【摘? 要】本文以2017版普通高中新課標(biāo)為背景，以建構(gòu)主義和計(jì)算思維三維框架為理論基礎(chǔ)，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，提出在高中信息技術(shù)課程中通過項(xiàng)目教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的措施，并主張?jiān)趥鹘y(tǒng)的項(xiàng)目教學(xué)中加入“雙線”設(shè)計(jì)，從而提升項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)效性。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算思維;高中信息技術(shù);項(xiàng)目教學(xué)

中圖分類號(hào)：G633? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? 文章編號(hào)：0493-2099（2020）32-0075-03

【Abstract】Based on the 2017 version of the general high school new curriculum standard， this article uses constructivism and the three-dimensional framework of computational thinking as the theoretical basis， combined with teaching practice， and proposes measures to train students computational thinking through project teaching in high school information technology courses. The "double-line" design is added to the project teaching to improve the effectiveness of project teaching.

【Keywords】Computational thinking; High school information technology; Project teaching

一、基于計(jì)算思維培養(yǎng)的項(xiàng)目教學(xué)背景

隨著人工智能和大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，信息技術(shù)學(xué)科地位不斷提升。普通高中新課標(biāo)（2017版）將信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任作為信息技術(shù)學(xué)科的四大核心素養(yǎng)。其中，計(jì)算思維作為計(jì)算機(jī)科學(xué)的一種重要思維，尤其受到關(guān)注。計(jì)算思維是我們現(xiàn)代數(shù)字化公民所必須具備的重要思維。在高中階段，如何培養(yǎng)計(jì)算思維成為一個(gè)重要課題。

傳統(tǒng)的信息技術(shù)教學(xué)，強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生的信息常識(shí)和計(jì)算機(jī)操作技能。教師講解知識(shí)、演示操作，學(xué)生完成上機(jī)任務(wù)。在這種教學(xué)模式下，更加關(guān)注學(xué)生的信息技術(shù)知識(shí)或軟件工具的使用，學(xué)生缺少思考解決問題的過程，這對(duì)于學(xué)生計(jì)算思維的提升是不利的。而項(xiàng)目教學(xué)法，以建構(gòu)主義和認(rèn)知主義為理論基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)“人是主動(dòng)參與獲取知識(shí)過程”，強(qiáng)調(diào)“在實(shí)踐中建構(gòu)知識(shí)”，采用的是類似工程建設(shè)的方法來開展教學(xué)，學(xué)生在完成項(xiàng)目的過程中，通過探究與合作，能夠充分地分析、理解問題，將問題抽象化、符號(hào)化，并思考如何利用計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代信息技術(shù)工具完成問題求解或系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)的建構(gòu)和思維能力的提升。

二、基于計(jì)算思維培養(yǎng)的項(xiàng)目教學(xué)實(shí)施應(yīng)用

（一）基于計(jì)算思維培養(yǎng)的項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)

通過項(xiàng)目教學(xué)提升學(xué)生的計(jì)算思維是一種較為可行的方法。計(jì)算思維三維框架理論指出，計(jì)算思維包含計(jì)算概念、計(jì)算實(shí)踐和計(jì)算觀念。一個(gè)面向計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)項(xiàng)目的完整實(shí)施，應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生在學(xué)習(xí)項(xiàng)目相關(guān)知識(shí)的過程中加固“計(jì)算概念”，在動(dòng)手實(shí)踐過程中培養(yǎng)“計(jì)算實(shí)踐”能力，在思考分析和表達(dá)交流過程中提升“計(jì)算觀念”。

基于計(jì)算思維培養(yǎng)的項(xiàng)目教學(xué)，可能涉及三方面的內(nèi)容和目標(biāo)。第一，概念和知識(shí)類的教學(xué)內(nèi)容，例如程序語言的基本語句、語法、基本控制結(jié)構(gòu)、簡單程序的編寫等，主要培養(yǎng)學(xué)生的“計(jì)算概念”，項(xiàng)目實(shí)施過程建議以學(xué)生自主探究為主;第二，設(shè)計(jì)開發(fā)類的教學(xué)內(nèi)容，例如完成小軟件的設(shè)計(jì)與開發(fā)，主要培養(yǎng)學(xué)生的“計(jì)算實(shí)踐”，包括模塊化設(shè)計(jì)、程序調(diào)試和軟件測試等能力。項(xiàng)目實(shí)施過程建議，以學(xué)生協(xié)作探究為主，可以是線下面對(duì)面協(xié)作，也可以是線上遠(yuǎn)程協(xié)作，還可以是線上線下相結(jié)合的混合式協(xié)作;第三，問題探究類的教學(xué)內(nèi)容。在問題探究過程中鼓勵(lì)學(xué)生表達(dá)、聯(lián)系、質(zhì)疑，促進(jìn)良好的思維習(xí)慣和價(jià)值觀的形成，從而培養(yǎng)學(xué)生的“計(jì)算觀念”。計(jì)算觀念是在學(xué)生在完成項(xiàng)目過程中，通過自主、合作和探究學(xué)習(xí)逐步形成的。

（二）基于計(jì)算思維培養(yǎng)的項(xiàng)目教學(xué)應(yīng)用策略

項(xiàng)目教學(xué)過程主要包括“情境引入”“任務(wù)布置”“項(xiàng)目實(shí)施”“交流評(píng)價(jià)”等四個(gè)階段。筆者根據(jù)廣東版高中信息技術(shù)新教材（2017新課標(biāo)版）必修1《數(shù)據(jù)與計(jì)算》第四章“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”的內(nèi)容，設(shè)計(jì)了項(xiàng)目教學(xué)——“編制單詞翻譯軟件”。下面針對(duì)高中階段的學(xué)情特點(diǎn)，以培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維為目標(biāo)，提出項(xiàng)目教學(xué)各階段的教學(xué)策略，并以此項(xiàng)目為例加以說明。

1.結(jié)合生活情境，精心設(shè)計(jì)項(xiàng)目

良好的情境創(chuàng)設(shè)能夠激發(fā)學(xué)生興趣，提高學(xué)生積極主動(dòng)性，并能突顯項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容的實(shí)用性。在完成項(xiàng)目的過程中，師生以一種平等的狀態(tài)共同參與項(xiàng)目，通過良好的互動(dòng)，形成具有創(chuàng)新色彩的“教學(xué)共同體”。

在“編制單詞翻譯軟件”項(xiàng)目的情境引入階段，教師結(jié)合機(jī)器翻譯這一生活情景，演示功能強(qiáng)大的翻譯軟件，并引出項(xiàng)目內(nèi)容。這樣便賦予項(xiàng)目一定的實(shí)際意義，并使項(xiàng)目具有工程背景，大大提升學(xué)生的動(dòng)力。情境創(chuàng)設(shè)還可以貫穿多個(gè)項(xiàng)目，使項(xiàng)目更具連貫性。新教材第四章“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”前一章的內(nèi)容為“算法基礎(chǔ)”，關(guān)系密切。因此教師可以把這個(gè)情境往前延伸至第三章“算法基礎(chǔ)”，設(shè)計(jì)第三章的項(xiàng)目內(nèi)容為“設(shè)計(jì)單詞查找算法”，使兩個(gè)章節(jié)的項(xiàng)目基于同一情境，形成一個(gè)大項(xiàng)目。學(xué)生通過完成“設(shè)計(jì)單詞查找算法”項(xiàng)目，學(xué)習(xí)算法基礎(chǔ)知識(shí);通過完成“編制單詞翻譯軟件”項(xiàng)目，學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)。

2.合理設(shè)計(jì)任務(wù)，突顯計(jì)算思維

任務(wù)的布置是整個(gè)項(xiàng)目教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，任務(wù)設(shè)計(jì)的合理度決定著項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)效性。因此，對(duì)于中小學(xué)生來說，項(xiàng)目任務(wù)設(shè)計(jì)不宜過多、過難，可操作性一定要強(qiáng)，以利于項(xiàng)目教學(xué)的開展。對(duì)于“編制單詞翻譯軟件”項(xiàng)目，教師設(shè)置三個(gè)任務(wù)：

（1）必選任務(wù)：使用順序查找法編寫單詞翻譯程序。通過完成此任務(wù)，學(xué)生能夠理解python語言的相關(guān)概念，掌握順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)三種基本結(jié)構(gòu)的寫法，并學(xué)會(huì)編寫簡單的python程序。此任務(wù)較為簡單，大多數(shù)學(xué)生都能完成;（2）進(jìn)階任務(wù)：根據(jù)教師提供的參考資料，使用二分查找算法來編寫單詞翻譯程序。要求在順序查找和二分查找兩個(gè)程序中加入輸出查找次數(shù)的語句，通過查看程序運(yùn)行結(jié)果，對(duì)比順序查找和二分查找兩種算法的效率，并提出有關(guān)算法效率的問題供學(xué)生分析思考及討論交流。此任務(wù)供學(xué)有余力的學(xué)生完成;（3）挑戰(zhàn)任務(wù)：使用字典樹編寫單詞翻譯程序，并提出字典樹相關(guān)問題供學(xué)生探究。字典樹涉及高級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，主要為少數(shù)參加信息學(xué)奧賽的學(xué)生設(shè)計(jì)的。這樣的分層設(shè)計(jì)能夠兼顧不同程度的學(xué)生。

3.積極開展項(xiàng)目，注重合作探究

項(xiàng)目的實(shí)施是整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)踐環(huán)節(jié)，是整個(gè)項(xiàng)目教學(xué)的主體。在開展項(xiàng)目的過程中，教師應(yīng)該摒棄傳統(tǒng)的“滿堂灌”的思想，放手讓學(xué)生去思考、實(shí)踐，通過自主、合作、探究，提升學(xué)生的計(jì)算概念、計(jì)算實(shí)踐、計(jì)算觀念等計(jì)算思維能力。

在“編制單詞翻譯軟件”項(xiàng)目實(shí)施過程中，小組成員在編寫程序時(shí)可能遇到許多困難，這時(shí)教師不能直接把代碼發(fā)給學(xué)生，而應(yīng)當(dāng)提供思路和簡單范例啟發(fā)學(xué)生思考;學(xué)生小組在調(diào)試程序過程中，可能會(huì)碰到許多語法錯(cuò)誤和邏輯錯(cuò)誤，這時(shí)教師不宜直接給出錯(cuò)誤所在，而應(yīng)當(dāng)提供學(xué)生調(diào)試程序的方法和思路，引導(dǎo)學(xué)生完成調(diào)試過程。在學(xué)生編寫程序過程中，教師應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生多合作，體會(huì)團(tuán)隊(duì)協(xié)作的樂趣，并鼓勵(lì)學(xué)有余力的學(xué)生嘗試用多種查找算法解決單詞翻譯問題。

4.成果展示交流，開展多元評(píng)價(jià)

學(xué)生完成項(xiàng)目任務(wù)后，便進(jìn)入展示交流環(huán)節(jié)。教師應(yīng)當(dāng)安排相應(yīng)的課時(shí)，讓小組代表上臺(tái)展示成果，其他小組同學(xué)提出疑惑，然后師生進(jìn)行研討，以類似論文答辯的形式開展此環(huán)節(jié)。交流后，小組成員應(yīng)當(dāng)對(duì)別人提出的問題進(jìn)行“頭腦風(fēng)暴”，梳理、歸納、提升，從而使知識(shí)達(dá)到內(nèi)化。這個(gè)環(huán)節(jié)，是教師在開展項(xiàng)目過程中最容易忽略或弱化的重要環(huán)節(jié)。展示交流能夠讓學(xué)生進(jìn)一步加深對(duì)知識(shí)的理解，鍛煉學(xué)生的口頭表達(dá)能力，展示交流能力，還能夠讓學(xué)生提前熟悉論文答辯的氛圍，為以后邁入高校做準(zhǔn)備。

最后便是教學(xué)評(píng)價(jià)。教師應(yīng)當(dāng)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)提供多種評(píng)價(jià)方式，如診斷性評(píng)價(jià)和過程性評(píng)價(jià)相結(jié)合，自評(píng)、互評(píng)、師評(píng)相結(jié)合等。教師要特別注重過程性評(píng)價(jià)。學(xué)生在完成項(xiàng)目過程中表現(xiàn)良好，教師應(yīng)當(dāng)多表揚(yáng);若遇到困難無法解決，或進(jìn)展緩慢，教師也應(yīng)當(dāng)多給予鼓勵(lì)。過程性評(píng)價(jià)的開展對(duì)學(xué)生整個(gè)項(xiàng)目的完成起到了催化作用。建議加入“訪談法評(píng)價(jià)”，對(duì)學(xué)生的作品開展訪談。在“編制單詞翻譯軟件”項(xiàng)目評(píng)價(jià)階段，可以針對(duì)“學(xué)生對(duì)算法的理解”“如何調(diào)試程序”“如何解決在編程過程中遇到的困難”“是否喜歡程序設(shè)計(jì)”“喜歡程序設(shè)計(jì)的理由”等問題與學(xué)生展開訪談，根據(jù)訪談情況填寫項(xiàng)目的過程性評(píng)價(jià)表。這種評(píng)價(jià)方法是專門為培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維設(shè)計(jì)的。

在完成整個(gè)項(xiàng)目的過程中，學(xué)生理解了程序設(shè)計(jì)的基本概念，學(xué)會(huì)了簡單程序設(shè)計(jì)，這是“計(jì)算概念”;學(xué)生經(jīng)歷了軟件開發(fā)的過程，掌握了程序的模塊化設(shè)計(jì)及程序調(diào)試的方法，這是“計(jì)算實(shí)踐”;而在問題探究過程中，學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)與合作交流，更深入地理解算法和程序，產(chǎn)生新想法，對(duì)程序設(shè)計(jì)產(chǎn)生熱愛，這便是“計(jì)算觀念”。

三、在項(xiàng)目教學(xué)中加入“雙線”設(shè)計(jì)

目前的項(xiàng)目教學(xué)過于注重“項(xiàng)目”，以“項(xiàng)目”為中心，忽略了“知識(shí)體系”，存在較大的弊端。首先，以計(jì)算思維培養(yǎng)為主的項(xiàng)目，涉及算法和編程，難度較大，這些內(nèi)容如果沒有教師講解和范例參考，對(duì)于高中學(xué)生來說較難完成;其次，一個(gè)項(xiàng)目不可能把知識(shí)體系全包含進(jìn)去，也就是說完成這個(gè)項(xiàng)目里面所包含的知識(shí)可能是不完整的，學(xué)生無法系統(tǒng)掌握整個(gè)知識(shí)體系，沒能完全實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

筆者在項(xiàng)目教學(xué)過程中加入“雙線”設(shè)計(jì)，提出“雙線項(xiàng)目教學(xué)法”。雙線項(xiàng)目教學(xué)，即以“項(xiàng)目”為主線的基礎(chǔ)上，再增加“知識(shí)系統(tǒng)”作為輔線，提供知識(shí)思維導(dǎo)圖、簡單范例集、教學(xué)課件、微課等教學(xué)資源供學(xué)生學(xué)習(xí)，并設(shè)計(jì)軟件幫助文檔作為輔助工具，從而彌補(bǔ)項(xiàng)目教學(xué)中知識(shí)體系的不完整。這樣，在開展項(xiàng)目教學(xué)過程中，兼顧了“項(xiàng)目”和“知識(shí)”，不僅有利于實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，還降低了項(xiàng)目教學(xué)的難度，為項(xiàng)目教學(xué)的常態(tài)化開展提供了保證。當(dāng)然，“知識(shí)系統(tǒng)”這條線是融合在“項(xiàng)目”線中的，兩者有機(jī)結(jié)合。

在“編制單詞翻譯軟件”項(xiàng)目中，教師可以將python語言的基礎(chǔ)知識(shí)、輸入輸出語句、if語句、for循環(huán)和while循環(huán)語句等知識(shí)點(diǎn)做成微課供學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并設(shè)計(jì)一些簡單的程序范例模板供學(xué)生參考，范例不能是項(xiàng)目本身的內(nèi)容，否則學(xué)生一味模仿，計(jì)算思維能力得不到培養(yǎng)，從而失去項(xiàng)目教學(xué)的意義。必要時(shí)，在項(xiàng)目開展之前或項(xiàng)目完成過程中穿插基礎(chǔ)知識(shí)的講解。這樣設(shè)計(jì)能夠讓學(xué)生在編寫程序時(shí)有范例和知識(shí)體系做參考，事半功倍。學(xué)生既學(xué)到完整的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)，又完成了項(xiàng)目，計(jì)算思維能力得到迅速提升。

四、結(jié)語

基于計(jì)算思維培養(yǎng)的項(xiàng)目教學(xué)對(duì)于新課程改革意義重大。信息技術(shù)教師在開展項(xiàng)目教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)創(chuàng)設(shè)良好的生活情境，設(shè)計(jì)合理的項(xiàng)目，在項(xiàng)目實(shí)施過程中引導(dǎo)學(xué)生多思考與實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，注重多元評(píng)價(jià)，并將“項(xiàng)目”與“知識(shí)”雙管齊下，從而不斷提升信息技術(shù)課堂教學(xué)的實(shí)效性。

注：本文為寧德市普通基礎(chǔ)教育課程與課堂教學(xué)改革立項(xiàng)課題（第一批）“基于計(jì)算思維培養(yǎng)的高中信息技術(shù)項(xiàng)目教學(xué)研究”（課題編號(hào)：XD048）的研究成果。

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作者簡介：翁錦琳（1983.10-），男，漢族，福建省寧德市古田縣人，碩士，一級(jí)教師，研究方向：高中信息技術(shù)教學(xué)。

（責(zé)任編輯? 王小飛）