高中信息技術(shù)項(xiàng)目學(xué)習(xí)中計(jì)算思維的培養(yǎng)研究

史明博

（甘肅省酒泉市肅州中學(xué)，甘肅 酒泉）

高中信息技術(shù)教學(xué)變革過程中，培養(yǎng)核心素養(yǎng)是關(guān)鍵，而組織項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的路徑。計(jì)算思維是信息技術(shù)核心素養(yǎng)的主要構(gòu)成，能夠協(xié)助學(xué)生形成計(jì)算機(jī)科學(xué)思維品質(zhì)，幫助學(xué)生提高分析與處理問題能力、動(dòng)手操作與創(chuàng)新能力等，對(duì)于其他素養(yǎng)提升也有促進(jìn)作用。項(xiàng)目學(xué)習(xí)有助于計(jì)算思維的形成，也是學(xué)生信息技術(shù)綜合素養(yǎng)協(xié)同發(fā)展的主要途徑，故而要針對(duì)項(xiàng)目學(xué)習(xí)做好計(jì)算思維培養(yǎng)研究。通過在項(xiàng)目選擇和項(xiàng)目推進(jìn)中融入計(jì)算思維培養(yǎng)，科學(xué)合理地進(jìn)行設(shè)計(jì)，促進(jìn)項(xiàng)目學(xué)習(xí)培養(yǎng)計(jì)算思維成效最大化。

一、計(jì)算思維概述

高中信息技術(shù)課程教學(xué)改革需要圍繞核心素養(yǎng)展開，計(jì)算思維是主要構(gòu)成，是提高信息技術(shù)綜合能力與素養(yǎng)的關(guān)鍵，故而要明確計(jì)算思維究竟是什么，在教學(xué)中有意識(shí)和計(jì)劃地進(jìn)行培養(yǎng)。計(jì)算思維是指在計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)習(xí)和研究中分析和解決問題，以及進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)和技術(shù)開發(fā)與創(chuàng)新，還有一些涵蓋有關(guān)科學(xué)思維的活動(dòng)。一旦具備良好的計(jì)算思維，信息技術(shù)探究和創(chuàng)新能力會(huì)顯著提升。與其他思維相同，計(jì)算思維具有抽象的特點(diǎn)，但也具有自動(dòng)化的特點(diǎn)，可將原本比較困難的問題，通過嵌入和轉(zhuǎn)化，抑或是仿真和約簡等方式，變?yōu)橐粋€(gè)知道如何處理的問題。

計(jì)算思維屬于科學(xué)思維活動(dòng)，提煉與吸收了數(shù)學(xué)思維方法，也是工程思維方法，具有復(fù)雜性，同時(shí)是建立在人類行為理解上的科學(xué)思維，智能化特征顯著。計(jì)算思維執(zhí)行者可以是人，也可以是機(jī)器。以往無法通過人完成的問題求解，或者是系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可通過計(jì)算思維解決。計(jì)算思維來源于數(shù)學(xué)思維，但從本質(zhì)上看屬于工程思維，不僅與計(jì)算機(jī)科學(xué)相關(guān)，更能夠提升計(jì)算機(jī)領(lǐng)域科學(xué)探索能力，還與數(shù)學(xué)、物理等相關(guān)，可幫助人類掌握機(jī)器智能當(dāng)前還未解決的相關(guān)問題，并推動(dòng)其朝著更高層次發(fā)展，因此強(qiáng)化計(jì)算思維培養(yǎng)至關(guān)重要。

二、項(xiàng)目學(xué)習(xí)主要問題

（一）缺乏計(jì)算思維培養(yǎng)意識(shí)

項(xiàng)目學(xué)習(xí)契合發(fā)展能力與培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)的要求，在信息技術(shù)教學(xué)中應(yīng)用是提升綜合素養(yǎng)的關(guān)鍵。當(dāng)前高中信息技術(shù)項(xiàng)目學(xué)習(xí)具有認(rèn)識(shí)不足、設(shè)計(jì)不夠合理、在項(xiàng)目選擇上缺乏考慮、未能融入計(jì)算思維培養(yǎng)問題。計(jì)算思維是計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息技術(shù)探索必須具備的，一旦學(xué)生缺失這種思維，將直接影響與信息技術(shù)學(xué)習(xí)相關(guān)的各個(gè)方面，導(dǎo)致其分析與解決問題、信息創(chuàng)新能力偏低，影響信息技術(shù)學(xué)習(xí)成效和信息素養(yǎng)發(fā)展。部分教師在項(xiàng)目學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)中融入計(jì)算思維培養(yǎng)，但是不具備系統(tǒng)性，同時(shí)由于滲透與培養(yǎng)方式存在問題，計(jì)算思維實(shí)際培養(yǎng)效果不佳。

（二）教學(xué)能力有待提升

項(xiàng)目學(xué)習(xí)遵從學(xué)生為主體的新教育理念，實(shí)際操作中以項(xiàng)目為線索，學(xué)生圍繞具體項(xiàng)目和任務(wù)搜集資料、交流與分享、探討與合作等，最終在實(shí)踐中解決問題，直接獲取知識(shí)和學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。項(xiàng)目學(xué)習(xí)是信息技術(shù)教學(xué)常用的手段，不過目前存在教學(xué)能力不足的問題。高中信息技術(shù)課程具有復(fù)雜性，項(xiàng)目綜合性通常比較強(qiáng)，不同個(gè)體之間存在差異，另外除了要圍繞教學(xué)內(nèi)容和信息技術(shù)核心素養(yǎng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目外，還要增加知識(shí)點(diǎn)。部分教師不能控制和協(xié)調(diào)好各個(gè)方面，出現(xiàn)項(xiàng)目學(xué)習(xí)忽視個(gè)體差異，以及內(nèi)容不夠合理、拓展性不夠強(qiáng)等問題。項(xiàng)目學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生信息綜合素養(yǎng)提升效果不顯著，缺乏深度與廣度，自然也不利于計(jì)算思維的培養(yǎng)。此外項(xiàng)目學(xué)習(xí)中未能做好引導(dǎo)，教師參與感過強(qiáng)或者是置身事外，兩個(gè)極端均嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量。

三、項(xiàng)目學(xué)習(xí)中培養(yǎng)計(jì)算思維的策略

（一）項(xiàng)目選擇中考慮培養(yǎng)計(jì)算思維的需求

高中信息技術(shù)項(xiàng)目學(xué)習(xí)中，確定項(xiàng)目是最為重要的，需要考慮各個(gè)方面。這是因?yàn)轫?xiàng)目是主線，是自主實(shí)踐與探索的主要方向和內(nèi)容，一旦出現(xiàn)問題將直接影響目標(biāo)達(dá)成和學(xué)生信息能力與素養(yǎng)發(fā)展。項(xiàng)目選擇要做好學(xué)情分析，如高中生年齡、信息課程基礎(chǔ)、相關(guān)能力、信息技能與素養(yǎng)等。另外，項(xiàng)目確定還要依據(jù)信息課程內(nèi)容系統(tǒng)進(jìn)行整合，做好內(nèi)容多但不雜亂，可通過項(xiàng)目學(xué)習(xí)促進(jìn)項(xiàng)目能力提升。

項(xiàng)目確定依據(jù)教學(xué)目標(biāo)，將新時(shí)期圍繞核心素養(yǎng)所設(shè)立的三個(gè)維度目標(biāo)全部融入項(xiàng)目之中。綜合三個(gè)方面目標(biāo)，其中就包含了計(jì)算思維，在此基礎(chǔ)上確定項(xiàng)目主題，然后細(xì)化項(xiàng)目，將其轉(zhuǎn)變?yōu)槿舾蓚€(gè)任務(wù)，組織學(xué)生小組合作，通過討論與協(xié)作解決問題。

需要強(qiáng)調(diào)的是，項(xiàng)目要具有操作性，同時(shí)還要具備代表性，另外則是要融入和實(shí)際需求相關(guān)的內(nèi)容。通過項(xiàng)目提供實(shí)踐和探究平臺(tái)，讓學(xué)生在討論與解決問題中展開計(jì)算思維活動(dòng)，并且在過程中運(yùn)用程序設(shè)計(jì)語言，在合作與交流中簡化算法，并積極探究與挑戰(zhàn)程序調(diào)試等。特別要強(qiáng)調(diào)，項(xiàng)目必須要在學(xué)生實(shí)踐探索與小組協(xié)作下解決，避免出現(xiàn)項(xiàng)目難度太大抑或項(xiàng)目太過簡單的情況。

以算法和程序相關(guān)內(nèi)容為例，圍繞需要學(xué)習(xí)掌握的知識(shí)點(diǎn)以及包含的重難點(diǎn)，挖掘可培養(yǎng)計(jì)算思維的部分，確定好項(xiàng)目主題，將相關(guān)內(nèi)容拆解，形成一個(gè)個(gè)知識(shí)點(diǎn)和問題。學(xué)生在項(xiàng)目學(xué)習(xí)中依據(jù)自身的信息技術(shù)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，并通過科學(xué)思維活動(dòng)產(chǎn)生個(gè)性化看法。在小組內(nèi)圍繞項(xiàng)目展開簡單思維，并積極主動(dòng)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，在長期鍛煉下計(jì)算思維必定會(huì)提高。

（二）項(xiàng)目推進(jìn)中強(qiáng)化計(jì)算思維培養(yǎng)

計(jì)算思維培養(yǎng)要遵循循序漸進(jìn)的原則，但是也要多創(chuàng)造機(jī)會(huì)，讓學(xué)生分析和處理問題，在持續(xù)性思考與探討以及合作、求證、反饋、調(diào)整中逐漸增強(qiáng)計(jì)算思維。這就要求項(xiàng)目學(xué)習(xí)在主題確定方面要考慮計(jì)算思維培養(yǎng)需求，還要在項(xiàng)目推進(jìn)中滲透和做好計(jì)算思維的培養(yǎng)。高中信息技術(shù)課時(shí)少，想要在有限的時(shí)間內(nèi)培養(yǎng)計(jì)算思維，充分和有效利用課堂時(shí)間，需要提高項(xiàng)目學(xué)習(xí)方案設(shè)計(jì)能力。

教師在項(xiàng)目學(xué)習(xí)中引導(dǎo)，讓學(xué)生討論和實(shí)踐操作，在探究中利用信息技術(shù)進(jìn)行簡單計(jì)算與分析，最終掌握相關(guān)內(nèi)容和解決問題。計(jì)算思維本身就是用于求解問題，引導(dǎo)學(xué)生在項(xiàng)目學(xué)習(xí)探究中既要進(jìn)行數(shù)學(xué)性思考，又要進(jìn)行計(jì)算性思考，實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)思維與工程思維的相互補(bǔ)充。這樣計(jì)算思維會(huì)顯著提升，在有目的性的培養(yǎng)和訓(xùn)練下學(xué)生計(jì)算機(jī)科學(xué)探索能力也會(huì)提高。

對(duì)于項(xiàng)目學(xué)習(xí)中分解出來的任務(wù)，將其問題化，然后以其作為引擎，引導(dǎo)小組協(xié)作分析和解決。實(shí)際操作中分組要尊重差異，可采取兩種方式，根據(jù)學(xué)生基礎(chǔ)和能力劃分小組，根據(jù)每個(gè)組擅長部分、實(shí)際能力、興趣愛好分配任務(wù)，這樣既能培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維，又能最大限度開發(fā)潛能。另外一種分組為異質(zhì)同構(gòu)方式，結(jié)合每個(gè)學(xué)生信息技術(shù)課程的真實(shí)學(xué)習(xí)狀況，確定計(jì)算思維、信息技術(shù)水平、分析與解決問題的能力等，堅(jiān)持優(yōu)、中、差搭配。

根據(jù)主題確定知識(shí)點(diǎn)和重難點(diǎn)，將其融入項(xiàng)目學(xué)習(xí)任務(wù)單中，然后分配任務(wù)。教師為了讓學(xué)生更好地完成任務(wù)單，可制定項(xiàng)目指南，提前在網(wǎng)絡(luò)中搜集資源，將其融入項(xiàng)目學(xué)習(xí)中，拓展項(xiàng)目知識(shí)點(diǎn)，并協(xié)助學(xué)生更好地完成項(xiàng)目學(xué)習(xí)?？煞峙洳煌氊?zé)，確保每個(gè)學(xué)生積極參與項(xiàng)目學(xué)習(xí)，所有人在過程中思考和求解問題，在計(jì)算性思考中逐漸增強(qiáng)計(jì)算思維。高中生信息技術(shù)項(xiàng)目學(xué)習(xí)中計(jì)算思維和能力有限，在實(shí)踐探究中會(huì)有阻礙，教師需要觀察，根據(jù)反饋予以調(diào)試與點(diǎn)撥。

（三）驗(yàn)收與評(píng)價(jià)中培養(yǎng)計(jì)算思維

信息技術(shù)項(xiàng)目學(xué)習(xí)中計(jì)算思維培養(yǎng)應(yīng)滲透到項(xiàng)目驗(yàn)收以及評(píng)價(jià)之中。學(xué)生以組為單位展示項(xiàng)目學(xué)習(xí)成果，做好驗(yàn)收，包含兩個(gè)部分，一部分是整體驗(yàn)收，另一部分是分項(xiàng)目驗(yàn)收。子項(xiàng)目驗(yàn)收結(jié)合的是解決問題的情況，或者是實(shí)踐與合作中的作品。教師在驗(yàn)收中評(píng)價(jià)，每個(gè)小組相互評(píng)價(jià)。以編程語言使用為例，評(píng)價(jià)子項(xiàng)目任務(wù)完成情況，分析有無在過程中解決核心問題。過程中可讓學(xué)生根據(jù)子項(xiàng)目驗(yàn)收情況，采取簡單計(jì)算與數(shù)據(jù)分析的方法，明確項(xiàng)目學(xué)習(xí)優(yōu)勢和不足，從而使其有目標(biāo)改進(jìn)，在培養(yǎng)計(jì)算思維的同時(shí)促進(jìn)學(xué)習(xí)效果的提升。

項(xiàng)目學(xué)習(xí)整體評(píng)價(jià)之中，全方位展開多層次評(píng)價(jià)，既要關(guān)注結(jié)果，又要針對(duì)項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程進(jìn)行評(píng)價(jià)。依然可采取數(shù)據(jù)分析的方式，或者是定性與定量評(píng)價(jià)方式。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行項(xiàng)目反思，提出相關(guān)建議，使學(xué)生再次思考和研究，進(jìn)一步強(qiáng)化計(jì)算思維。

項(xiàng)目學(xué)習(xí)中，無論是項(xiàng)目任務(wù)完成還是項(xiàng)目評(píng)價(jià)，抑或是項(xiàng)目反思與項(xiàng)目建議，始終要做到以學(xué)生為主體，使其在不斷分享、探究、反思、歸納、分析、解決問題中加強(qiáng)計(jì)算性思考。教師除了要在全過程滲透計(jì)算思維，還要提高設(shè)計(jì)、組織、點(diǎn)撥、啟發(fā)等能力，與學(xué)生平等交流，通過這些方式促進(jìn)計(jì)算思維培養(yǎng)效果的提升。

四、結(jié)語

綜上所述，計(jì)算機(jī)科學(xué)是新時(shí)代各個(gè)方面發(fā)展的引擎，而計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算科學(xué)相關(guān)內(nèi)容解決問題的思維活動(dòng)，故而當(dāng)前要強(qiáng)化該種思維培養(yǎng)。計(jì)算思維是高中信息技術(shù)課程所要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)，項(xiàng)目學(xué)習(xí)作為一種常用教學(xué)方法，需在全過程中做好計(jì)算思維滲透和培養(yǎng)。不僅要在項(xiàng)目確定中考慮計(jì)算思維培養(yǎng)需求，還要在項(xiàng)目學(xué)習(xí)推進(jìn)與最終驗(yàn)收評(píng)價(jià)中做好計(jì)算思維培養(yǎng)。堅(jiān)持以項(xiàng)目為主線，制訂學(xué)習(xí)任務(wù)單，組織學(xué)生小組協(xié)作，提供項(xiàng)目指南，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自測、簡單計(jì)算、數(shù)據(jù)分析、反思等，在全過程中訓(xùn)練計(jì)算思維。