項(xiàng)目式學(xué)習(xí)架起編程教學(xué)和計(jì)算思維的橋梁

韓科營(yíng)

摘要：計(jì)算思維是信息時(shí)代每個(gè)人都應(yīng)具備的基本信息技術(shù)核心素養(yǎng)，是人類(lèi)在未來(lái)社會(huì)求解問(wèn)題的重要手段。編程可以有效提升學(xué)生的計(jì)算思維，但傳統(tǒng)的編程教學(xué)從語(yǔ)法知識(shí)入手，忽視了計(jì)算思維的算法思想，學(xué)生的計(jì)算思維得不到有效提高。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體，教師創(chuàng)設(shè)相關(guān)情境，引導(dǎo)學(xué)生在探究問(wèn)題的過(guò)程中理解基礎(chǔ)知識(shí)，形成計(jì)算思維。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)與編程教學(xué)結(jié)合，更有利于提升學(xué)生的計(jì)算思維能力。因此，在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下，筆者以Python循環(huán)結(jié)構(gòu)教學(xué)為例，開(kāi)展教學(xué)實(shí)踐，以提升學(xué)生的計(jì)算思維。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目式學(xué)習(xí);編程教學(xué);計(jì)算思維;橋梁

引言

Python編程教學(xué)已經(jīng)進(jìn)入全國(guó)各地中小學(xué)校，在小學(xué)Python編程課程中，如何把握學(xué)科素養(yǎng)，提升學(xué)生學(xué)科思維，尤其是計(jì)算思維，是每位教師都要思考的問(wèn)題。項(xiàng)目式教學(xué)作為激發(fā)學(xué)生興趣、提升學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力、啟發(fā)學(xué)生思考的教學(xué)方式，開(kāi)始進(jìn)入教師的視野，很多教師都在思考如何把Python編程教學(xué)與項(xiàng)目式教學(xué)進(jìn)行有機(jī)融合。

一、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，英文譯為project-basedlearning簡(jiǎn)稱(chēng)PBL。這一概念最早出現(xiàn)在美國(guó)，作為杜威的學(xué)生，克伯屈基于其老師“做中學(xué)”的教育思想，提出了“項(xiàng)目學(xué)習(xí)”這一方法，該方法在當(dāng)時(shí)引起很大的轟動(dòng)，但是經(jīng)過(guò)教育實(shí)踐的檢驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目學(xué)習(xí)中存在很多不足，該方法注重學(xué)生項(xiàng)目設(shè)計(jì)與制作，以項(xiàng)目的設(shè)計(jì)為主，經(jīng)后來(lái)學(xué)者的改善，項(xiàng)目學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)轫?xiàng)目式學(xué)習(xí)，美國(guó)巴克研究所認(rèn)為項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是探究與解決真實(shí)問(wèn)題且以課程為核心的系統(tǒng)教學(xué)方法。國(guó)內(nèi)學(xué)者夏雪梅表示，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是提升學(xué)生核心素養(yǎng)，讓學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐中進(jìn)行知識(shí)體系建構(gòu)，提升學(xué)生問(wèn)題解決能力、動(dòng)手能力的教學(xué)方式，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)能夠讓學(xué)生對(duì)學(xué)科核心知識(shí)形成更深的理解，對(duì)其展開(kāi)更靈活的遷移應(yīng)用。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是當(dāng)下國(guó)外教學(xué)實(shí)踐中普遍采用的教學(xué)模式。本文認(rèn)為，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是從學(xué)生角度出發(fā)設(shè)計(jì)教學(xué)方案，確定教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式，為學(xué)生打造開(kāi)放式學(xué)習(xí)環(huán)境，促進(jìn)學(xué)生學(xué)以致用的一種教學(xué)方式。項(xiàng)目是學(xué)習(xí)中，問(wèn)題的解決是關(guān)鍵，目的在于提升學(xué)生的知識(shí)習(xí)得、提取、應(yīng)用能力。將項(xiàng)目式學(xué)習(xí)應(yīng)用在小學(xué)Python編程教學(xué)中，可以讓學(xué)生在課堂中發(fā)揮主觀能動(dòng)性，強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，提升學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力、問(wèn)題解決能力，實(shí)現(xiàn)素質(zhì)與能力的跨越性提升。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的目的不僅是讓學(xué)生理解知識(shí)，更重要的是讓學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的探究，教師與學(xué)生共同選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容、制定學(xué)習(xí)方法，對(duì)于教師而言，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)下，學(xué)生不僅要掌握知識(shí)和技能，還需要提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，在真實(shí)的學(xué)習(xí)情境中，教師指導(dǎo)學(xué)生圍繞項(xiàng)目展開(kāi)科學(xué)的研究，在動(dòng)手中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，探究問(wèn)題，獲得知識(shí)，掌握技能，挖掘和發(fā)展學(xué)生的潛能，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，促使學(xué)生可以學(xué)以致用。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，一般包含五個(gè)基本流程，即選擇項(xiàng)目——活動(dòng)探究——作品制作——成果交流——活動(dòng)評(píng)價(jià)。

二、小學(xué)教學(xué)中的問(wèn)題

小學(xué)教學(xué)中存在的一大問(wèn)題是學(xué)生的自主性比較差。小學(xué)階段的學(xué)生自制力比較弱，在學(xué)習(xí)過(guò)程中很少積極主動(dòng)地參與進(jìn)去，在遇到問(wèn)題時(shí)也很少主動(dòng)進(jìn)行探究，而是依賴(lài)教師的答案，這使學(xué)生對(duì)教師的依賴(lài)越來(lái)越嚴(yán)重，課堂學(xué)習(xí)效率較低。在當(dāng)前的小學(xué)教學(xué)中還存在一大問(wèn)題：學(xué)生的創(chuàng)造性不足。造成學(xué)生創(chuàng)造性不足的原因主要有兩點(diǎn)：一是學(xué)生的思維受到限制，積淀的知識(shí)不足，不敢大膽提出質(zhì)疑等;二是學(xué)生缺乏創(chuàng)造意識(shí)，不會(huì)主動(dòng)嘗試創(chuàng)新。學(xué)生的創(chuàng)造性不足，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)信息技術(shù)相關(guān)知識(shí)時(shí)死板僵硬、不懂變通，進(jìn)而形成惡性循環(huán)。所謂獨(dú)立意識(shí)不足，不僅是指前文中提到的學(xué)生遇到問(wèn)題之后依賴(lài)教師，還包括學(xué)生在平時(shí)學(xué)習(xí)中的表現(xiàn)。比如，在布置預(yù)習(xí)任務(wù)、要求學(xué)生進(jìn)行自主探究時(shí)，許多學(xué)生只是簡(jiǎn)單地將教材看一遍，卻不會(huì)思考信息技術(shù)中的每個(gè)程序到底有著什么樣的意義，為什么會(huì)產(chǎn)生這樣的作用，這導(dǎo)致學(xué)生的預(yù)習(xí)效果較差，在課堂上也難以提出有意義的問(wèn)題。教師對(duì)學(xué)生的實(shí)際學(xué)情不清楚，在開(kāi)展信息技術(shù)教學(xué)時(shí)無(wú)法因材施教，教學(xué)效果也就難以得到保障。

三、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)策略

（一）探究實(shí)踐，問(wèn)題深入，鍛煉抽象思維

抽象思維是計(jì)算思維的另一個(gè)重要維度，它是在分析問(wèn)題時(shí)抽取最本質(zhì)的特性形成概念。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)最主要的環(huán)節(jié)就是學(xué)生的主動(dòng)實(shí)踐探究，Python編程更是離不開(kāi)學(xué)生的探究實(shí)踐。教學(xué)片段4：深入問(wèn)題，循環(huán)嵌套。通過(guò)問(wèn)題深入，進(jìn)一步讓學(xué)生思考：圖中左邊那個(gè)圖形可以分解為幾個(gè)正方形？旋轉(zhuǎn)的角度及旋轉(zhuǎn)次數(shù)之間有什么聯(lián)系？分析循環(huán)體和循環(huán)次數(shù)，利用循環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行算法設(shè)計(jì)。通過(guò)具體的實(shí)例將循環(huán)具象化，學(xué)生進(jìn)一步理解了循環(huán)結(jié)構(gòu)，并掌握了其初步應(yīng)用。參照計(jì)算思維解決問(wèn)題的方式，讓學(xué)生進(jìn)行確定問(wèn)題、分析問(wèn)題、模式識(shí)別、算法設(shè)計(jì)等一系列思維訓(xùn)練，能突破本課的難點(diǎn)，讓學(xué)生體驗(yàn)將復(fù)雜問(wèn)題變成簡(jiǎn)單問(wèn)題的思維過(guò)程。這樣的訓(xùn)練讓學(xué)生不僅擁有了自主思考的機(jī)會(huì)，而且能夠迅速提高計(jì)算思維能力。

（二）Python編程項(xiàng)目式教學(xué)模式設(shè)計(jì)

教師在講授本節(jié)課時(shí)，可以結(jié)合課堂案例介紹該平臺(tái)是如何助力編程教學(xué)的。為了能讓學(xué)生愛(ài)上編程學(xué)習(xí)，真正實(shí)現(xiàn)“玩中學(xué)”，在收獲編程帶來(lái)的樂(lè)趣和成就感的同時(shí)，提高信息技術(shù)科學(xué)素養(yǎng)。在“Python趣味編程——猜數(shù)字游戲設(shè)計(jì)”項(xiàng)目教學(xué)中，采用了情景式、啟發(fā)探究式的教學(xué)策略，先讓學(xué)生體驗(yàn)生活中的猜數(shù)字游戲，了解規(guī)則和實(shí)現(xiàn)過(guò)程，再對(duì)比Python猜數(shù)字游戲的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，教師通過(guò)提問(wèn)、引導(dǎo)等方式啟發(fā)學(xué)生分析游戲?qū)崿F(xiàn)的過(guò)程、探究實(shí)現(xiàn)的算法，進(jìn)行編程與調(diào)試，最終完成游戲設(shè)計(jì)。為了體現(xiàn)學(xué)生的主體性，提高其在課堂上的參與程度，提供Python代碼和相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的視頻等學(xué)習(xí)資源給學(xué)生，讓他們?cè)谡n堂上充分利用教材和已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)開(kāi)展自主、協(xié)作與探究學(xué)習(xí)，引領(lǐng)學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)和完善自身的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，開(kāi)啟“用已知探未知”的思維方式。本節(jié)課使用項(xiàng)目式教學(xué)方法，課時(shí)設(shè)計(jì)為四個(gè)課時(shí)，緊扣認(rèn)知學(xué)習(xí)的規(guī)律。項(xiàng)目式教學(xué)流程可分為瀏覽作品、開(kāi)闊視野;分析案例、探究路徑;自主探究、完成任務(wù);作品評(píng)價(jià)、展示交流等幾個(gè)方面。同時(shí)，計(jì)算思維的培養(yǎng)注重分析問(wèn)題，提出問(wèn)題解決思路、設(shè)計(jì)算法、用代碼實(shí)現(xiàn)算法、調(diào)試運(yùn)行等環(huán)節(jié)。

（三）Python編程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)小結(jié)

設(shè)計(jì)適應(yīng)小學(xué)生的Python編程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)教學(xué)方案，明確了項(xiàng)目式學(xué)習(xí)教學(xué)的具體流程，在展開(kāi)一個(gè)學(xué)期的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)教學(xué)后，對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)教學(xué)中，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性得以強(qiáng)化，學(xué)生的探索求知欲得到加深，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果自然更加理想。研究證明，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)教學(xué)模式下，學(xué)生的學(xué)習(xí)水平得到提升，在問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)、項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、問(wèn)題的解決等方面，學(xué)生更積極熱情。將項(xiàng)目式學(xué)習(xí)應(yīng)用到Python編程教學(xué)中是科學(xué)可行的方式，該方法下Python編程教學(xué)可以贏得學(xué)生更多的認(rèn)可與喜愛(ài)，教學(xué)效果自然更理想。

結(jié)束語(yǔ)

總之，在項(xiàng)目式編程教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中“訓(xùn)練分解思維—培養(yǎng)算法思維—鍛煉抽象思維—提升發(fā)散思維—提高概括思維”，不僅可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)到編程知識(shí)，還能有效培養(yǎng)計(jì)算思維，促進(jìn)其核心素養(yǎng)發(fā)展。

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