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Processing在高中信息技术教学中的应用

摘要：信息技术教学注重对学生计算思维等核心素养的培养，Processing具有开源简洁、可视化反馈和应用广泛等特点，打破了传统编程工具的局限性，为高中信息技术教学提供了新的思路。本文根据项目学习相关理论，提出了Processing项目教学策略，该策略以学生探究活动为中心，包含情境创设、项目分析、任务探究、反思优化和总结拓展五个环节。同时，作者基于大单元教学理念，设计开发了Processing算法与程序设计课程，在高中信息技术教学中开展了实践，促进了学生核心素养、设计思维和创新实践能力的培养。

中图分类号：G434文献标识码：A论文编号：1674-2117（2024）21-0000-04

Processing应用的可行性分析

Processing免费开源，支持Java和Python语言进行编程，代码简洁易懂，与高中信息技术中的“算法与程序设计”教学内容契合。Processing以视觉设计为主，学生能从可视化的运行效果中更直观地理解代码的功能和逻辑，发现并分析程序中存在的问题。此外，Processing以数字艺术为背景，可以用来制作各种视觉作品，也可以和多平台结合，创作各种艺术装置和公共空间的展览装置。

基于Processing的算法与程序设计大单元课程

新课标中提倡的应对知识内容进行重组式、结构化设计，其根本也是指向大单元教学。大单元教学是以大主题或大任务为中心，对学习内容进行分析、整合、重组和开发，形成具有明确的主题、目标、任务、情境、活动、评价等要素的结构化的教学设计，强调对单元逻辑的分析和厘清，指向学科核心素养和学科大概念。

1.课程内容设计

笔者在对粤教版《高中信息技术（必修1）》第三章“算法基础”、第四章“程序设计基础”，以及Processing相关内容进行分析后，将课程内容设计为“算法与程序设计”大单元，并划分为三个子单元和一个跨学科专题，三个子单元分别是绘图与动画、逻辑与交互、循环之美和运动模拟，各个子单元既有自己的主题概念，又相互之间紧密联系，层层递进。在每个子单元或专题下面，围绕单元核心概念设计1～3个项目范例，学生通过项目范例学习算法和程序设计的基础知识，并在项目设计和实施的过程中了解程序设计的一般过程，培养计算思维等核心素养。在完成各个子单元的学习后，学生将以小组合作的形式创作Processing作品并进行交流展示，综合运用所学知识开展项目合作，进一步激发学生的创新思维，培养学生的核心素养和创新实践能力。

在具体的课程内容设计中（如右表），子单元一的教学内容包含程序设计的基础知识、Processing绘图和动画的基础知识等；子单元二的教学内容以选择结构为核心，融入Processing鼠标和键盘交互；子单元三的教学内容以循环结构为核心，以列表数据结构为辅，引导学生体会数据结构和算法之间的联系；跨学科专题为综合性较强的一个单元，实现了编程和物理的跨学科教学，引导学生运用物理中的相关知识，通过编程模拟物体的直线运动、反弹运动、圆周运动等，设计实现跨学科项目。

2.项目范例设计

新课标指出，“基于项目的学习是指学生在教师引导下发现问题，以解决问题为导向开展方案设计、新知学习、实践探索，具有创新特质的学习活动”。在Processing算法与程序设计课程中，学生受到每个单元中项目范例的驱动，自主学习知识技能并应用知识解决问题、产生成果和创新。因此，项目范例的设计是学生项目学习的基础，应遵循以下设计原则：

（1）指向单元目标，层层递进

项目范例应以单元核心概念为引领，突出程序设计的核心思想和方法，同时注重知识点和难度的螺旋上升，由易到难，使学生循序渐进地进行项目式学习和探究。

（2）融入跨学科内容，拓宽视野

在项目范例中融入数学、物理、艺术等学科内容，让学生能够运用其他学科知识解决编程问题，或者通过编程辅助其他学科的研究学习，促进学生跨学科学习能力的培养。同时，通过跨学科项目让学生体会信息技术在不同领域的应用和价值，培养其对信息技术的兴趣和志趣，拓宽视野，激发创意。

（3）不宜冗长，反馈及时

学生能通过项目学习获得成就感，形成及时的学习反馈。因此，项目范例不一定要涵盖单元所有的知识点，一个单元可以由多个项目范例组成，使每个项目范例能在1～2个课时内完成。

基于Processing的算法与程序设计教学实践

在教学中，教师应注重引导学生通过对图形图像和动态交互功能的原理进行分析，提取项目实现所需的关键信息，并构建数学模型、设计算法、编程调试，让学生学会透过现象看本质，培养计算思维等核心素养。通过反复实践，笔者提出了Processing项目教学策略（如图1）。

1.情境创设

教师通过具体的项目应用情境和案例激发学生学习兴趣，提出本项目所要解决的问题。例如，在《运动模拟》一课中