高中信息技术项目式学习存问题，速来投稿提建议

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项目式学习经过长期发展，为高中信息技术教学带来了诸多生机，然而在实施过程中也暴露出若干问题与不足。首先，设计的问题空间较为宽泛，导致学生在解决问题的过程中可能缺乏足够的内部引导，难以突破困境。此外，部分学生可能会在途中选择放弃，使得项目式学习活动变得松散无序。第二点是“任务梯度”存在断裂，教师所设定的项目任务并未触及学生的最近发展区域，从一项任务过渡到下一项任务的难度差异显著，学生的认知能力不足以跨越这些梯度。这使得项目式学习活动对学生来说显得令人畏惧。第三方面则是项目式学习经验难以转化为知识，往往随着时间的流逝而淡忘，学生在脑中仅存模糊的印象，缺乏直观的记忆。四是项目式学习过于关注成果，忽略了计算思维的重要性，对计算思维的理解主要依赖个人经验，这致使核心素养难以得到准确贯彻。

计算思维被视为《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》所倡导的核心素养之一。这样的思维模式使得学生在参与信息活动时，能够以计算机处理方式来明确问题、提炼关键特征、构建模型以及整理数据。高中信息技术课程中，针对培养计算思维的项目式学习框架，其目的是通过项目化的学习途径，指导学生运用计算思维去解决实际问题，并在这一过程中不断提高计算思维能力。学生目前的知识和能力水平与可能达到的发展水平之间，存在着一个需要过渡的区域，这一区域被称作“最近发展区”。设计项目式学习支架需以学生当前的发展水平为基准，同时激发其潜能区域，通过设置不同难度的项目活动，助力学生逐步完成各项任务、积累成就，并逐步过渡至新的发展阶段。同时，项目式学习支架的设计还需遵循建构主义的学习理念，突出知识的获取并非仅仅依赖教师的单向传授，而是在特定情境中，通过项目成员间的合作与互动，共同完成知识的构建。

指向计算思维的项目式学习支架的设计

学习支架，这一学生自主构建知识的工具，相当于搭建知识的“脚手架”。它是由教师精心设计的，旨在辅助学生有目的地解决问题、高效地完成任务。随着支架的逐步移除，教师会将学习的责任逐步交还给学生，从而促进学生自主地构建知识。通过运用学习辅助工具进行项目制学习，可以有效地促进学生们克服知识障碍，并在实际场景中激发与提升计算思维能力，确保项目的顺利进行以及学生学习的成效。

1.学习支架设计依据

首先，需遵循教材的安排。例如，浙江教育出版社出版的《数据与计算》高中信息技术必修1教材中，详细阐述了运用算法解决实际问题的常规步骤，包括问题拆解、抽象与模型构建、算法设计及描述、程序编写、调试与优化。学习支架的构建应紧密围绕这五个环节展开。其次，需考虑到项目式学习在实施过程中暴露出的问题与不足。学习支架的设计应避免重复之前的错误。第三点，我们遵循学习理论的原则。这包括运用最近发展区理论和建构主义学习理论，确保学习支架的设计有科学依据。第四点，我们参考了其他理论观点。例如，借鉴大数据处理中的分治理念，以及从经验教学转向循证教学的理念等。

2.学习支架设计框架

为了激发、培育和评估高中生的信息技术计算思维，我们特制了高中信息技术项目式学习工具（如图1所示），旨在通过该工具在算法解决实际问题的过程中激活和提升计算思维，同时借助学习工具来辅助完成算法问题的解决。为了提升学生将繁杂问题分解为简易问题的能力，我们精心打造了问题分解的辅助工具，指导他们逐步拆解复杂问题；同时，为了增强学生的抽象思维和模型构建技巧，我们引入了类比辅助工具，帮助他们从个别现象中提炼出普遍法则；此外，为了降低学生编写算法的难度，我们开发了可视化辅助工具，让学生能够在代码与结果图表中不断琢磨、尝试并验证，既可正向推导，也可反向开发；最后，为了评估学生计算思维能力的提升效果，并规避认知局限和经验误差，我们编制了评估标准，确保学习辅助工具能够持续反馈与优化。量规支架与其他如问题支架、类推支架、可视化支架等存在显著差异，主要在于其覆盖了算法解决问题的整个流程。这四个支架相互支持，共同进步，确保了项目式学习活动的有序进行和计算思维能力的持续增强。

图1 高中信息技术项目式学习支架

指向计算思维的项目式学习支架的应用

1.问题支架，分治激发计算思维

问题支架在激发学生计算思维方面展现出简化复杂问题的功效。在《数据与计算》教材中，详细阐述了大数据处理的关键工具——pandas模块以及二维数据结构DataFrame。教师基于计算思维的视角，引导学生深入理解计算机处理二维数据的机制，通过引入大数据的分治理念来设计问题支架。分而治之，即把待解决的繁杂问题，采取特定方法分解为若干个简单可解的子问题，随后，将这些子问题的解决方案以特定方式整合，最终求得原复杂问题的答案。基于此分治理念，我们精心设计了适用于问题解决的任务指导单。依据涵盖1950年至2022年期间全国各城市年平均气温的统计数据表格，通过应用DataFrame数据结构的相应函数，筛选出最近三年气温均值最高的七个省份。在此过程中，教师需按照数据导入、数据清洗与整理、数据聚合与分组、数据排序与筛选、数据可视化和分析等环节，构建问题支架。而在项目合作环节，学生需依次解决这些问题，并完成代码的编写与调试工作。前一问题的输出被用作后一问题的输入，以此递进地达成整个项目的目标。教师借助问题支架（图2），成功激发学生的计算思维，进而使学生掌握了处理复杂问题的计算机核心技巧，将复杂问题简化，有效解决问题。

图2 应用问题支架的任务单

2.类推支架，就近发展计算思维

类推支架对学生计算思维的培育有着潜移默化的积极作用。在《数据与数据结构》这一选择性必修模块的第一部分，冒泡排序被证明是关键，它能够将无序的数据序列转化为有序的序列。教师以计算思维为指导，引导学生深入认识计算机在冒泡排序中的处理逻辑与步骤：每次排序过程中，通过对比相邻的元素并进行交换，确保较大的数值逐步从序列前端向末端移动；每完成一次排序后，都会有至少一个数值落至其正确的位置，直至最后一轮排序将最后两个数值也正确排列。冒泡排序的机制相当灵活，其操作方式可依据每轮比较的方向进行选择，既可采取从前往后的方式“冒泡”，亦能选择从后往前的方向“冒泡”；同时，根据每轮交换所设定的条件，既可实现升序的“冒泡”，亦能实现降序的“冒泡”。依据学生当前的发展状况，我们编制了涉及类比推理的辅助性任务清单。这一设计遵循了最近发展区的理论框架，通过将现实情境融入动态模拟，我们与学生一起逐步构建了从前至后的“冒泡”式表格。这样做不仅有助于加强学生当前的发展领域，而且通过展示扩展性的类比工具，每次仅调整一个变量，学生在“扶手”般的支架辅助下，逐步跨越到潜在的发展区间。正是这种类比支架的应用，使得学生的计算思维能力在不知不觉中得以塑造。

3.可视化支架，自主建构计算思维

可视化工具在帮助学生构建计算思维方面起到了记忆深刻的作用。正如前文所述，pandas模块中的DataFrame数据结构能够模拟大数据分析，然而，学生往往难以理解和掌握数据结构的各种变化形式。从计算思维的角度来看，教师需引导学生理解计算机如何组织数据以及数据结构演变的流程：为何在计算四个账户当日单笔刷卡的平均金额时，必须对“对方账户”列进行汇总与分类？汇总分类后的数据呈现出何种数据结构？这种数据结构具体包含了多少行和列？这些问题若仅靠教师的讲解，显然是不够的。依据建构主义教学理念，在项目制学习环节中，我们倡导学生积极展开交流探讨，并借助正向验证与逆向推理手段来构建知识体系。为此，我们针对学生自主构建知识的需求，精心设计了融入可视化辅助工具的任务清单。通过可视化的截图展示，促使学生在已知代码与预期效果之间不断进行深入思考：若如此补充代码，数据将呈现何种排列？若希望数据达到特定排列，代码又应如何进行编写？可视化工具支持学生在项目制学习过程中自行构建知识体系，并通过图像辅助加深对知识的印象。随着学生运用计算机进行数据分析的项目数量增加，他们更倾向于发展计算思维。

4.量规支架，循证检验计算思维

量规支架在检验学生计算思维方面起到了“胸有成竹”的作用。在项目式学习任务中，学生能够自主构建知识，并激发自身计算思维的发展。然而，学生对于计算思维发展水平的认识往往滞后，而教师的感知也可能存在偏差。循证评价则是一种依托全面、实时数据的评价方式，它通过收集、转换并利用证据数据来衡量计算思维的水平，并根据评价结果对前期学习支架进行优化调整。依据教材内容和课程标准，本着循证教学的理念，我们精心构建了两个用于评估计算思维能力的量规工具。其一为算法应用能力的表现性评价表（见表1），该量表由五个阶段组成，涵盖了十四种具体行为表现的评估标准。依据各项目重点差异，对自我评估、小组内成员互评以及教师评价设定不同比重，随后将各项得分进行加权合并，计算出各步骤及总体的得分，以此来衡量算法在实际问题解决过程中的表现。这种评估方式适用于教材中绝大多数项目式学习活动，用以观察学生的计算思维能力。

表1 算法解决问题的表现性评价量表

该核查表主要针对计算思维能力的展现，涵盖了项目是否展现了学生的理解能力以及是否实现了既定目标。它从学生如何理解计算机解决问题的方法、如何从复杂情境中提取关键特征、如何构建相应的结构模型、如何掌握程序设计的基本原理、如何合理组织和管理数据、如何运用计算思维解决实际问题，以及如何将这种思维迁移到其他相关问题上并解决等方面，对学生能力进行了全面评估。此核查表特别适用于教材中一些难度较高、非典型的体验式项目，例如在必修2《信息系统与社会》中，基于Flask模块实现网络聊天的项目活动。量表与核查表构成了评价的支撑体系，它们有助于教师构建评价依据，从而对学生的思维成长有了清晰的认识。

结 语

未来，高中信息技术领域的项目式学习将展现出更加鲜明的个性化、深入化、跨学科融合、技术手段多样化、评价方式多元化以及资源共享化的特点。这些趋势将为学生培养计算思维和解决实际问题的能力提供更为宽广的舞台和更多的发展机会。借助学习支架的项目式学习，有助于学生更顺畅地跨越“最近发展区”，自主构建和掌握知识体系。在项目式学习实践中，我们需探寻理性的根基，追求教育的至善，共同助力学生成长，推动教育质量迈向更高水平。

作者工作单位位于 │ 浙江省淳安县第二中学，同时亦在 杭州市淳安县教育发展研究中心担任职务。

内容来源 │《中小学信息技术教育》2024年第5期

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排版 | 伊   丹       初审 | 徐靖程

复审 | 卢秋红       终审 | 苏金柱

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