高中信息技術(shù)課堂項目式學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生計算思維的思考

肖小桃

摘 要：2017版新課標(biāo)指明了高中信息技術(shù)學(xué)科的四大核心素養(yǎng)，計算思維是其中之一。另外，新課標(biāo)還明確建議在高中信息技術(shù)課堂教學(xué)中實施項目學(xué)習(xí)。本文即旨在討論如何在高中信息技術(shù)課堂教學(xué)的項目學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。

關(guān)鍵詞：高中信息技術(shù);計算思維;項目學(xué)習(xí)

2018年1月教育部頒布了2017版《普通高中課程方案和各學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)》，指明高中信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)由“信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任”四個核心要素組成，明確建議“課程倡導(dǎo)基于項目的學(xué)習(xí)方式”，提出“項目學(xué)習(xí)應(yīng)以信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成為目標(biāo)，在項目實踐中滲透學(xué)科核心素養(yǎng)，整合知識與技能的學(xué)習(xí)”。本文即是筆者對高中信息技術(shù)課堂中通過項目學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生計算思維的一些思考。

高中信息技術(shù)課標(biāo)對計算思維的定義是指個體運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問題解決方案過程中產(chǎn)生的系列思維活動。具備計算思維的學(xué)生，在信息活動中能夠采用計算機(jī)可以處理的方式來界定問題、抽象特征、建立結(jié)構(gòu)模型、合理組織數(shù)據(jù);通過判斷、分析、綜合各種信息資源，運(yùn)用合理的算法形成解決問題的方案;總結(jié)利用計算機(jī)解決問題的過程與方法，并遷移到與之相關(guān)的其它問題解決中。高中信息技術(shù)課堂教學(xué)中的項目學(xué)習(xí)一般可分為四個環(huán)節(jié)：需求分析、項目設(shè)計、項目實施和項目交流評價。在項目學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，就是讓學(xué)生不斷經(jīng)歷“需求分析（理解任務(wù)—抽象）、項目設(shè)計（分解任務(wù)—分解;設(shè)計步驟—算法開發(fā)）、項目實施（解決問題完成任務(wù)—概括遷移）、項目交流評價（檢驗完成情況—反饋調(diào)試）”的項目學(xué)習(xí)過程，來培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。

一、需求分析：理解項目需求和項目功能，提升學(xué)生抽象、分解能力

需求分析是項目開發(fā)的首要環(huán)節(jié)，目的是明確項目需求和項目功能。

1. 理解項目需求：在教師的要求之外，展開頭腦風(fēng)暴，開發(fā)自我創(chuàng)意，讓學(xué)生盡可能多地明確項目需求。

2. 描述需求：鍛煉學(xué)生用六要素串聯(lián)法（六要素指：時間、地點(diǎn)、人物、起因、經(jīng)過、結(jié)果）將需求描述出來，提升學(xué)生的抽象能力。

3. 分析需求：引導(dǎo)學(xué)生對項目做出清晰準(zhǔn)確的判斷，并拆分、細(xì)化項目需求，用抽象進(jìn)行建模。

高中信息技術(shù)課堂教學(xué)的項目學(xué)習(xí)一般要求創(chuàng)設(shè)適合學(xué)生認(rèn)知特征的活動情境，因此項目需求和項目功能一般較為簡單。由于課時限制，很多教師容易忽略需求分析過程，只是簡單介紹一下活動情境后就直接說明項目需求。這是十分不利于學(xué)生計算思維培養(yǎng)的。實際上，描述需求和分析需求過程，對學(xué)生抽象能力、分解能力的培養(yǎng)起著重大作用。教師應(yīng)當(dāng)適當(dāng)放寬學(xué)生需求分析項目的時間，引導(dǎo)學(xué)生展開頭腦風(fēng)暴，體驗從模糊到清晰的思維分析過程，以鍛煉學(xué)生思維的創(chuàng)新性和縝密性，提升學(xué)生的抽象能力。

二、項目設(shè)計：分解任務(wù)、設(shè)計步驟，提升學(xué)生的分解能力和算法開發(fā)能力

1. 分解任務(wù)：對應(yīng)需求分析中拆分細(xì)化后的項目需求，將一個復(fù)雜的項目，在保證不改變本質(zhì)的前提下，約簡、分解成若干個簡單的小任務(wù)。

2. 設(shè)計步驟：尋求解決分解后小任務(wù)的方法，用流程圖畫出解決問題的過程或設(shè)計不同模塊的算法。每個分解后的小任務(wù)可視為一個模塊，組合而成為整個項目。

項目設(shè)計過程將項目約簡分解成若干個簡單的小任務(wù)，每個小任務(wù)模塊化，每個模塊的解決方法都通過流程圖工具清晰地分解為一系列可直接執(zhí)行的有序的步驟，再通過算法設(shè)計出解決問題的方案。這是運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題設(shè)計、求解的系列思維活動，是學(xué)生在分解設(shè)計過程中體驗計算思維，培養(yǎng)計算思維的過程。

三、項目實施：運(yùn)用數(shù)字化工具解決問題和完成任務(wù)，提升學(xué)生概括、遷移能力

項目實施是把項目設(shè)計過程中的流程圖、算法程序化，即轉(zhuǎn)化為可用數(shù)字化工具執(zhí)行的操作，以解決問題完成任務(wù)。項目實施過程要運(yùn)用已有知識，學(xué)習(xí)新的方法技能;對知識內(nèi)容進(jìn)行提煉梳理，融入到已有知識建構(gòu)中;總結(jié)推廣問題的求解過程，遷移到相關(guān)的更廣泛的問題解決與應(yīng)用中。這是學(xué)生在解決問題過程中體驗計算思維，培養(yǎng)計算思維的過程。

四、項目交流評價：交流評價項目的設(shè)計方案及完成情況，提升學(xué)生反饋調(diào)試能力

項目交流評價是一個分享拓展、反饋調(diào)試、改進(jìn)完善的過程。通過項目交流評價，對問題解決的方案和完成情況進(jìn)行分析評估，使學(xué)生檢驗自己思維過程的不足之處，學(xué)習(xí)欣賞他人的創(chuàng)意與思路;根據(jù)交流反饋情況對項目進(jìn)行調(diào)試，改進(jìn)完善，以提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

計算思維是一種思維方式，培養(yǎng)計算思維的過程就是不斷經(jīng)歷分析思考、實踐求證、反饋調(diào)試以解決問題的過程。要在高中信息技術(shù)課堂的項目學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，就要把計算思維的基本方法自然融入到教學(xué)各個環(huán)節(jié)，讓學(xué)生感受用計算思維分析、設(shè)計、解決問題的過程，實現(xiàn)計算思維內(nèi)化，最終能自己運(yùn)用計算思維解決問題，從而實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生計算思維的目標(biāo)。