基于計(jì)算思維的小學(xué)信息科技項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)踐探究

摘 要：在新課程標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)過程中，基于計(jì)算思維培養(yǎng)展開信息科技項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)踐對深化課程改革、促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展具有重要意義。文章以發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)為目的，采取案例分析等方法對基于計(jì)算思維的小學(xué)信息科技項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行研究，并提出如下參考建議：指向計(jì)算思維，合理設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)項(xiàng)目；設(shè)計(jì)驅(qū)動問題，促進(jìn)項(xiàng)目環(huán)節(jié)實(shí)施；組織教學(xué)互動，強(qiáng)化項(xiàng)目探究體驗(yàn)；組織交流展評，呈現(xiàn)項(xiàng)目教學(xué)成果；活用計(jì)算思維，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目拓展遷移。

關(guān)鍵詞：小學(xué)信息科技；項(xiàng)目式教學(xué)；計(jì)算思維

中圖分類號：G427" " " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2097-1737（2024）04-0008-03

在《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）中，計(jì)算思維被列為學(xué)科核心素養(yǎng)之一。因此，在小學(xué)信息科技教學(xué)實(shí)踐中，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維已成為課程的重要任務(wù)。計(jì)算思維的培養(yǎng)要依托真實(shí)的問題解決過程，且其最終目標(biāo)是問題的解決。項(xiàng)目式教學(xué)則是一種涉及學(xué)習(xí)情境的、以問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法，是基于現(xiàn)實(shí)世界的以學(xué)生為中心的教育方式。由此可見，基于計(jì)算思維培養(yǎng)要求，在小學(xué)信息科技課程教學(xué)中展開項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)踐對促進(jìn)《課程標(biāo)準(zhǔn)》的落實(shí)具有重要意義。具體而言，

基于計(jì)算思維的小學(xué)信息科技項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)踐可以從以下幾個方面展開：

一、指向計(jì)算思維，合理設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)項(xiàng)目

項(xiàng)目設(shè)計(jì)是實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)的關(guān)鍵。在基于計(jì)算思維發(fā)展的小學(xué)信息科技項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)先整體梳理各課程模塊的教學(xué)內(nèi)容，明確學(xué)情以及課程中包含的育人價(jià)值，確定教學(xué)目標(biāo)，指引后續(xù)教學(xué)活動的有序開展。在完成立項(xiàng)之后，教師再綜合考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)情及真實(shí)情境所蘊(yùn)含的教育價(jià)值等因素，設(shè)置任務(wù)驅(qū)動，引導(dǎo)學(xué)生的探究方向，激發(fā)學(xué)生在現(xiàn)實(shí)情境中探究解決復(fù)雜任務(wù)的興趣，從而更好地解決項(xiàng)目任務(wù)，讓學(xué)生的計(jì)算思維得以提升[1]。

例如，在講授閩教版信息技術(shù)六年級（下冊）“體驗(yàn)人機(jī)互動”的少兒編程學(xué)習(xí)軟件相關(guān)知識時(shí)，學(xué)生拓展學(xué)習(xí)了“列表”后，教師可以整合軟件的所有知識，聯(lián)系現(xiàn)實(shí)生活中的“抽獎活動”，設(shè)計(jì)拓展性綜合活動項(xiàng)目“探秘抽獎程序”。具體來看，該活動項(xiàng)目主要包含屬于軟件編程的拓展內(nèi)容，主要以“抽獎程序”

的設(shè)計(jì)展開，著重引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷程序開發(fā)的項(xiàng)目化流程，研究身邊的算法，指向利用計(jì)算機(jī)科學(xué)知識來解決身邊的真問題，進(jìn)而培養(yǎng)計(jì)算思維這一核心素養(yǎng)。項(xiàng)目內(nèi)容主要圍繞《課程標(biāo)準(zhǔn)》中提出的數(shù)據(jù)、算法這兩大主線內(nèi)容展開：數(shù)據(jù)主線主要涉及數(shù)據(jù)的組織與呈現(xiàn)，即在“抽獎程序”的算法設(shè)計(jì)中，涉及對軟件“列表”這一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的使用；算法主線圍繞抽獎程序這一身邊的算法，主要涉及對真實(shí)問題的分解，算法的描述、執(zhí)行，解決問題的策略等。項(xiàng)目圍繞生活中的抽獎程序展開，以真實(shí)問題為導(dǎo)向，著重培養(yǎng)學(xué)生解決問題的計(jì)算思維：引導(dǎo)學(xué)生在項(xiàng)目化的情境探究中體會程序設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)、開發(fā)、測試和迭代優(yōu)化；在真實(shí)問題的分析中領(lǐng)會自上向下分解任務(wù)的思想；在學(xué)習(xí)原理的過程中理解計(jì)算機(jī)科學(xué)的“編碼”這一概念。此外，教師對學(xué)情進(jìn)行了全面分析，了解到六年級的學(xué)生已經(jīng)掌握了軟件編程的基礎(chǔ)知識與技能，拓展學(xué)習(xí)了“列表”的應(yīng)用，具備學(xué)習(xí)、完成本項(xiàng)目編程基礎(chǔ)，且在生活中對“抽獎”這一活動比較熟悉，但是對“抽獎程序”的運(yùn)作原理缺乏具體而深刻的認(rèn)識。在此基礎(chǔ)上，教師設(shè)計(jì)了項(xiàng)目發(fā)展目標(biāo)：掌握程序開發(fā)類項(xiàng)目開發(fā)的基本方法；能夠利用列表設(shè)計(jì)抽獎程序，實(shí)現(xiàn)隨機(jī)抽獎；能夠靈活運(yùn)用計(jì)算機(jī)程序，解決實(shí)際問題；提升自主探究能力和數(shù)字化學(xué)習(xí)能力。綜上，在明確了項(xiàng)目內(nèi)容、學(xué)情、項(xiàng)目教學(xué)目標(biāo)等關(guān)鍵信息之后，教師可為學(xué)生展現(xiàn)項(xiàng)目，并引導(dǎo)他們以小組合作的方式展開項(xiàng)目探究。

二、設(shè)計(jì)驅(qū)動問題，促進(jìn)項(xiàng)目環(huán)節(jié)實(shí)施

新課程對計(jì)算思維的定義有很強(qiáng)的可操作性，提取關(guān)鍵要素，能形成以下可操作的計(jì)算思維實(shí)施過程，包括抽象、分解、建模、設(shè)計(jì)算法、模擬、仿真、驗(yàn)證、反思優(yōu)化和遷移運(yùn)用。而項(xiàng)目式教學(xué)能涵蓋計(jì)算思維的培養(yǎng)過程，通過確定問題、設(shè)計(jì)步驟、實(shí)施步驟、評估迭代、泛化推廣等步驟培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維?；诖?，在基于計(jì)算思維的小學(xué)信息科技項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)面向問題解決設(shè)計(jì)具有驅(qū)動作用的問題，引導(dǎo)學(xué)生一步步深入學(xué)科思想方法的邏輯底層，不斷演變、迭代，直至思維形成。

例如，在“探秘抽獎程序”的項(xiàng)目教學(xué)中，教師結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活組織學(xué)生觀看一玩具店老板的求助視頻，了解生活中商店抽獎的真實(shí)需求，并提出問題：一玩具店老板因?yàn)樯獠痪皻庀胍阋淮纬楠劵顒?，你能利用自己所學(xué)的軟件編程知識幫助他設(shè)計(jì)一款抽獎程序嗎？在這一環(huán)節(jié)中，教師通過短視頻再現(xiàn)真實(shí)情境、真實(shí)問題——為某玩具店設(shè)計(jì)一個抽獎程序，引導(dǎo)學(xué)生走進(jìn)項(xiàng)目。接下來，教師為學(xué)生展示了項(xiàng)目學(xué)習(xí)的各個環(huán)節(jié)以及相關(guān)問題。其中，在“編碼獎項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)隨機(jī)抽獎”環(huán)節(jié)，教師提問：“抽獎程序要想實(shí)現(xiàn)隨機(jī)抽獎，要完成哪些步驟？”在“問題導(dǎo)向，項(xiàng)目再分析”中，教師提問：教師開發(fā)的隨機(jī)抽獎V1.0版存在怎樣的問題？在“建立列表，存入數(shù)據(jù)”中教師提問：

用程序抽獎與現(xiàn)實(shí)生活中用抽獎箱抽獎有怎樣的關(guān)聯(lián)？在“隨機(jī)抽取，完成項(xiàng)目”中教師提問：“如何從列表中提取數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)抽獎？”各組學(xué)生基于各環(huán)節(jié)的問題展開互動討論，為項(xiàng)目的實(shí)施構(gòu)建初步方案。在這一環(huán)節(jié)中，教師以創(chuàng)設(shè)的真實(shí)性問題為情境，進(jìn)行立項(xiàng)，然后利用各環(huán)節(jié)的問題帶領(lǐng)學(xué)生循序漸進(jìn)，利用對數(shù)學(xué)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的理解，完成項(xiàng)目任務(wù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維的有效發(fā)展。

三、組織教學(xué)互動，強(qiáng)化項(xiàng)目探究體驗(yàn)

在培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的過程中，教師要特別關(guān)注計(jì)算思維的加工過程。目前，在小學(xué)信息科技教學(xué)中，

部分教師在創(chuàng)設(shè)情境時(shí)引出問題，帶領(lǐng)學(xué)生識別與理解問題之后，習(xí)慣于立即進(jìn)入創(chuàng)新展示環(huán)節(jié)。但是，有許多學(xué)生還沒有理清解決問題的思路，對思維形成過程還缺乏深刻的體驗(yàn)，從而影響了計(jì)算思維的發(fā)展[2]。對此，在小學(xué)信息科技項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)加強(qiáng)互動交流，為學(xué)生創(chuàng)造探究學(xué)習(xí)的空間，使他們在不斷嘗試的過程中找到解決方案，進(jìn)而領(lǐng)略利用計(jì)算機(jī)解決問題的精妙之處，感受計(jì)算思維形成的過程，為計(jì)算思維的遷移打好基礎(chǔ)。

例如，在“探秘抽獎程序”的項(xiàng)目教學(xué)中，教師在不同教學(xué)環(huán)節(jié)與學(xué)生展開互動，以強(qiáng)化學(xué)生對項(xiàng)目學(xué)習(xí)的體驗(yàn)，進(jìn)而循序漸進(jìn)地發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維。具體來看，操作如下：

（1）編碼獎項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)隨機(jī)抽獎。教師引導(dǎo)學(xué)生梳理項(xiàng)目開發(fā)流程：立項(xiàng)—需求分析—設(shè)計(jì)方案—開發(fā)程序。本環(huán)節(jié)教學(xué)重點(diǎn)在于以問題導(dǎo)向的方式，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)編程實(shí)現(xiàn)的方案；通過隨機(jī)抽獎V1.0程序，

梳理項(xiàng)目開發(fā)的流程；利用隨機(jī)數(shù)與造型切換指令，讓學(xué)生認(rèn)識到程序中用數(shù)字表示對應(yīng)獎項(xiàng)體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)科學(xué)中的編碼思想，使學(xué)生對抽獎程序“知其然，知其所以然”，并培養(yǎng)其計(jì)算思維。（2）問題導(dǎo)向，項(xiàng)目分析。教師發(fā)布隨機(jī)抽獎V1.0版程序投入使用后的趣味視頻，從視頻可知：隨機(jī)抽獎程序投入使用10分鐘就出現(xiàn)了5個一等獎。由此引出抽獎中的概率問題，并引導(dǎo)學(xué)生測試現(xiàn)有程序，激發(fā)學(xué)生優(yōu)化項(xiàng)目設(shè)計(jì)的熱情。為提高學(xué)生的探究體驗(yàn)，教師利用實(shí)物抽獎箱輔助學(xué)生完成算法的設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)模型的設(shè)計(jì)；而學(xué)生則通過團(tuán)隊(duì)討論，共同設(shè)計(jì)抽獎的方案。在這一環(huán)節(jié)，教師結(jié)合真實(shí)的問題情境，提出概率問題，讓學(xué)生體會測試程序的重要性；通過程序抽獎的例子，讓學(xué)生體會數(shù)據(jù)在編程中的作用。（3）建立列表，存入數(shù)據(jù)。教師為學(xué)生提供學(xué)案、微課，啟發(fā)學(xué)生類比現(xiàn)實(shí)生活中的抽獎箱，使學(xué)生認(rèn)識到初始化列表數(shù)據(jù)就是在抽獎箱中放入獎項(xiàng)，進(jìn)而通過團(tuán)隊(duì)合作建立抽獎列表，完成數(shù)據(jù)的存入。程序算法的設(shè)計(jì)往往來自生活經(jīng)驗(yàn)的類比。在這一環(huán)節(jié)，教師拓展引入抽獎程序設(shè)計(jì)的原理，可引導(dǎo)學(xué)生借助生活中抽獎箱加以理解，并通過類比展開探究，從而理解算法指令的作用。通過設(shè)計(jì)，

學(xué)生能夠體會到算法源于生活，也可以認(rèn)識到自己設(shè)計(jì)的程序可以解決生活中的問題，強(qiáng)化“算法服務(wù)生活”的意識。（4）隨機(jī)抽取，完成項(xiàng)目。教師引導(dǎo)學(xué)生思考：如何從列表中將數(shù)據(jù)取出？學(xué)生在學(xué)案引導(dǎo)、微課支撐下，合作探究，完成程序設(shè)計(jì)，并通過隨機(jī)抽獎進(jìn)行測試。在項(xiàng)目指導(dǎo)過程中，教師讓學(xué)生用列表中的“第幾項(xiàng)于列表”來完善抽獎程序的隨機(jī)抽獎，加深了學(xué)生對列表這一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)讀取的認(rèn)識，也培養(yǎng)了學(xué)生“測試程序”的意識。

四、組織交流展評，呈現(xiàn)項(xiàng)目教學(xué)成果

計(jì)算思維的形成是一個過程，而引導(dǎo)學(xué)生展示思維形成過程并進(jìn)行有效評價(jià)是促進(jìn)學(xué)生綜合發(fā)展的必要步驟。在小學(xué)信息科技項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)注重項(xiàng)目展示評估，即通過搭建平臺、引導(dǎo)分享交流，呈現(xiàn)學(xué)生的項(xiàng)目學(xué)習(xí)成果以及計(jì)算思維發(fā)展的情況；通過多元評價(jià)，對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行反饋，指出學(xué)生在計(jì)算思維發(fā)展中存在的不足，并引導(dǎo)他們進(jìn)行更深層次的學(xué)習(xí)和理解[3]。

例如，在“探秘抽獎程序”的項(xiàng)目學(xué)習(xí)指導(dǎo)中，教師安排展示互評環(huán)節(jié)，組織學(xué)生對抽獎程序進(jìn)行展評，引導(dǎo)學(xué)生從測試結(jié)果中是否實(shí)現(xiàn)抽獎來評價(jià)。在展示過程中，教師要求各組派代表走上講臺，展示抽獎程序的設(shè)計(jì)成果，并分享本組項(xiàng)目學(xué)習(xí)的心得體會。在評價(jià)環(huán)節(jié)，教師一方面將評價(jià)貫穿于學(xué)生項(xiàng)目學(xué)習(xí)的全過程，通過評價(jià)引導(dǎo)、激勵各組學(xué)生不斷探索，完成程序設(shè)計(jì)；另一方面融合過程評價(jià)與結(jié)果評價(jià)，利用量表對項(xiàng)目完成情況進(jìn)行打分。在評價(jià)量表中，“項(xiàng)目成果”部分包含“項(xiàng)目流程”“隨機(jī)抽獎”等內(nèi)容，并從完成度、創(chuàng)新度等角度進(jìn)行打分；“小組合作”包括“問題討論”和“編程合作”兩部分內(nèi)容，讓學(xué)生通過自評、互評形成評價(jià)結(jié)果。通過設(shè)計(jì)這樣的展評活動，教師能夠?qū)W(xué)生的項(xiàng)目學(xué)習(xí)情況形成更加全面深入的了解，同時(shí)能夠引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)項(xiàng)目學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，深刻體會計(jì)算思維發(fā)展過程。

五、活用計(jì)算思維，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目拓展遷移

信息科技課程教學(xué)的主要目的不僅僅是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)技術(shù)實(shí)踐，更多的是學(xué)習(xí)解決問題的方法，并將其應(yīng)用到更新的技術(shù)學(xué)習(xí)過程中。根據(jù)《課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求，學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)過程包括“遷移應(yīng)用”這一重要步驟。但是，從小學(xué)階段學(xué)生的計(jì)算思維發(fā)展情況來看，他們在課程學(xué)習(xí)中雖然掌握了一定的技術(shù)技能，但是在遷移應(yīng)用方面存在一定的障礙。對此，在小學(xué)信息科技項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)適當(dāng)拓展項(xiàng)目內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生活用計(jì)算思維，解決生活中類似的問題，實(shí)現(xiàn)遷移應(yīng)用，為學(xué)生的終身發(fā)展提供支持[4]。

例如，在“探秘抽獎程序”的項(xiàng)目學(xué)習(xí)中，學(xué)生通過抽獎程序這一項(xiàng)目的研究，發(fā)現(xiàn)一個軟件的開發(fā)需要經(jīng)歷立項(xiàng)、設(shè)計(jì)、開發(fā)、測試等環(huán)節(jié)，同時(shí)在實(shí)際開發(fā)中了解了計(jì)算機(jī)科學(xué)知識，學(xué)會了如何將具體的獎項(xiàng)編碼成數(shù)字，發(fā)展了計(jì)算思維。為了促使學(xué)生遷移所學(xué)，學(xué)會用計(jì)算機(jī)科學(xué)的眼光觀察生活中的事物，學(xué)會用計(jì)算機(jī)科學(xué)的語言表達(dá)生活中的原理、用計(jì)算機(jī)科學(xué)的思維解決生活中的問題，教師為學(xué)生構(gòu)建新的情境，并提出抽獎活動的新要求，促使學(xué)生在原來的程序基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)知識的拓展遷移。在這一過程中，學(xué)生能夠再次經(jīng)歷分析需求、設(shè)計(jì)方案、編寫程序、測試程序、迭代優(yōu)化的過程，實(shí)現(xiàn)對項(xiàng)目學(xué)習(xí)內(nèi)容的舉一反三，真正將計(jì)算思維融入現(xiàn)實(shí)生活中，提高用計(jì)算思維解決問題的能力[5]。

六、結(jié)束語

總之，隨著《課程標(biāo)準(zhǔn)》的不斷落實(shí)，教育工作者應(yīng)繼續(xù)深入研究項(xiàng)目式教學(xué)的應(yīng)用方法，通過聯(lián)系學(xué)生生活實(shí)際、培養(yǎng)學(xué)生算法意識，進(jìn)行跨學(xué)科綜合學(xué)習(xí)，推動項(xiàng)目式教學(xué)的有效開展，進(jìn)而幫助學(xué)生樹立正確價(jià)值觀，形成信息意識，發(fā)展計(jì)算思維，提高數(shù)字化合作與探究能力，發(fā)揚(yáng)創(chuàng)新精神，踐行信息社會責(zé)任。

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基金項(xiàng)目：本文系2023年度漳州開發(fā)區(qū)小學(xué)教育教學(xué)研究“以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的小學(xué)信息科技項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)計(jì)研究”（立項(xiàng)號：ZKTX2023-015）的研究成果。

作者簡介：陳舜娥（1974.3-），女，福建莆田人，任教于廈門大學(xué)附屬實(shí)驗(yàn)小學(xué)，綜合組組長，一級教師，本科學(xué)歷，曾榮獲“漳州招商局經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)優(yōu)秀教師”，在漳州市首屆、第二屆中小學(xué)創(chuàng)客大賽中被評為“優(yōu)秀指導(dǎo)教師”。