知識(shí)類(lèi)主題的項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

江勇

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》在教學(xué)建議中，大力提倡開(kāi)展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，建議以項(xiàng)目的方式整合課堂教學(xué)，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，以解決問(wèn)題為導(dǎo)向開(kāi)展方案設(shè)計(jì)、新知學(xué)習(xí)和實(shí)踐探索。教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)適合學(xué)生認(rèn)知特征的活動(dòng)情境，引導(dǎo)他們利用信息技術(shù)開(kāi)展項(xiàng)目實(shí)踐，形成作品，并在項(xiàng)目實(shí)踐過(guò)程中滲透學(xué)科核心素養(yǎng)，整合知識(shí)和技能的學(xué)習(xí)。以一個(gè)項(xiàng)目實(shí)踐作品為主要載體的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，其組織流程和評(píng)價(jià)激勵(lì)是我們比較熟悉的，而如何在短課時(shí)的知識(shí)類(lèi)主題的教學(xué)中應(yīng)用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)組織教學(xué)還需要進(jìn)一步探討。筆者針對(duì)單一知識(shí)類(lèi)主題進(jìn)行了各種教學(xué)嘗試和實(shí)踐，總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)就在“信息的編碼”一節(jié)的教學(xué)中如何開(kāi)展項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施與大家分享。

● 教學(xué)設(shè)計(jì)

教材中關(guān)于信息編碼內(nèi)容，首先介紹了二進(jìn)制的思想，然后在數(shù)的領(lǐng)域介紹了二進(jìn)制的計(jì)數(shù)規(guī)則和計(jì)算方法，最后舉例說(shuō)明了ASCII和漢字編碼。對(duì)于這一知識(shí)類(lèi)主題的內(nèi)容，如果采用項(xiàng)目探究的方式，可以讓學(xué)生對(duì)某種信息嘗試自我編碼及應(yīng)用驗(yàn)證，這樣，能使學(xué)生對(duì)信息編碼的意義、原理和方法有更深刻的認(rèn)識(shí)，對(duì)發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維也提供了很好的訓(xùn)練。

所以，在這一節(jié)信息編碼的項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)計(jì)中，筆者考慮了以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：①在項(xiàng)目方案的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要考慮和預(yù)估項(xiàng)目主題應(yīng)限制在什么方向，它需要解決什么問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題有哪些約束條件，學(xué)生在完成這個(gè)項(xiàng)目過(guò)程當(dāng)中可能存在哪些技術(shù)盲點(diǎn)和知識(shí)缺漏，如何提供這些技術(shù)幫助，學(xué)生可能提出哪些解決方案，這些方案可能具有哪些優(yōu)勢(shì)或者不足，還可以向?qū)W生提供什么改進(jìn)意見(jiàn)等。②在項(xiàng)目方案的驗(yàn)證和修正環(huán)節(jié)，如何讓學(xué)生在一個(gè)新的場(chǎng)景中應(yīng)用編碼方案，從而發(fā)現(xiàn)不足，修正自己的方案;如何激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，在小組思維碰撞中尋找突破的火花。③在項(xiàng)目方案的總結(jié)和評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，需要考慮從哪些角度對(duì)學(xué)生的探究過(guò)程、編碼方案進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，可以從哪些維度對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

● 教學(xué)實(shí)踐

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的教學(xué)實(shí)踐，筆者把知識(shí)類(lèi)主題的項(xiàng)目式教學(xué)組織過(guò)程大致分為以下幾個(gè)階段。

第一個(gè)階段是問(wèn)題導(dǎo)向，就是確定項(xiàng)目方案所要解決的問(wèn)題是什么。信息編碼的種類(lèi)很多，本節(jié)選擇相對(duì)簡(jiǎn)單的像素圖來(lái)探索信息編碼的可能思路（如圖1），目標(biāo)是探尋一種編碼方案將這些圖像信息用編碼進(jìn)行表示和存儲(chǔ)，然后基于這樣的編碼，也能夠還原和再現(xiàn)。

教師引導(dǎo)學(xué)生分析這些圖像信息，它們是由什么組成的，這些組成項(xiàng)有什么典型特征，怎么去表述這些組成項(xiàng);引導(dǎo)學(xué)生思考可能的技術(shù)路徑，可以讓學(xué)生描述莫爾斯電碼的編碼方法，如果沒(méi)有學(xué)生知道，就讓學(xué)生去閱讀教師提供的材料，讓他們對(duì)信息編碼有基本的認(rèn)識(shí)。編碼的時(shí)候，第一步應(yīng)該尋找信息的特征點(diǎn)，列舉有多少種這樣的特征點(diǎn);第二步為每一種特征點(diǎn)設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)潔的方式進(jìn)行表達(dá)?？梢圆捎庙?xiàng)目小組的方式，讓學(xué)生去討論，去設(shè)想，按照他們自己的理解，形成一些編碼思路。這個(gè)時(shí)候讓學(xué)生去設(shè)計(jì)具體的編碼，還是有很大難度的，所以筆者組織學(xué)生通過(guò)一種簡(jiǎn)單的黑白像素的圖像嘗試信息編碼（如圖2），為問(wèn)題繼續(xù)增加限制條件，為項(xiàng)目的最后解決搭臺(tái)階。

學(xué)生列出了許多編碼描述，這時(shí)，可以讓小組發(fā)言人簡(jiǎn)單陳述一下編碼思路，其他學(xué)生針對(duì)他的編碼方法的優(yōu)劣展開(kāi)討論。之后，再讓小組按照討論結(jié)果，對(duì)自己的編碼思路做出進(jìn)一步的調(diào)整，現(xiàn)階段教師不評(píng)價(jià)任何一種編碼方案，也不討論評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，由學(xué)生在探索過(guò)程中自己去發(fā)現(xiàn)總結(jié)。

第二個(gè)階段是技術(shù)支持，即為學(xué)生提供項(xiàng)目解決的新知框架。在前面的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)知道計(jì)算機(jī)中所有信息都是以某種二進(jìn)制編碼的方式來(lái)表示的。所以，如果要將這樣一幅4×8像素黑白圖像用二進(jìn)制編碼，那么它又該寫(xiě)成什么樣式呢？這時(shí)就需要給學(xué)生補(bǔ)充講解有關(guān)二進(jìn)制計(jì)數(shù)、二進(jìn)制編碼的一些基本規(guī)則，這就是新知學(xué)習(xí)的框架支持環(huán)節(jié)，目標(biāo)是讓學(xué)生在這個(gè)項(xiàng)目進(jìn)程中進(jìn)行必要的新知學(xué)習(xí)，從而實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目解決。

第三個(gè)階段是方案探索，即在新知的支持和約束條件下探索提出項(xiàng)目解決方案。采用二進(jìn)制的思想和要求，組織項(xiàng)目小組嘗試將自己的編碼思路用二進(jìn)制的方式表述出來(lái)，并驗(yàn)證編碼方案能不能很好地表述和還原。各小組提出了如“11010011……”“00101100……”“10111101……”“110000101010110……”等編碼方案，在此基礎(chǔ)上，再討論編碼有沒(méi)有可以改進(jìn)的地方？它還存在哪些問(wèn)題？這時(shí)，有的項(xiàng)目小組會(huì)發(fā)現(xiàn)，用二進(jìn)制的方式去表述前面用漢字表述的編碼思路，看起來(lái)簡(jiǎn)潔的編碼變得更加冗長(zhǎng)。這時(shí)也許有學(xué)生會(huì)有意識(shí)地去想信息編碼的另外一層評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，就是編碼的冗余度，以及圖像的壓縮需求了，這不是這一節(jié)所要探索接觸的問(wèn)題，卻給部分學(xué)生開(kāi)啟了探索學(xué)習(xí)的空間。

第四個(gè)階段是方案修正，即在新的應(yīng)用場(chǎng)景中驗(yàn)證和修正方案?；氐匠跏紗?wèn)題，我們的目標(biāo)是對(duì)相對(duì)比較豐富的圖像嘗試二進(jìn)制編碼，也就是對(duì)更常見(jiàn)的彩色圖像的編碼，那么能否把剛才在簡(jiǎn)單模式下黑白圖像的編碼方案拓展到彩色圖像中呢？我們還是先來(lái)看一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的彩色圖像，如圖3所示。

引導(dǎo)學(xué)生思考，通過(guò)增加二進(jìn)制位數(shù)的方法來(lái)表示更多的特征值，從而延展實(shí)現(xiàn)對(duì)彩色圖像的編碼。提示學(xué)生，從這幅圖的顏色特征值，可以選取一種四位的二進(jìn)制編碼來(lái)表示一種顏色，從而組成整幅圖像的二進(jìn)制編碼。在這個(gè)過(guò)程中，通過(guò)一個(gè)新的應(yīng)用來(lái)驗(yàn)證總結(jié)項(xiàng)目方案，并調(diào)整修正前面所探索的解決方案，提高項(xiàng)目方案的完備性。

為提高學(xué)生的成就感，還可以讓學(xué)生在畫(huà)圖軟件中創(chuàng)建如圖4所示的bmp圖片，通過(guò)屬性，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)剛才探索的編碼思路存在真實(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景。也可以基于像素尺寸、顏色深度來(lái)計(jì)算這幅黑白或者彩色bmp圖像的字節(jié)數(shù)，發(fā)現(xiàn)它確實(shí)是按像素、位來(lái)存儲(chǔ)編碼的。當(dāng)然，在bmp文件當(dāng)中，按照像素點(diǎn)信息的二進(jìn)制編碼只是其中的主體，還有一些附帶的其他格式屬性，所以它的文件大小就接近這里的像素點(diǎn)字節(jié)數(shù)。

第五個(gè)階段是項(xiàng)目評(píng)價(jià)，即基于項(xiàng)目方案的評(píng)價(jià)要素對(duì)各小組方案展開(kāi)激勵(lì)評(píng)價(jià)。從項(xiàng)目方案的實(shí)現(xiàn)效果、創(chuàng)造性、易用性、精簡(jiǎn)度，以及技術(shù)難度和構(gòu)思的精巧開(kāi)創(chuàng)性等維度進(jìn)行技術(shù)評(píng)價(jià);從小組合作交流、項(xiàng)目組織開(kāi)展情況進(jìn)行學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)方式采用教師評(píng)價(jià)、小組互評(píng)、組間評(píng)價(jià)等方式，使評(píng)價(jià)過(guò)程具有參考性和激勵(lì)性，使項(xiàng)目式教學(xué)得以繼續(xù)有活力地展開(kāi)。

第六個(gè)階段是知識(shí)總結(jié)，即回歸教材，梳理建構(gòu)本節(jié)知識(shí)主題體系。這一節(jié)筆者選取了對(duì)圖像信息的簡(jiǎn)單編碼開(kāi)展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，而對(duì)更多各種形態(tài)的媒體形式和數(shù)據(jù)的信息編碼，仍是屬于知識(shí)類(lèi)學(xué)習(xí)的范疇。所以，在項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)完成之后，還需要引導(dǎo)學(xué)生了解其他典型的信息編碼，因?yàn)橛辛藢?duì)圖像信息編碼的探索嘗試，學(xué)生對(duì)漢字信息的編碼、ASCII的理解，以及聲音、視頻信息的編碼和壓縮有了更好的理解和接受效果。

● 教學(xué)反思與總結(jié)

在開(kāi)展知識(shí)類(lèi)主題的項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)中，項(xiàng)目問(wèn)題的選擇至關(guān)重要，一般應(yīng)選擇相對(duì)簡(jiǎn)單的且在經(jīng)過(guò)必要的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)之后學(xué)生能夠開(kāi)展探索、展開(kāi)項(xiàng)目求解的問(wèn)題。在進(jìn)行項(xiàng)目活動(dòng)時(shí)，要注意引導(dǎo)學(xué)生從多個(gè)方向展開(kāi)方案的探索設(shè)計(jì)，并提供應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)驗(yàn)證。

在項(xiàng)目式教學(xué)組織過(guò)程中，除了積極引導(dǎo)學(xué)生小組展開(kāi)頭腦風(fēng)暴式的討論之外，教師還需要提前預(yù)估并設(shè)計(jì)一些思路方案，并準(zhǔn)備好對(duì)新知學(xué)習(xí)、新技術(shù)講解的輔助材料，提供給不同需求的學(xué)生，讓他們?cè)谔剿鬟^(guò)程中能夠主動(dòng)更新知識(shí)，獲得技術(shù)支撐，推動(dòng)項(xiàng)目活動(dòng)的開(kāi)展。

在本節(jié)的教學(xué)中，對(duì)項(xiàng)目方案的評(píng)價(jià)還相對(duì)單薄，對(duì)項(xiàng)目式教學(xué)的評(píng)價(jià)操作，仍是筆者今后需要進(jìn)一步探索的方向。另外，還需要激發(fā)學(xué)生積極參與評(píng)價(jià)，只有這樣才能保證所有學(xué)生有參與的熱情，并獲得學(xué)習(xí)成就感，保障課堂的學(xué)習(xí)效果。