單元視角下小學信息科技課堂中問題解決能力培養(yǎng)的四步實踐

摘" 要：《義務教育信息科技新課程標準》在2022年正式頒布，意味著我國培養(yǎng)中小學生數(shù)字素養(yǎng)能力、提升中小學生數(shù)字勝任力進入了新階段。傳統(tǒng)信息科技課堂教學中，教師缺乏真實情境創(chuàng)設、多為模仿跟進式、缺失有效學習支架提供、忽視反思遷移教學，從而導致小學高段學生問題解決能力薄弱。文章認為小學信息科技教學應以培養(yǎng)學生問題解決能力為重點突破口，在單元視角下通過整合、分解、實踐、反思四步實踐來培養(yǎng)小學高段學生的問題解決能力，從而提升小學生的數(shù)字素養(yǎng)。

關鍵詞：新課標;問題解決能力;數(shù)字素養(yǎng);信息科技

隨著計算機和互聯(lián)網(wǎng)技術的迅猛發(fā)展，當今社會已經(jīng)進入數(shù)字時代。數(shù)字化進程的不斷推進，對人們的數(shù)字素養(yǎng)提出了更高要求，其中問題解決域在數(shù)字素養(yǎng)中占有舉足輕重的地位。在這一背景下，《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱新課標）在2022年正式頒布。問題解決域可以簡要概括為：確定數(shù)字信息需求，根據(jù)需要選擇最適合的數(shù)字工具，通過數(shù)字化手段解決問題，創(chuàng)新性使用技術，并解決技術問題。目前，問題解決能力培養(yǎng)是21世紀國際中小學教育改革的重點。新課標中更是強調了問題解決的重要意義。小學信息科技教學應以培養(yǎng)學生問題解決能力為重點突破口，不斷提升學生數(shù)字素養(yǎng)。

一、小學高段學生問題解決能力薄弱的原因

隨著新課標的頒發(fā)，信息科技課程逐漸從注重知識和技能的傳授，轉向注重學生的綜合素養(yǎng)和能力培養(yǎng)，特別是提高學生問題解決能力。小學信息科技學科高段的教學內容有“數(shù)據(jù)處理與分析”“算法與程序設計”以及“人工智能”三大板塊，每一板塊的內容都需要學生有較強的問題解決能力。然而，在信息科技課堂中小學高段學生的問題解決能力普遍比較薄弱，這與傳統(tǒng)信息科技課程教學方式存在一定關系。

（一）缺乏真實情境創(chuàng)設

在小學高段信息科技課堂中，程序設計是重要的一部分內容，學生需要掌握編程的理論以及Scratch軟件的基本知識。但是教師教授程序設計時重知識輕實踐，缺乏真實情境的創(chuàng)設。導致學生沒有足夠的實踐機會和進行場景模擬，無法將所學的知識與生活實際進行聯(lián)系。

（二）模仿跟進式教學

程序設計對小學高段學生而言是一項比較具有挑戰(zhàn)性的任務，然而傳統(tǒng)的信息科技課程中的程序設計單元教學通常是教師給定一個任務，并講解指令的作用和語法，學生一步一步模仿跟進任務實現(xiàn)某個功能，從而導致學生獨立思考能力和創(chuàng)新能力較弱。

（三）缺失有效學習支架

在程序設計課程中，自主解決問題的能力是學生必須具備的能力之一。但是教師在課程中往往只是給出任務，缺乏對學生實時的指導和幫助。這使得學生在解決具體問題時，缺乏方向和思路、無從下手。另外，教師未提供有效的學習支架，導致學生在遇到問題時無法及時得到專業(yè)的技術支持和指導。

（四）忽視反思遷移教學

在程序設計中，遷移教學至關重要，但教師往往忽視了反思和遷移教學的重要性。反思和遷移教學能夠幫助學生將已學知識和技能應用到其他問題情境中。由于教師對此的忽視，學生就會缺乏對自己學習過程的再認識和再理解。

基于以上問題，為提高學生的數(shù)字素養(yǎng)和問題解決能力，教師需要在信息科技課堂中，加強真實情境的創(chuàng)設、鼓勵學生發(fā)揮創(chuàng)新思維、提供有效的學習支架、重視遷移教學，讓學生能在實踐中掌握知識、培養(yǎng)能力。

二、小學信息科技課堂中問題解決能力培養(yǎng)的四步實踐模型

小學高段學生問題解決能力是他們未來學習和生活中的基礎，文章認為可以通過整合、分解、實踐、反思四步實踐來培養(yǎng)他們的問題解決能力。

在整合階段，教師可以整合提煉單元大概念、系統(tǒng)設計問題，創(chuàng)設真實的情境，并在項目開始前介紹項目的背景和目標，幫助學生更好地理解問題的本質;在分解階段，教師可以借助流程圖和思維導圖分解問題，將問題分解成一個個較小的開放性問題，鼓勵學生探索和解決問題;在實踐階段，教師應當給予實時的幫助和指導，并且提供有效的學習支架，幫助學生解決問題。另外，教師還應提供實踐機會和場景模擬，讓學生在實踐中掌握知識、提升能力;在反思階段，教師可以積極引導學生反思解決問題的過程，總結經(jīng)驗和教訓、提出改進方向，以便更好地解決相似問題。

通過整合、分解、實踐、反思這四步實踐，在信息科技課堂中可以逐步培養(yǎng)小學高段學生的問題解決能力，同時也可以幫助學生逐漸形成自主學習的能力，提高學生的學習興趣和動力。

三、單元視角下小學信息科技課堂中問題解決能力培養(yǎng)的四步實踐

（一）整合：提煉單元大概念，系統(tǒng)設計開放問題

新課標多次體現(xiàn)大概念的理念。大概念強調基于idea（點子）解決真實問題，主要分為解決什么問題以及怎樣解決問題兩個維度。

1. 提煉單元大概念：基于內容，圍繞學生需求

（1）基于學科內容進行提煉。小學信息科技學科涵蓋很多內容，例如計算機基礎知識、編程、信息安全等。教師可以根據(jù)信息科技中不同的教學內容，提煉出適合該內容的單元大概念。比如小學高段五年級第三單元“scratch”，其圍繞著算法模塊，主要使用Scratch軟件進行編程設計，并且新課標中提及學生需要在本單元掌握“算法可以描述、求解實際問題”。（2）圍繞學生需求進行提煉。信息科技是一門比較實用的學科，學生往往會根據(jù)自己的需求，尋求信息科技學科的幫助。教師可以圍繞學生的需求，提煉出適合學生的單元大概念。

總之，教師要根據(jù)學科內容和學生需求，靈活提煉出符合學科特點、教學目標和課程標準并且能夠激發(fā)學生興趣和增強學生實踐能力的單元大概念。并且教師需要在項目開始前介紹項目的背景和目標，提出單元大概念，幫助學生更好地理解本單元的項目。

2. 系統(tǒng)設計問題：實踐性強，重視真實情境

（1）開放問題，重思維。新課標對高段學生的思維能力有更高的要求，學生需要通過學習身邊的算法，了解算法的特征，有意識地將其應用于數(shù)字化學習過程中;在創(chuàng)作數(shù)字化作品中，學生需要不斷反思與交流，迭代與完善數(shù)字化作品。因此，教師在系統(tǒng)設計問題時，應當考慮到問題的開放性，引導學生從多方面、多角度回答問題，注重培養(yǎng)學生思維的邏輯性、靈活性和廣闊性。（2）實踐性強，可操作。信息科技學科是實踐性較強的一門學科，大部分學習內容都需要學生通過實踐來完成。因此，在系統(tǒng)設計項目問題和課程問題時，需要設計實踐性強的環(huán)節(jié)，并且關注學生的可操作性。（3）真實情境，顯主體。項目化學習理論曾提出：學生在真實情境中解決問題時學得最好，生活化、情境化的內容更有助于學生的認知和理解。新課標也倡導真實性學習。因此，在信息科技課堂教學中，教師需要精心設計課程主題與任務，為學生提供一個真實的情境。真實情境既要真實，又要是學生感興趣的、具有挑戰(zhàn)性的，還需要與學生的生活相關，是學生當下或者未來所能接觸到的。

（二）分解：思維導圖助力解析，頭腦風暴擴展思路

1. 分步設計，思維導圖助力解析。巧用思維導圖將復雜的大問題拆解成若干個小問題，是解決問題的有效途徑。如在信息科技程序設計課堂中，教師需要引導學生拆解、分析程序設計項目，分步設計小問題，繼而將小問題歸納成小任務加以解決，從而厘清程序設計的思路和步驟。

2. 交流互助，頭腦風暴擴展思路。在程序設計中，通過學生的自主探究、小組協(xié)作，設計、編程，形成密切合作、互幫互助、優(yōu)勢互補的共同體，從而充分體現(xiàn)學生的主體地位。學生在不同的階段可以根據(jù)當下的知識和經(jīng)驗建構出“新知識”;不同的學生會從不同的角度思考、運用不同的方法和不同的形式來呈現(xiàn)問題成果。因此小組頭腦風暴可以很大程度地擴展學生的思路，推動他們多角度思考解決問題。

（三）實踐：學習支架內化知識，四步操作提升思維

1. 明確任務：借助學習支架，內化編程知識

在實踐中，教師需要清晰地告訴學生需要完成的任務和目標，以便學生可以更好地理解和完成項目實踐。學生在明確任務的基礎上通過自主探究和解決問題，逐步掌握編程基礎知識和程序設計經(jīng)驗。在學生解決問題的過程中，教師需要提供及時的指導和反饋，并且及時為學生提供有效的學習支架，幫助學生解決實際問題。信息科技課堂中，教師提供的學習支架可以是文字、圖片、聲音、視頻等形式，教師可以根據(jù)學生的實際情況和學習需求選擇合適的方式，從而幫助學生更好地完成實踐項目、內化編程知識。

2. 四步操作：啟發(fā)引導思考，學習編程思維

“編程思維”并不是編寫程序的技巧，而是一種解決問題的思維方式。編程思維由四個步驟組成：分解、模式識別、抽象、算法。在四步操作過程中，教師可以通過舉例、比喻、引導等方式啟發(fā)和引導學生的思考和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。

（1）分解：把復雜問題拆分成若干個小問題。在分解過程中，教師可以讓學生先將問題看作一個整體，然后通過聯(lián)系生活、頭腦風暴、思維導圖等方法，將大問題分解成若干個小問題，直到小問題的難度和復雜程序符合學生當下的知識經(jīng)驗。（2）模式識別：尋找發(fā)現(xiàn)問題中的相似性和規(guī)律。教師可以通過給學生提供不同的問題案例，讓學生分析和比較問題的不同方面和特征、尋找和發(fā)現(xiàn)問題中的相似性和規(guī)律性，從而培養(yǎng)學生的模式識別能力。（3）抽象：抽取問題特定方面形成抽象模型。教師可以通過給學生提供不同的問題案例，讓學生抽取出問題的關鍵點和本質，從而培養(yǎng)學生的抽象能力。（4）算法：分析設計解決路徑從而解決問題。教師可以給學生提供不同的問題案例，引導學生分析和設計解決方案，從而培養(yǎng)學生的算法設計能力和邏輯思維能力。

通過分解、模式識別、抽象、算法四步操作的綜合運用以及啟發(fā)式教學，教師可以幫助學生更好地學習編程，提高解決問題的能力和創(chuàng)新思維能力。

（四）反思：回顧總結豐富經(jīng)驗，變式實踐遷移能力

1. 在回顧總結中反思經(jīng)驗。巧用圖式、知識復述、小組互評等良好的總結反思習慣，不僅可以幫助學生內化編程知識、吸取編程經(jīng)驗、厘清解決問題的一般步驟，還可以培養(yǎng)學生的編程思維。

（1）巧用圖式理框架：流程圖、思維導圖等圖式可以將知識點通過圖形化的方式呈現(xiàn)出來，幫助學生更好地理解知識點之間的聯(lián)系和邏輯。（2）復述知識補細節(jié)：在梳理流程圖后，學生可以通過復述知識點來加深對知識點的理解和記憶。在復述的過程中，學生可以發(fā)現(xiàn)自己對知識點的理解和記憶存在的缺漏和不足，從而補充和加強知識點的細節(jié)。（3）小組互評豐經(jīng)驗：在小組互評中，互相分享解決問題的思路，學生可以從其他小組成員的經(jīng)驗中獲得啟發(fā)和幫助，在回顧反思中習得編程經(jīng)驗。

2. 在變式實踐中遷移能力。在程序設計中，變式訓練不僅可以幫助學生鞏固編程知識、增強編程思維、提升程序設計能力，更重要的是學生在這個過程中學會了怎樣發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，從而提升了解決問題的能力。

（1）巧用類比打基礎：教師可以在學生已學的基礎上進行變化或者提供不同但相似的案例進行變式訓練，幫助學生鞏固知識。（2）反向設計習遷移：反向設計是指教師提供一個已知答案，要求學生倒推出程序設計中問題的解決方法和步驟，幫助學生提升遷移能力。

四、結語

文章以培養(yǎng)學生問題解決能力為重點突破口，通過整合、分解、實踐、反思四步閉環(huán)的實踐流程來探索如何培養(yǎng)小學高段學生的問題解決能力，從而提升小學生的數(shù)字素養(yǎng)。包括引導學生將復雜的大問題拆解成若干個小問題，再將小問題轉化成小任務;在任務解析的過程中用思維導圖、頭腦風暴等方法助力;在實踐中借助學習支架內化知識、四步操作提升思維;最后通過回顧總結反思經(jīng)驗、變式實踐遷移能力，從而促進小學高段學生的思維進階。

單元視角下小學信息科技問題解決能力培養(yǎng)的四步實踐能夠幫助學生掌握信息科技知識，培養(yǎng)學生的問題解決能力。然而這種實踐方法也存在一些不足之處：在反思階段，教師如何引導學生進行深層次的反思遷移還需要更多的實踐探索;知識遷移的效果如何需要通過實驗進一步研究。