跨學科項目式學習賦能計算思維培養(yǎng)的設計與實施

摘 要 在數(shù)字時代 計算思維既是基本素養(yǎng) 也是信息科技學科的核心素養(yǎng) 更是跨學科項目式學習的一項關鍵能力 其正逐漸融入教育領域的其他學科 并對學生的生活產生深遠影響 在數(shù)字教育中項目式學習是一種培養(yǎng)學生計算思維的重要教學方式 開展跨學科的項目式學習 不僅充分調動學生解決實際問題的積極性 還有效拓展了學習空間 真正為學生計算思維的發(fā)展賦能

關鍵詞 計算思維 跨學科 項目式學習

中圖法分類號G633? ?文獻標識碼A

１ 計算思維的定義

計算思維（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｔｈｉｎｋｉｎｇ，ＣＴ），又稱為計算素養(yǎng)（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｌｉｔｅｒａｃｙ）、運算思維等。它的定義是多元的，本文主要關注計算思維的操作性定義和情感定義。

１．１ 操作性定義（強調具體的操作或實踐過程）

為便于在中小學開展計算思維培養(yǎng)，２０１５ 年，國際教育技術協(xié)會（ ＩＳＴＥ）、計算機科學教師協(xié)會（ＣＳＴＡ）和來自各教育領域領導人聯(lián)合提出了計算思維的操作性定義。計算思維包含６ 大要素的問題解決過程：提出可解決的問題、邏輯組織和分析問題、通過抽象的方式表征數(shù)據(jù)、實施并優(yōu)化最有效的解決方案、通過有序的步驟支持自動化的解決方案、概括問題解決的過程并遷移應用［１］ 。

１．２ 情感定義（強調態(tài)度與精神）

國際教育技術協(xié)會（ＩＳＴＥ）指出，學生在獲取這些技能的過程中，需要一系列計算思維的傾向或態(tài)度的支持和強化。這些傾向或態(tài)度包括：（１）處理復雜性的信心；（２）對困難問題的堅持處理；（３）對不確定性的容忍；（４）解決開放式問題的能力；（５）與他人溝通并共同合作完成目標的能力。

２ 計算思維培養(yǎng)的重要意義

２．１ 計算思維的培養(yǎng)是當前教育的重要任務

作為一種解決真實世界復雜問題的能力，計算思維是當今社會的核心競爭能力，近年來其受到越來越多的國家重視［２］ 。２０１７ 年，《地平線報告（基礎教育版）》指出，培養(yǎng)中小學生的計算思維是２１ 世紀一個重要的課題，也是學生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要組成部分，其教育重視程度決定了各國未來創(chuàng)新競爭力的水平。同年，相關部門發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提出了新時代人工智能發(fā)展的戰(zhàn)略目標，該文件指出教育界對人工智能教學和編程教育中計算思維培養(yǎng)的重視，這標志著我國計算思維的培養(yǎng)從高等教育逐步向Ｋ１２ 教育挺進。２０２２ 年４ 月，相關部門頒布了《義務教育階段信息科技課程標準》，明確了計算思維作為學科核心素養(yǎng)的地位。

２．２ 跨學科項目式學習符合社會發(fā)展的需要

２０２１ 年７ 月，相關部門印發(fā)了《關于進一步減輕義務教育階段學生作業(yè)負擔和校外培訓負擔的意見》（簡稱“雙減”政策），要求減少中小學生課業(yè)壓力，提質增效，開展全面素質教育。

在現(xiàn)實生活中，需要應用綜合能力解決實際生活中的復雜問題也越來越多?？鐚W科項目式學習將學科間的知識巧妙地結合起來，通過尋求學科間的深層聯(lián)系，引導學生構建跨學科知識網絡，以更全面、廣闊的視角看待世界。拓展解決問題的思路，實現(xiàn)多學科育人理念， 滿足學生多樣化需求， 從而落實提質增效［３］ 。

２．３ 跨學科項目式學習是計算思維的發(fā)展方向

２０１８ 年，國際教育技術學會（ＩＳＴＥ）發(fā)布了《計算思維能力標準（教育者）》。該文件不僅對計算思維教育者的身份和需要具備的能力進行了闡述，還強調了不應只在信息科技課程中進行計算思維的培養(yǎng)。提倡利用計算思維構建問題解決的活動能力，并將其融入不同學科的學習活動中。構建基于計算思維的問題解決架構與模式，并在不同學科間建立聯(lián)系，打破學科之間的界限，促進學生計算思維能力的培養(yǎng)，提高問題解決的效率，從而提升核心素養(yǎng)。

３ 跨學科項目式學習賦能計算思維的具體對策

本文以“點亮畢業(yè)季”這一項目為實例，對跨學科項目式學習在小學信息科技教學中的應用加以闡述?！包c亮畢業(yè)季”這一跨學科項目立足于學生，從小學六年級學生的實際需求出發(fā)，秉持“以終為始”的項目理念對其進行逐步推進。整個項目依據(jù)計算思維的操作性定義，分為６ 個階段?！包c亮畢業(yè)季”項目操作流程如圖１ 所示。

３．１ 課標分析

２０２２ 年的新版《義務教育階段信息科技課程標準》多次強調推進跨學科主題，倡導真實性學習，即創(chuàng)新教學方式，以真實問題或項目驅動，引導學生經歷原理應用過程、計算思維過程和數(shù)字化工具應用過程，從而建構知識，提高問題解決的能力［４］ 。注重創(chuàng)設真實情境，引入多元化數(shù)字資源，提高學生的學習參與度，凸顯學生的主體性。可以看出，跨學科項目式的學習與新課程標準的要求相一致，而“點亮畢業(yè)季”這一主題項目正是基于畢業(yè)班學生的真實需求，在其迫切期望下開展的。__

３．２ 項目主題

（１）學情分析。六年的小學生活即將畫上圓滿的句號，在這個特殊的日子里，部分學生拿出留言本撰寫畢業(yè)留言，拍攝畢業(yè)合影，贈送畢業(yè)禮物等，甚至還有人在課堂上“偷偷地”實施自己的畢業(yè)計劃。因此，教師決定引導學生共同思考：希望表達自己怎樣的畢業(yè)感受？ 希望用怎樣的方式來表達？ 結合所學知識，如何設計并制作心儀的畢業(yè)作品來表達這份情感？是否滿意項目作品的制作，以及整個項目的開展？

（２）項目主題?；谛W六年級學生畢業(yè)季的實際情境，以跨學科項目式學習的方式進行開展，內化多學科統(tǒng)整的概念，為學生搭建設計交流、作品制作、作品展示，以及情感表達等平臺，皆在為學生營造一個難忘的畢業(yè)季。

３．３ 項目目標

（１）課程知識目標。

語文層面：學習如何向他人表達感恩，探究、習得合理的情感表達方式。美術層面：完成一個能表達內心情感（感謝、感激、祝愿……） 的作品設計圖，使畢業(yè)設計更具表現(xiàn)力。

工程層面：通過動手搭建畢業(yè)設計，創(chuàng)意物化一份能表達自己內心情感的畢業(yè)作品，提升學生工程搭建的能力。信息科技層面：感受“技思融合”的項目理念，利用ｍＢｌｏｃｋ 平臺軟件設計及編寫表達情感的作品及程序。

（ ２）５Ｃ 關鍵核心素養(yǎng)或能力。

溝通素養(yǎng)：畢業(yè)之際，學生之間學會傾聽和理解彼此的畢業(yè)想法，從而有效地表達師生間及學生與學生間的內心情感。

合作素養(yǎng)：在小組的思維碰撞以及探究、合作中，內化小組合力，提升實際問題的解決能力。

審辯思辨素養(yǎng)：在畢業(yè)作品設計、制作乃至程序支持的過程中，通過反復驗證、調試，從而合理表達自己的設計想法。

創(chuàng)造素養(yǎng)：創(chuàng)意物化一個表達內心情感的畢業(yè)設計作品。

３．４ 項目活動設計

項目活動設計如表１ 所列。

４ 案例總結與反思

４．１ 跨學科項目式學習，表達了學生的生活實際和情感需求

“點亮畢業(yè)季”這個項目是基于六年級學生的生活實際和真實情感而開展的。教學對象是即將畢業(yè)并對母校生活、教師教導、學生情誼都有著復雜而真摯情感的六年級學生。通過與學生交流，對學生的問題和需求有了充分了解，最后共同確定了“點亮畢業(yè)季”這個跨學科項目。滿懷激情與期待，教師與學生共同經歷了項目的全過程。在項目開展過程中，學生按照“點亮畢業(yè)季”的項目主題，進行選擇、設計、搭建等，集多個學科于一體，完成設計方案，并通過展示等形式呈現(xiàn)該項目，從而解決了學生的實際需求，實現(xiàn)了學生的畢業(yè)心愿［５］ 。

４．２ 跨學科項目式學習，有效賦能計算思維的培養(yǎng)

隨著技術的不斷發(fā)展，新的教學模式和教育形態(tài)也在不斷涌現(xiàn)?！包c亮畢業(yè)季”這個跨學科項目，在開展過程中，重點關注計算思維培養(yǎng)的具體落實［６］ 。計算思維的操作性定義包含提出可解決的問題、邏輯組織和分析問題、通過抽象的方式表征數(shù)據(jù)、實施并優(yōu)化最有效的解決方案、通過有序的步驟支持自動化的解決方案、概括問題解決的過程并遷移應用６ 個問題解決過程。而這６ 個過程分別在項目的６ 個階段逐步滲透，并在具體的實踐探究中，有針對性地進行培養(yǎng)。學生從項目需求分析到項目作品設計，從材料收集整理到畢業(yè)作品搭建，從撰寫程序腳本到畢業(yè)作品的評價展示，學生都能體會到作為一名研究者的樂趣。

此外，在項目開展的全過程，學生的多種情感相互交織，在各個階段都會遇到不同的困難，尤其面對開放性的問題，需要與團隊成員進行溝通與合作后，才能完成“點亮畢業(yè)季”這個項目的制作與表達，其中少不了學生的堅持和處理問題的能力。而這也正是本研究中有關計算思維情感定義的體現(xiàn)。跨學科項目式學習有效助力了計算思維的培養(yǎng)。

參考文獻：

［１］ 劉育東．國外項目學習的歷史沿革及發(fā)展趨勢［Ｊ］．教育理論與實踐，２０１９，３９（１９）：６０?６４．

［２］ 鄭旭蓮．高中化學項目式學習的案例設計與實踐研究［Ｄ］．南京：南京師范大學，２０２１．

［３］ 田夢園．學科融合視域下ＰＢＬ 在高中地理教學中的應用［Ｊ］．西部素質教育，２０２２，８（８）：１８２?１８５．

［４］ 尹以晴，李寧宇，柳晨晨，等．人工智能時代計算思維培養(yǎng)的七種教學策略［Ｊ］．中小學數(shù)字化教學，２０２１（４）：２３?２７．

［５］ 郝連明，綦春霞，李俐穎．項目學習對學習興趣和自我效能感的影響［Ｊ］．教學與管理，２０１８（２４）：３２?３４．

［６］ 李幸，張屹，黃靜，等．基于設計的ＳＴＥＭ＋Ｃ 教學對小學生計算思維的影響研究［Ｊ］．中國電化教育，２０１９（１１）：１０４?１１２．

作者簡介：

趙林林（１９８３—），碩士，研究方向：信息科技教育教學。