知识类主题的项目式教学设计与实践
江勇
《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》在教学建议中，大力提倡开展项目式学习，建议以项目的方式整合课堂教学，学生在教师的引导下发现问题，以解决问题为导向开展方案设计、新知学习和实践探索。教师要创设适合学生认知特征的活动情境，引导他们利用信息技术开展项目实践，形成作品，并在项目实践过程中渗透学科核心素养，整合知识和技能的学习。以一个项目实践作品为主要载体的项目式学习，其组织流程和评价激励是我们比较熟悉的，而如何在短课时的知识类主题的教学中应用项目式学习组织教学还需要进一步探讨。笔者针对单一知识类主题进行了各种教学尝试和实践，总结了一些经验，现就在“信息的编码”一节的教学中如何开展项目式教学设计与实施与大家分享。
● 教学设计
教材中关于信息编码内容，首先介绍了二进制的思想，然后在数的领域介绍了二进制的计数规则和计算方法，最后举例说明了ASCII和汉字编码。对于这一知识类主题的内容，如果采用项目探究的方式，可以让学生对某种信息尝试自我编码及应用验证，这样，能使学生对信息编码的意义、原理和方法有更深刻的认识，对发展学生的计算思维也提供了很好的训练。
所以，在这一节信息编码的项目式教学设计中，笔者考虑了以下几个方面的问题：①在项目方案的设计环节需要考虑和预估项目主题应限制在什么方向，它需要解决什么问题，这个问题有哪些约束条件，学生在完成这个项目过程当中可能存在哪些技术盲点和知识缺漏，如何提供这些技术帮助，学生可能提出哪些解决方案，这些方案可能具有哪些优势或者不足，还可以向学生提供什么改进意见等。②在项目方案的验证和修正环节，如何让学生在一个新的场景中应用编码方案，从而发现不足，修正自己的方案;如何激发学生的创新思维，在小组思维碰撞中寻找突破的火花。③在项目方案的总结和评价环节，需要考虑从哪些角度对学生的探究过程、编码方案进行评价分析，可以从哪些维度对学生的学习活动进行评价。
● 教学实践
经过一段时间的教学实践，笔者把知识类主题的项目式教学组织过程大致分为以下几个阶段。
第一个阶段是问题导向，就是确定项目方案所要解决的问题是什么。信息编码的种类很多，本节选择相对简单的像素图来探索信息编码的可能思路（如图1），目标是探寻一种编码方案将这些图像信息用编码进行表示和存储，然后基于这样的编码，也能够还原和再现。
教师引导学生分析这些图像信息，它们是由什么组成的，这些组成项有什么典型特征，怎么去表述这些组成项;引导学生思考可能的技术路径，可以让学生描述莫尔斯电码的编码方法，如果没有学生知道，就让学生去阅读教师提供的材料，让他们对信息编码有基本的认识。编码的时候，第一步应该寻找信息的特征点，列举有多少种这样的特征点;第二步为每一种特征点设计一种简洁的方式进行表达。可以采用项目小组的方式，让学生去讨论，去设想，按照他们自己的理解，形成一些编码思路。这个时候让学生去设计具体的编码，还是有很大难度的，所以笔者组织学生通过一种简单的黑白像素的图像尝试信息编码（如图2），为问题继续增加限制条件，为项目的最后解决搭台阶。
学生列出了许多编码描述，这时，可以让小组发言人简单陈述一下编码思路，其他学生针对他的编码方法的优劣展开讨论。之后，再让小组按照讨论结果，对自己的编码思路做出进一步的调整，现阶段教师不评价任何一种编码方案，也不讨论评价标准，由学生在探索过程中自己去发现总结。
第二个阶段是技术支持，即为学生提供项目解决的新知框架。在前面的学习中，学生已经知道计算机中所有信息都是以某种二进制编码的方式来表示的。所以，如果要将这样一幅4×8像素黑白图像用二进制编码，那么它又该写成什么样式呢？这时就需要给学生补充讲解有关二进制计数、二进制编码的一些基本规则，这就是新知学习的框架支持环节，目标是让学生在这个项目进程中进行必要的新知学习，从而实现项目解决。
第三个阶段是方案探索，即在新知的支持和约束条件下探索提出项目解决方案。采用二进制的思想和要求，組织项目小组尝试将自己的编码思路用二进制的方式表述出来，并验证编码方案能不能很好地表述和还原。各小组提出了如“11010011……”“00101100……”“10111101……”“110000101010110……”等编码方案，在此基础上，再讨论编码有没有可以改进的地方？它还存在哪些问题？这时，有的项目小组会发现，用二进制的方式去表述前面用汉字表述的编码思路，看起来简洁的编码变得更加冗长。这时也许有学生会有意识地去想信息编码的另外一层评价标准，就是编码的冗余度，以及图像的压缩需求了，这不是这一节所要探索接触的问题，却给部分学生开启了探索学习的空间。
第四个阶段是方案修正，即在新的应用场景中验证和修正方案。回到初始问题，我们的目标是对相对比较丰富的图像尝试二进制编码，也就是对更常见的彩色图像的编码，那么能否把刚才在简单模式下黑白图像的编码方案拓展到彩色图像中呢？我们还是先来看一个相对简单的彩色图像，如图3所示。
引导学生思考，通过增加二进制位数的方法来表示更多的特征值，从而延展实现对彩色图像的编码。提示学生，从这幅图的颜色特征值，可以选取一种四位的二进制编码来表示一种颜色，从而组成整幅图像的二进制编码。在这个过程中，通过一个新的应用来验证总结项目方案，并调整修正前面所探索的解决方案，提高项目方案的完备性。
为提高学生的成就感，还可以让学生在画图软件中创建如图4所示的bmp图片，通过属性，学生会发现刚才探索的编码思路存在真实的应用场景。也可以基于像素尺寸、颜色深度来计算这幅黑白或者彩色bmp图像的字节数，发现它确实是按像素、位来存储编码的。当然，在bmp文件当中，按照像素点信息的二进制编码只是其中的主体，还有一些附带的其他格式属性，所以它的文件大小就接近这里的像素点字节数。
第五个阶段是项目评价，即基于项目方案的评价要素对各小组方案展开激励评价。从项目方案的实现效果、创造性、易用性、精简度，以及技术难度和构思的精巧开创性等维度进行技术评价;从小组合作交流、项目组织开展情况进行学习评价。评价方式采用教师评价、小组互评、组间评价等方式，使评价过程具有参考性和激励性，使项目式教学得以继续有活力地展开。
第六个阶段是知识总结，即回归教材，梳理建构本节知识主题体系。这一节笔者选取了对图像信息的简单编码开展项目式学习，而对更多各种形态的媒体形式和数据的信息编码，仍是属于知识类学习的范畴。所以，在项目方案设计评价完成之后，还需要引导学生了解其他典型的信息编码，因为有了对图像信息编码的探索尝试，学生对汉字信息的编码、ASCII的理解，以及声音、视频信息的编码和压缩有了更好的理解和接受效果。
● 教学反思与总结
在开展知识类主题的项目式教学活动中，项目问题的选择至关重要，一般应选择相对简单的且在经过必要的基础知识学习之后学生能够开展探索、展开项目求解的问题。在进行项目活动时，要注意引导学生从多个方向展开方案的探索设计，并提供应用场景来验证。
在项目式教学组织过程中，除了积极引导学生小组展开头脑风暴式的讨论之外，教师还需要提前预估并设计一些思路方案，并准备好对新知学习、新技术讲解的辅助材料，提供给不同需求的学生，让他们在探索过程中能够主动更新知识，获得技术支撑，推动项目活动的开展。
在本节的教学中，对项目方案的评价还相对单薄，对项目式教学的评价操作，仍是笔者今后需要进一步探索的方向。另外，还需要激发学生积极参与评价，只有这样才能保证所有学生有参与的热情，并获得学习成就感，保障课堂的学习效果。
