大單元項目式教學(xué)中學(xué)生計算思維的培養(yǎng)

周松松 張敏

摘要：本文立足于新課標(biāo)中的課程內(nèi)容，以單元活動“探秘生活中的數(shù)字編碼”為例，結(jié)合學(xué)生計算思維現(xiàn)狀，探討如何通過精心設(shè)計大單元教學(xué)活動，開展大單元項目式教學(xué)，讓學(xué)生在真實情境中提升思維能力，落實核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：項目式學(xué)習(xí)? 計算思維? 大單元教學(xué)

小學(xué)階段是學(xué)生思維能力最為活躍的時候，而思維能力又是學(xué)習(xí)能力的核心。因此，在小學(xué)信息科技課堂教學(xué)中創(chuàng)設(shè)真實情境，讓學(xué)生在自我學(xué)習(xí)過程中實踐學(xué)習(xí)內(nèi)容，持續(xù)培養(yǎng)思維能力，既是提高課堂效率的重要手段，也對學(xué)生的全面發(fā)展有著重要的意義。

當(dāng)前，教師在使用傳統(tǒng)的教學(xué)方法進行信息科技教學(xué)時，往往只關(guān)注了“是什么”而忽略了“為什么”，不利于對學(xué)生計算思維的培養(yǎng)。學(xué)生獲得的知識是零散的、單一的、淺表的，不能將知識建構(gòu)、技能培養(yǎng)和思維發(fā)展相融合。因此，開展大單元項目式教學(xué)，讓學(xué)生在自主學(xué)習(xí)和思考中，逐步建構(gòu)知識體系，并形成與之相適應(yīng)的思維能力是十分必要的。

一、大單元項目式教學(xué)概述[HTSS]

大單元項目式教學(xué)從學(xué)生真實情境出發(fā)，強調(diào)讓教師站在更高的角度，根據(jù)學(xué)生的認知水平、思維能力和學(xué)習(xí)能力，結(jié)合學(xué)科特點，以學(xué)科整合的思想進行大單元整體設(shè)計。大單元項目式教學(xué)使學(xué)生置身于有需求的真實情境中，通過劃分小組，分工合作來開展自主探究活動，運用信息技術(shù)手段，在規(guī)定的時間內(nèi)解決相關(guān)問題，最后小組匯總并對成果進行展示和評價。這種教學(xué)方法能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中，通過知識與能力的遷移對類似問題進行持續(xù)深入的探索，讓學(xué)生在解決問題的過程中持續(xù)性培養(yǎng)計算思維，從而調(diào)動學(xué)生“做”的欲望，培養(yǎng)學(xué)生“做事”的能力。

二、大單元項目式教學(xué)設(shè)計與實施[HTSS]

下面以單元活動“探秘生活中的數(shù)字編碼”為例，具體闡述大單元項目式教學(xué)的設(shè)計與實施過程。

（一）設(shè)計大單元項目式教學(xué)活動

以“數(shù)字與編碼”這一單元主題為例，學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)科中學(xué)習(xí)過“認識數(shù)字編碼”，在道德與法治學(xué)科中學(xué)習(xí)過“生活中的規(guī)則”，因此在設(shè)計大單元項目式教學(xué)總目標(biāo)時，進行學(xué)科融合，確定總目標(biāo)為“了解生活中的數(shù)字編碼所蘊含的信息，會根據(jù)編碼規(guī)則，編寫出符合要求的數(shù)字編碼，并應(yīng)用到生活中”。之后制定大單元分活動目標(biāo)，設(shè)計大單元分活動主題，集成總目標(biāo)下的活動目標(biāo)體系。大單元分活動設(shè)計有三個，分別從不同層面讓學(xué)生逐步掌握編寫數(shù)字編碼的簡單方法：在活動1“認識生活中的數(shù)字”中，引導(dǎo)學(xué)生思考生活中數(shù)字有哪些特點、數(shù)字與信息之間有哪些關(guān)系等；在活動2“設(shè)計簡單的編碼規(guī)則”中，引導(dǎo)學(xué)生思考如何設(shè)計編碼規(guī)則、設(shè)計編碼規(guī)則需要注意哪些事項、在活動3“探秘生活中的數(shù)字編碼”中，引導(dǎo)學(xué)生思考、如何利用編碼規(guī)則編寫出符合實際需求的數(shù)字編碼、怎樣利用數(shù)字化工具對數(shù)字編碼進行驗證等。學(xué)生對這些由易到難的梯度性問題進行思考，同時，從體驗層、理解層和應(yīng)用層循序漸進地理解數(shù)字與編碼對學(xué)習(xí)和生活的影響，從而使思維能力在這一過程中得以螺旋式提升。

（二）實施大單元項目式教學(xué)活動

1設(shè)計項目情境

創(chuàng)設(shè)真實情境，能使課堂導(dǎo)入變得簡單、自然，因為該情境學(xué)生在日常生活中可能已多次遇到，其思考積極性自然就會高。

在“探秘生活中的數(shù)字編碼”這節(jié)課的教學(xué)中，教師圍繞教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計了學(xué)生有需求、感興趣又有一定探究性的項目情境：“學(xué)校的課后服務(wù)編程社團開課了，為了便于管理，將給參加社團的學(xué)生設(shè)計一個學(xué)號，請你當(dāng)‘設(shè)計編碼小達人，完成學(xué)生社團學(xué)號的設(shè)計?！币源艘觥疤矫厣钪械臄?shù)字編碼”這一項目活動。學(xué)生每周都會參加課后服務(wù)，對于課后服務(wù)社團活動情境十分熟悉，這種根據(jù)學(xué)生的日常生活和已有知識經(jīng)驗設(shè)計的項目情境，可以讓學(xué)生意識到生活中經(jīng)常會用到這個技能，理解學(xué)會這個技能的必要性。當(dāng)學(xué)生對編寫數(shù)字編碼產(chǎn)生需求后，才會在學(xué)習(xí)時全神貫注、積極思考，思維能力也會大大增強。

2開展項目分析

項目分析是項目式學(xué)習(xí)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生圍繞項目提出各種問題，思考需要解決的問題。學(xué)生在分析項目時必定會先將自己的思維激活，再想出不同的方法去解決問題，這種能力比解決問題的能力更為重要。

在“探秘生活中的數(shù)字編碼”這節(jié)課的教學(xué)中，教師引領(lǐng)學(xué)生進行思維的發(fā)散很重要。教學(xué)中教師利用思維導(dǎo)圖進行項目分析，請學(xué)生分小組討論完成社團學(xué)號的編寫需要解決哪些問題，引導(dǎo)學(xué)生去思考采用什么方法統(tǒng)計社團學(xué)生人數(shù)、需要收集社團名稱的哪些信息、設(shè)計編碼規(guī)則時應(yīng)該注意哪些事項、怎樣編寫學(xué)生社團學(xué)號、訓(xùn)練學(xué)生把大問題分解成子問題的能力。同時，在進行問題分解的過程中，學(xué)生也會思考針對子問題的解決方法，如利用電子表格統(tǒng)計社團學(xué)生人數(shù)和基本信息，利用網(wǎng)絡(luò)搜索了解設(shè)計編碼規(guī)則應(yīng)該注意的事項等。

3組織項目規(guī)劃

項目規(guī)劃是從項目需求出發(fā)，對項目活動進行觀察、思考和謀劃，從而找到能夠?qū)崿F(xiàn)完成項目活動的各種步驟和方法。學(xué)生從項目規(guī)劃中可以了解完成項目活動的主要流程，分析完成每個任務(wù)需要使用的技術(shù)和操作步驟。同時，教師應(yīng)給予學(xué)生足夠的思考空間，讓學(xué)生充分發(fā)散自己的思維，想出解決問題的不同方法，這既是項目式學(xué)習(xí)的重要組成部分，也是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的必要途徑。

在“探秘生活中的數(shù)字編碼”這節(jié)課的教學(xué)中，根據(jù)項目分析，學(xué)生分小組討論交流編寫社團學(xué)號可以分為哪幾個步驟。教師在引導(dǎo)學(xué)生進行規(guī)劃時，盡可能少給學(xué)生設(shè)定限制條件。學(xué)生通過思考，分析得出完成項目活動的步驟，如第一步收集社團名稱、學(xué)生基本信息，第二步設(shè)計社團學(xué)號編碼規(guī)則，第三步編寫社團學(xué)號編碼，第四步驗證數(shù)字編碼的具體應(yīng)用等，從而訓(xùn)練計算思維，厘清學(xué)習(xí)思路。

4落實項目實踐

所謂項目實踐，其實就是讓學(xué)生在課堂中去尋求各種問題答案的過程。學(xué)生分小組按照各自的項目活動進行相應(yīng)的學(xué)習(xí)和準(zhǔn)備，在此過程中，教師不要不停地講解和演示，只需注意觀察，鼓勵學(xué)生積極思考和發(fā)言，讓學(xué)生自主探究用哪些方法和途徑可以去完成項目活動。實踐完成后，教師引導(dǎo)學(xué)生對項目進行總結(jié)，為后續(xù)的項目式學(xué)習(xí)做好鋪墊。

在“探秘生活中的數(shù)字編碼”這節(jié)課的教學(xué)中，開展項目實踐時，教師將學(xué)生分成三人一小組，首先請學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)，分小組選擇一個數(shù)字編碼進行探究，并說說從中可以獲得哪些信息。學(xué)生在探究過程中不但提升了使用數(shù)字化工具進行學(xué)習(xí)的能力，還明白了數(shù)字編碼能傳遞或反映有用信息，讓社會更有秩序。然后請學(xué)生結(jié)合數(shù)字編碼思想，分小組完成學(xué)生社團學(xué)號設(shè)計，并讓學(xué)生說說社團學(xué)號編碼規(guī)則。學(xué)生在自主探究過程中明白：根據(jù)社團學(xué)號編碼規(guī)則，社團學(xué)號的編碼長度為六位，第一位數(shù)字編碼“3”代表“社團編號”，第二位數(shù)字編碼“2”代表“年級”，第三位數(shù)字編碼“4”代表“班級”，第四、第五位編碼“07”代表“班級編號”，第六位編碼“2”代表“性別”。最后引導(dǎo)學(xué)生思考：如何驗證本組編寫的社團學(xué)號是否正確？學(xué)生通過運行“課后服務(wù)學(xué)生信息查詢系統(tǒng)sb3”小程序，驗證自己編寫的社團學(xué)號是否正確。學(xué)生從項目活動中體驗數(shù)字編碼在生活中的應(yīng)用，學(xué)會關(guān)注生活，熱愛生活。學(xué)生在項目實踐過程中自主學(xué)習(xí)，小組討論，采用不同的方法達到目標(biāo)。當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到困惑時，解決方法也有多種，可以自主探究導(dǎo)學(xué)單，也可以與小組成員一起討論，或者觀看教師提供的微課小視頻。學(xué)生在經(jīng)歷了“分析—思考—規(guī)劃—設(shè)計—解決”這一完整的探究過程后，其計算思維得到了培養(yǎng)，獲得滿滿的喜悅感和成就感。

5實施項目拓展

項目拓展是信息科技課堂大單元項目式教學(xué)的延伸，要求學(xué)生在項目實踐后能夠遷移所學(xué)知識，解決類似問題，它既加深了學(xué)生對知識的理解，又開闊了學(xué)生的視野。學(xué)生在經(jīng)歷了項目分析、項目規(guī)劃、項目實踐后，在項目拓展中能很容易地將知識與日常生活之間建立起聯(lián)系，完成知識的內(nèi)化和遷移。

在“探秘生活中的數(shù)字編碼”這節(jié)課的教學(xué)中，項目拓展時教師讓學(xué)生思考“我們生活在‘?dāng)?shù)字時代，這些數(shù)據(jù)又是怎么通過編碼傳輸?shù)接嬎銠C中的呢？”，通過觀看“計算機編碼基本流程”小視頻，讓學(xué)生體會數(shù)字編碼在信息時代的重要性，理解數(shù)字編碼是保持信息社會組織與秩序的科學(xué)基礎(chǔ)。同時引出數(shù)字時代數(shù)字編碼在生活中的應(yīng)用，如人臉識別、翻譯筆、體溫測量設(shè)備、語音設(shè)備等，拓寬學(xué)生知識面，使其體會數(shù)字編碼給我們的學(xué)習(xí)和生活帶來的便利。

6開展項目評價

在大單元教學(xué)的項目評價中，評價的內(nèi)容是多方面的，包括自我學(xué)習(xí)獲得的知識、技能掌握情況、學(xué)習(xí)中遇到的困難和問題、交流學(xué)習(xí)體會等，也可以從項目小組執(zhí)行過程中的分工情況、協(xié)作情況、項目完成情況等方面進行小結(jié)和評價。鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生對項目式學(xué)習(xí)過程中的得失進行評價，為下一次項目式學(xué)習(xí)活動的開展奠定良好的基礎(chǔ)。

在“探秘生活中的數(shù)字編碼”這節(jié)課的教學(xué)中，教師在全班展示學(xué)生編寫的社團學(xué)號，并請小組成員做出總結(jié)，進行學(xué)生互評，填寫評價表格，最后由教師對各小組進行過程性評價和總結(jié)性評價。需要指出的是，由于學(xué)生的能力存在個體差異，因而最后上交的“社團學(xué)號”成品也有一定的差別，這時教師要充分肯定學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。教師在進行項目評價時問道：“利用這些知識你解決了哪些問題？”“在完成項目過程中，你有哪些體會？”聽完這些問題后，學(xué)生都舉起自己的小手，踴躍發(fā)言：“這節(jié)課讓我明白了，生活中的數(shù)字編碼能傳遞或反映有用信息?！薄拔伊私饬藬?shù)字編碼可以給我們學(xué)習(xí)和生活帶便利?！薄拔覀冊谕瓿身椖繒r小組的分工不合理，導(dǎo)致社團學(xué)號沒有全部編寫完，但是我們已經(jīng)掌握了數(shù)字編碼的基本技能?！薄?/p>

總之，在大單元項目式教學(xué)中，學(xué)生思維能力得到了明顯提升，學(xué)會了將知識建構(gòu)和思維培養(yǎng)融入解決問題的過程中，從而為解決學(xué)習(xí)和生活中的各種問題奠定堅實的基礎(chǔ)并從中終身受益。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）［M］北京：北京師范大學(xué)出版社，2022

[2]徐潔基于大概念的教學(xué)設(shè)計優(yōu)化[M]上海：華東師范大學(xué)出版社，2021

[3]劉徽大概念教學(xué)：素養(yǎng)導(dǎo)向的單元整體設(shè)計[M]北京：教育科學(xué)出版社，2022

[4]季洪旭單元教學(xué)探索：基于理解的逆向教學(xué)設(shè)計案例[M]上海：華東師范大學(xué)出版社，2019