学习成为一种生成活动、建构活动和意义理解活动，引导学生在深度学习中进行有效迁移。以“全国区域空气质量数据统计和分析”项目为例，在这一项目两轮的教学实践中，笔者坚持以学科核心素养提升为宗旨，持续反思与调整。第二轮项目实施流程在两方面发生了重大变化：一是任务分工由单一变多样；二是任务驱动由单一任务探究变为任务探究与任务实践的有机融合。

①各司其职，让每一位学生沉浸式参与。在本轮教学中笔者预先确定了16个重点区域，由每位学生抽签认领并负责该区域的空气质量数据统计与分析。立足于运用不重复任务分配要求每位学生全身心地投入和参与其中，独立完成数据的采集、格式化、计算、统计和分析，教师则在此过程中负责进行个性化的解惑与指导，组长同时负责协助教师解决组内力所能及的问题。当项目近尾声时，请各组将各自生成的区域统计数据合成为一张数据表，并据此用Python生成各区域10年AQI变化对比动态柱形图。

②融合探究，实现从建构到运用的跨越。在第一轮的项目教学中，笔者更侧重围绕南京区域的空气质量分析设计探究型任务。在本轮教学中，笔者以此为基础进一步增加了实践性任务。探究型任务服务于学科概念学习及相关技能的获得，实践型任务则重在将习得的知识与技能运用于实际问题的解决。以项目中的“空气质量数据的计算与统计”为例，在这个阶段，笔者设置的探究型任务包括统计南京地区当月AQI数据的最大值、最小值、平均值（常用函数），计算南京地区当月空气质量优良天数（公式+条件计数），依据AQI值，计算南京地区2022年的空气质量等级（条件函数）和AQI排序值（RANK函数），旨在引导学生基于任务探究习得EXCEL中公式与函数的相关概念，并能够在教师的指导下结合示例探究函数的应用；实践型任务则包括了所属区域空气质量数据的各项指标月度均值和年度均值计算。这两个任务都是在运用知识和技能解决实际问题，同时，生成的结果——区域空气质量数据月度统计表和年度统计表既可作为项目的阶段性成果，又可为后续运用数据透视表实现区域空气质量数据分析并形成项目最终实践性成果——区域空气数据分析报告打下基础。而分析报告的形成不仅需要数据处理和分析的技能，还进一步要求学生综合区域地理、经济、文化、政策等因素对数据分析结果进行全面的思考和判断，并在此基础上形成自己的结论和建议。

关照素养，落实多元化项目评价

一是项目实施评价。项目实施评价包括项目过程评价和项目成果评价。项目实施方案是项目过程性评价的重要依据，对照项目实施方案，可以及时了解教师和学生在项目推进过程中的进展状况，有利于项目执行者和课程管理者及时发现问题，并调整方案、解决问题。项目的成果评价相对灵活，但需要依据不同的成果形式设计评价量规并指导师生开展自评、互评与师评。

二是计算思维发展评价。可从概念、观念和问题解决三个维度具体落实评价。在概念维度，笔者参考了市教研室组织研发并出版的《必修模块精准教学指南》，并结合高中听障学生实际对其中的测试题和练习题做了相应调整。在观念和问题解决维度，笔者通过文献研究确立了各维度的关键指标，并在此基础上初步形成了相应的评估量表。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中信息技术课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版设，2018，5.

[2]陈金慧.为意义学习设计教学——5种新学习方式研究综述[J].上海教育科研，2023（02）：56-62.

本文是2022年度国家社会科学基金一般课题“促进高中听障学生计算思维发展的项目式学习策略研究”（编号：BCA220265）的阶段性研究成果。