葉景輝

摘? 要：在新的高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中，計算思維是信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)之一。按照新課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)項目學(xué)習(xí)的教學(xué)建議，實施以項目學(xué)習(xí)為模式，著力通過引導(dǎo)學(xué)生在完成不同項目的情境中，讓學(xué)生親歷計算思維的全過程，來實現(xiàn)高中生計算思維的培養(yǎng)。該文在對計算思維以及項目學(xué)習(xí)的概念解釋后，設(shè)計了基于項目學(xué)習(xí)培養(yǎng)高中生計算思維的方法與過程，并結(jié)合教學(xué)案例來說明項目學(xué)習(xí)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：計算思維? 項目學(xué)習(xí)? 高中信息技術(shù)? 新課程標(biāo)準(zhǔn)

中圖分類號：G63 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）08（b）-0119-03

在教育部制定的《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》上，計算思維是信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)之一。同時新課程標(biāo)準(zhǔn)提倡從被動學(xué)習(xí)的“任務(wù)學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)向主動學(xué)習(xí)的“項目學(xué)習(xí)”的教學(xué)建議，因此，在教學(xué)中進(jìn)行了基于項目學(xué)習(xí)的思考和嘗試后，總結(jié)出基于項目學(xué)習(xí)培養(yǎng)高中生計算思維的方法。

1? 計算思維與項目學(xué)習(xí)

1.1 計算思維

2006年，美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)周以真教授在美國計算機權(quán)威期刊《Communications of the ACM》上給出計算思維（Computational Thinking，CT）的定義。計算思維是運用計算機科學(xué)基礎(chǔ)概念求解問題，系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動。

新課程標(biāo)準(zhǔn)指出，“計算思維是指個體運用計算機科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產(chǎn)生的一系列思維活動”。

從上述的關(guān)于計算思維的定義中可看出，計算思維是一種思維活動，而產(chǎn)生這個一系列思維活動的過程，正是學(xué)生構(gòu)建知識，解決問題的一個過程。因此，筆者將此過程建立在項目學(xué)習(xí)中，基于項目學(xué)習(xí)讓學(xué)生在完成一個個完整項目的過程中，利用計算機處理的方式去解決實際問題，以促進(jìn)學(xué)生計算思維的提高。

1.2 項目學(xué)習(xí)

項目學(xué)習(xí)（Project-based Learning，PBL）是以學(xué)科的概念和原理為中心，在現(xiàn)實世界中借助多種資源開展探究活動，并在一定時間內(nèi)解決一系列相互關(guān)聯(lián)著的問題的一種新型的探究性學(xué)習(xí)模式 。

新課程標(biāo)準(zhǔn)指出，“基于項目學(xué)習(xí)是指學(xué)生在教師引導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)問題，以解決問題為導(dǎo)向開展方案設(shè)計、新知學(xué)習(xí)、實踐探索，具有創(chuàng)新特質(zhì)的學(xué)習(xí)活動”。

1.3 計算思維的培養(yǎng)過程

鑒于計算思維作為一種思維活動，需要在解決問題的過程中不斷經(jīng)歷分析思考、實踐求證、反饋調(diào)適而逐步形成。因而，基于項目學(xué)習(xí)，把項目建立在課堂教學(xué)之中，重新組織教學(xué)形式，引導(dǎo)學(xué)生在完成不同項目的過程中反復(fù)體驗計算思考的過程，以實現(xiàn)學(xué)生計算思維的提高。

項目學(xué)習(xí)的實施過程描述，一般可分為6個要素，如圖1所示。

筆者基于項目學(xué)習(xí)六步模式，從不同維度進(jìn)行計算思維的提升，最大限度地在基于項目學(xué)習(xí)的課堂中滲透計算思維的培養(yǎng)。

2? 基于項目學(xué)習(xí)培養(yǎng)計算思維的課堂設(shè)計

要在教學(xué)中貫穿計算思維的培養(yǎng)，教師要從“學(xué)會操作”的課堂價值取向轉(zhuǎn)向形成“學(xué)科核心素養(yǎng)的價值訴求”，通過項目學(xué)習(xí)活動，引導(dǎo)學(xué)生在完成項目的過程中感受利用計算機分析描述問題、分解問題、解決問題等方面，發(fā)展計算思維。

因而，教師在教材處理，設(shè)計教學(xué)任務(wù)當(dāng)中，要以驅(qū)動學(xué)生在解決任務(wù)中利用計算思維處理問題為著眼點，通過選定項目調(diào)動學(xué)生對問題解決的興趣;通過規(guī)劃設(shè)計、探究活動理清問題，領(lǐng)悟解決問題的方法，理清思維;在實施項目的問題反饋調(diào)適中提升解決問題的能力，訓(xùn)練思維;通過成果交流、活動評價強化解決問題的意識，塑造思維，最終達(dá)到培養(yǎng)計算思維的目的。為此，在基于項目學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生計算思維的教學(xué)研究上，主要從以下方面進(jìn)行嘗試（見表1）。

第一，選定項目。選定項目是項目學(xué)習(xí)的前提，項目設(shè)計的好壞直接影響著學(xué)生對項目的興趣，影響著計算思維的興趣度。教師引導(dǎo)學(xué)生站在計算機解決問題的角度分析思考，描述問題，遵循針對性和有實用價值的原則選定項目，盡快使學(xué)生形成思維興趣。

第二，規(guī)劃設(shè)計，探究活動。組織學(xué)生對項目進(jìn)行規(guī)劃、探究是基于項目學(xué)習(xí)提升計算思維方法的關(guān)鍵。在這過程教師要建立讓學(xué)生積極參與的課堂，貫徹“自主學(xué)習(xí)，合作探究”的教學(xué)理念，通過探討求證項目開發(fā)是否有意義，技術(shù)上是否可行等問題，讓學(xué)生一步步地自我啟發(fā)，形成計算機解決問題的方案，凝練出計算思維方法。甚至可組織研討會，討論項目開發(fā)中可能出現(xiàn)的問題，共同解決，這樣通過師生共同探討的方法修正自己的思維策略，使思維的發(fā)展處于開放的環(huán)境中，循序漸進(jìn)地幫助學(xué)生理清思維，提高學(xué)生的計算思維方法。

第三，項目實施。項目實施過程中必定會遇到各種狀況，師生必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試進(jìn)行化解，這些狀況的化解過程同樣是經(jīng)歷計算思維的過程，是訓(xùn)練計算思維的重要流程。在實施過程中，教師可以根據(jù)情況，通過難題分解、難題抽象、實踐探索等，具體化計算思維，幫助學(xué)生解決一般性問題。通過組建互助小組，引導(dǎo)學(xué)生在交流互助中共同提升思維和能力，達(dá)到提高學(xué)生計算思維能力的目標(biāo)。

第四，成果交流，活動評價。學(xué)生在完成項目后，演示各自的成果，并反饋開發(fā)過程碰到哪些難題、這些問題如何解決，通過這種思維交流的過程，幫助學(xué)生得到較全面的知識，這對強化學(xué)生計算思維大有裨益。同時，老師的評述要注重引導(dǎo)，點評學(xué)生思路的不足和閃光點，客觀地檢驗學(xué)生的獨立思考和分析能力，繼而幫助學(xué)生提升計算思維意識的能力。

3? 基于項目學(xué)習(xí)培養(yǎng)計算思維教學(xué)案例

為了清晰地介紹基于項目學(xué)習(xí)培養(yǎng)計算思維的過程，該文引用筆者的一堂APP INVENTOR應(yīng)用課《“我運動，我做主”制作簡易計步器主題項目活動》來進(jìn)行說明。

課題：《“我運動，我做主”制作簡易計步器主題項目活動》

學(xué)科核心素養(yǎng)：（1）根據(jù)解決問題的需要，自覺地尋求恰當(dāng)?shù)姆绞将@取與處理信息（信息意識）。（2）能夠采用計算機科學(xué)領(lǐng)域的思想方法形成解決問題的方案（計算思維）。（3）運用相應(yīng)的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源與工具，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量（數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新）。

教學(xué)內(nèi)容：利用APP Inventor制作簡易計步器的主題項目活動。

教學(xué)目標(biāo)：（1）知道分析分解問題、抽象問題、設(shè)計算法和程序?qū)崿F(xiàn)的方法和過程;（2）體驗項目開發(fā)的過程，提高實踐與思維能力。

教學(xué)過程：

（1）情境引入。

引言：“你今天運動了嗎？每日練走步，不用進(jìn)藥鋪”，我們都希望有個強健的體魄，現(xiàn)在很多穿戴設(shè)備都有計步等功能，可以測出步數(shù)以及相關(guān)的健康數(shù)據(jù)。而一般手機都會帶有振動傳感器和電子計數(shù)器，因此我們也能利用現(xiàn)成的設(shè)備設(shè)計屬于自己的計步器。

學(xué)生體驗安裝在手機上的計步器小程序，體驗“開始計步”“結(jié)束計步”“語音播報”等功能，初步了解該項目活動要完成的內(nèi)容。

設(shè)計意圖：通過將學(xué)生引入具體的生活事件中，開展“項目”教學(xué)活動，引導(dǎo)學(xué)生共同參與計步器的體驗和設(shè)計，激發(fā)學(xué)生探究計步器制作的熱情。

（2）“計步器制作”主題項目任務(wù)說明

該主題采用基于項目學(xué)習(xí)的方式，過程分為：項目論證與實施方向、項目設(shè)計與方案制訂、探究活動與項目實施、成果交流與活動評價4個階段。

環(huán)節(jié)一：項目論證與實施方向。

教師活動：需要解決的問題：①計步器的作用及原理;②計步器項目研究意義。

學(xué)生活動：學(xué)生確定項目主題，搜集資料，了解計步器工作原理，論證可行性。

設(shè)計意圖：確定學(xué)生研究興趣，為完成計步器制作提供理論基礎(chǔ)和整體思想。

環(huán)節(jié)二：制訂方案，完成思維導(dǎo)圖。

教師活動：結(jié)合生活場景，指導(dǎo)學(xué)生完成計步器方案和思維導(dǎo)圖的完成。

學(xué)生活動：按要求完成方案的制訂，掌握APP設(shè)計的基本思想和方法。

設(shè)計意圖：通過思維導(dǎo)圖的建立，促進(jìn)關(guān)鍵因素或環(huán)節(jié)的問題解決。

環(huán)節(jié)三：探究活動，實施項目。

教師活動：利用APP Inventor平臺開發(fā)計步器程序，提供相關(guān)微課作為參考，個別指導(dǎo)學(xué)生，時刻關(guān)注課堂生成。

關(guān)鍵問題1：關(guān)于文本截?。孩俳厝creen傳來的文本（學(xué)號）;②把截取的文本賦值給學(xué)號變量。

關(guān)鍵問題2：關(guān)于傳感器與多媒體：①關(guān)于計步器傳感器;②關(guān)于語音識別器。

學(xué)生活動：根據(jù)項目主題，理清每項組件的邏輯思路，完成從開發(fā)到調(diào)試到程序的生成。

設(shè)計意圖：提高利用計算機解決問題的能力，在項目的開發(fā)過程中必定會遇到各種狀況，學(xué)生必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試進(jìn)行化解，這些狀況的化解過程同樣是經(jīng)歷計算思維的過程。

環(huán)節(jié)四：成果交流，活動評價。

教師活動：展示學(xué)生成果，點評學(xué)生的完成情況。并結(jié)合學(xué)生在項目開發(fā)過程中的表現(xiàn)，客觀地對學(xué)生進(jìn)行評價。

學(xué)生活動：每組的代表演示各自的項目成果，陳述項目開發(fā)過程遇到的難題，這些問題如何解決，并回答師生提出的疑問。

設(shè)計意圖：通過師生的展示與評價，揭示項目與教材知識點之間的內(nèi)在聯(lián)系，理順其變化發(fā)展規(guī)律，鞏固學(xué)生利用計算機方式解決問題的思維能力，提升計算思維意識。

（3）總結(jié)引導(dǎo)。

教師總結(jié)所學(xué)，鼓勵同學(xué)用所學(xué)知識解決現(xiàn)實生活問題，同時能否繼續(xù)改進(jìn)計步器，為生活增添樂趣。

學(xué)生用心聆聽，體會程序開發(fā)對生活、學(xué)習(xí)的作用。

設(shè)計意圖：培養(yǎng)學(xué)生信息意識、合理使用信息技術(shù)。

該案例對計步器的制作實施了基于項目學(xué)習(xí)的教學(xué)方式，分別進(jìn)行了情境引入、項目論證（形成思維）、制訂方案與完成思維導(dǎo)圖（理清思維）、探究活動與實施項目（訓(xùn)練思維）、成果交流與評價（提升思維）一系列過程，并利用APP INVENTOR編程工具實現(xiàn)程序開發(fā)，使得學(xué)生經(jīng)歷以計算機的思維角度去解決實際問題，從而實現(xiàn)計算思維的培養(yǎng)目標(biāo)。

4? 結(jié)語

如何基于項目學(xué)習(xí)培養(yǎng)計算思維，這對許多信息技術(shù)教師來說仍是一個難題，筆者在對相關(guān)文獻(xiàn)學(xué)習(xí)和思考的基礎(chǔ)上，結(jié)合教學(xué)實際，總結(jié)出基于項目學(xué)習(xí)培養(yǎng)高中生計算思維的方法，希望能為廣大信息技術(shù)教師實施新課標(biāo)教學(xué)提供參考。

參考文獻(xiàn)

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