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設(shè)計型學(xué)習(xí)模式下的計算思維培養(yǎng)策略

2021-09-10 07:22史慧姍
關(guān)鍵詞:計算思維培養(yǎng)策略

史慧姍

摘要:計算思維是創(chuàng)新型人才的必備能力,是信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)。為尋求與之相適應(yīng)的教學(xué)方式,本文從設(shè)計型學(xué)習(xí)的角度分析其培養(yǎng)策略。分析了設(shè)計型學(xué)習(xí)和計算思維的相關(guān)研究、理論和模型后,得出基于設(shè)計型學(xué)習(xí)的計算思維培養(yǎng)方法:確定挑戰(zhàn)性問題,幫助學(xué)生完型加工;促進交流分享,幫助完善、反思解決方案;及時反饋,幫助優(yōu)化迭代。

關(guān)鍵詞:設(shè)計型學(xué)習(xí);計算思維;培養(yǎng)策略

一、背景

地平線報告(基礎(chǔ)教育版)指出,“培養(yǎng)中小學(xué)生的計算思維是21世紀(jì)一個重要的課題,計算思維應(yīng)該是閱讀、寫作、計算之外的另外一項必須熟練掌握的基本技能[1]”。計算思維是創(chuàng)新型人才所必須具備的一種思維能力。響應(yīng)世界教育的潮流和國家的政策,全國各地都開始注重培養(yǎng)學(xué)生的計算思維,而編程教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生教育思維的主要形式,在中小學(xué)教學(xué)中也越趨普及化,不少城市已經(jīng)把編程教學(xué)加入到信息技術(shù)常規(guī)課程中。然而,通過觀察信息技術(shù)教材發(fā)現(xiàn),目前的編程教育仍然采用最為傳統(tǒng)的由局部知識逐步過渡到整體的“順向”教學(xué),這并不利于以問題解決為核心的計算思維的培養(yǎng)。而計算思維是一種較為新鮮的基本技能,需要使用與之相匹配的教學(xué)方式來培養(yǎng),針對傳統(tǒng)技能的傳統(tǒng)教學(xué)方式已很難滿足教學(xué)需求。為尋求合適的計算思維培養(yǎng)方法,可從新的教育形態(tài)中獲得啟發(fā)。中小學(xué)教育近年來涌現(xiàn)出很多例如創(chuàng)客、STEM教育等創(chuàng)新性的教育形態(tài),各種創(chuàng)新的教學(xué)方式也隨之被提出,《深圳市中小學(xué)學(xué)科教育與創(chuàng)客教育融合指南》(簡稱“指南”)就提出七種與創(chuàng)客教育高度相關(guān)的教學(xué)方式。計算思維與創(chuàng)客教育密不可分,兩者的核心都是解決問題。因此,《指南》對于計算思維的培養(yǎng)教學(xué)同樣具有參考價值,根據(jù)計算思維的特點,可發(fā)現(xiàn)設(shè)計型學(xué)習(xí)方式與之高度契合,研究如何通過設(shè)計型學(xué)習(xí)方式培養(yǎng)計算思維,為計算思維的教學(xué)提供了一種創(chuàng)新性的途徑,與此同時也拓展了設(shè)計型學(xué)習(xí)的應(yīng)用領(lǐng)域。

二、設(shè)計型學(xué)習(xí)與計算思維培養(yǎng)的契合度

設(shè)計型學(xué)習(xí)與計算思維培養(yǎng)之間有較高契合度。首先,對比設(shè)計型學(xué)習(xí)與計算思維可發(fā)現(xiàn),兩者的核心內(nèi)容都是“問題解決”。計算思維是通過利用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念來解決問題,設(shè)計系統(tǒng)和理解人類行為的一系列思維活動[2]。設(shè)計型學(xué)習(xí)是一種基于項目的學(xué)習(xí):學(xué)生通過設(shè)計和制作從未見過的學(xué)習(xí)對象來消化他們將要從課本中學(xué)習(xí)的知識。設(shè)計型學(xué)習(xí)方式是典型的“做中學(xué)”[3],要求學(xué)生根據(jù)教師的要求先設(shè)計(制作)一個粗略但相對完整的任務(wù)完成模型(或問題解決方案),在此過程中要深入、反復(fù)地使用相關(guān)知識。第二,計算思維提升的內(nèi)驅(qū)力能夠融合在設(shè)計型學(xué)習(xí)的指導(dǎo)思維模型中。計算思維提升的內(nèi)在驅(qū)動力包括:處理復(fù)雜問題的自信心;解決困難問題的恒心;對不確定性或模糊事物的承受力;處理開放性問題的能力;能夠與他人溝通和合作,以實現(xiàn)共同的目標(biāo)或解決方案。設(shè)計型學(xué)習(xí)的指導(dǎo)思維是其創(chuàng)建者尼爾森提出的逆向思維,其構(gòu)成如圖1所示[4],包括:確定教學(xué)內(nèi)容、從課程中確定問題、陳述挑戰(zhàn)、建立評價標(biāo)準(zhǔn)、讓學(xué)生動手實驗、指導(dǎo)課程和學(xué)生反思設(shè)計。學(xué)生主要需要完成一個針對課程內(nèi)容的挑戰(zhàn),需要動手試驗、交流分享、重復(fù)試錯等,計算思維提升的內(nèi)驅(qū)力能夠在此過程中被激發(fā)。

設(shè)計型學(xué)習(xí)和計算思維培養(yǎng)的契合點是本研究尋找培養(yǎng)方法的主要依據(jù),再結(jié)合計算思維的操作性定義,融合信息技術(shù)的特征,可以把培養(yǎng)的關(guān)注點放在:用計算機語言闡述復(fù)雜、困難的問題;使用計算機解決問題;面對開放性問題,能夠確定、分析和實施可能的解決方案;在分析和實施解決方案時不斷克服困難和優(yōu)化迭代;在與他人的交流分享中完善、反思解決方案。

三、基于設(shè)計型學(xué)習(xí)的計算思維培養(yǎng)策略

根據(jù)設(shè)計型思維的逆向思維模型和上述分析得出的培養(yǎng)關(guān)注點,確定以下計算思維培養(yǎng)策略。(一)確定挑戰(zhàn)性問題,幫助學(xué)生完型加工。設(shè)計型學(xué)習(xí)強調(diào)完型加工,即先對問題確定一個整體的解決方案。而小學(xué)生的問題解決能力還有限,要學(xué)生進行完型加工存在一定難度,這就需要教師在確定問題前仔細分析教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目的,對問題的類型和難度有一個準(zhǔn)確的把握,對于學(xué)生的整體設(shè)計也要搭建相關(guān)的腳手架,以避免與教學(xué)目標(biāo)無關(guān)的因素妨礙學(xué)生解決問題。在確定挑戰(zhàn)性問題之前,教師應(yīng)該精確把握教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容,并且對設(shè)計任務(wù)所涉及的知識點進行扼要的講解,對于有一定難度的課題,教師還可以先展示相關(guān)的設(shè)計實例,讓學(xué)生模仿設(shè)計,把設(shè)計難度調(diào)整到學(xué)生的可接受范圍內(nèi)。問題的難度應(yīng)該符合學(xué)生的附近發(fā)展區(qū)規(guī)律,在達到教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上有適當(dāng)?shù)陌胃?。確定挑戰(zhàn)性問題之后,首先應(yīng)該給予學(xué)生適當(dāng)?shù)墓膭睿梢蕴岢鲂〗M競爭、上臺展示等規(guī)則,提高學(xué)生解決問題的內(nèi)驅(qū)力。留意學(xué)生的實時反應(yīng),若出現(xiàn)畏難情緒,可以考慮再適當(dāng)降低難度,或者增加獎勵措施。第二,根據(jù)教學(xué)目標(biāo)確立評價標(biāo)準(zhǔn),告知學(xué)生按照標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計才算是達到要求,以保證整個設(shè)計過程不偏離課程內(nèi)容并最大程度地運用到相關(guān)知識點。(二)促進交流分享,幫助完善、反思解決方案。教師確定好挑戰(zhàn)任務(wù)后,學(xué)生需要提出整體的設(shè)計方案,這一過程可以以小組合作的形式進行,小組成員間相互合作交流,取長補短。交流分享應(yīng)該貫穿設(shè)計前、中、后。在確定設(shè)計方案前,小組內(nèi)部相互交流,合力提出初步方案;設(shè)計方案時,小組內(nèi)部根據(jù)出現(xiàn)問題提出解決方案,不斷完善方案;在學(xué)習(xí)者提交了自己的設(shè)計成果之后,最為重要的一步就是集體展示與共同分享。此環(huán)節(jié)逐一展示作品并引導(dǎo)學(xué)習(xí)者進行自我評價與同伴評價,目的在于促進相互學(xué)習(xí)與競爭,并引發(fā)自我反思[5]。(三)及時反饋,幫助優(yōu)化迭代。設(shè)計型學(xué)習(xí)強調(diào)設(shè)計過程的優(yōu)化迭代,設(shè)計過程需要多次的修改完善,上述的小組合作能夠一定程度上提供支持,但最有效的反饋必定是教師提供的具有專業(yè)性的反饋。因此,上述的小組合作就顯得很有必要,因為若以學(xué)生個體為單位,教師根本無法顧及到每一位學(xué)生,而以小組為單位的話,能大大減輕教師的負擔(dān),并提高反饋的質(zhì)量。然而面對這么多小組,并且考慮到各小組的情況復(fù)雜性,教師要針對設(shè)計作品所存在地問題提供反饋仍然存在難度。對此,教師可以通過巡堂分析各小組存在的一些共性問題,或者是與教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)的重點問題,統(tǒng)一在全班進行提醒和反饋。

四、總結(jié)與展望

設(shè)計型學(xué)習(xí)模式為計算思維培養(yǎng)提供了一種可行且有效的實施指導(dǎo),本研究所得出的策略為計算思維培養(yǎng)提供了新思路,為計算思維培養(yǎng)提供了更具體的實施策略,發(fā)揮了設(shè)計型學(xué)習(xí)模式的價值。在后續(xù)的研究中,將進一步在通過課堂實踐,得到更細致、具有參考價值的實踐經(jīng)驗,提煉總結(jié)出設(shè)計型學(xué)習(xí)模式下計算思維培養(yǎng)的實施方法和實施模型。

參考文獻:

[1]NMC Horizon Report 2017 K-12 Edition[EB/OL].[2018-01-30]. http://www.nmc.org/publication/nmccosn-horizon-report-2017-k-12-edition/.

[2]Jeannette M. Wing. Computational Thinking[J].Communications of the ACM,2006,49(3):33-35.

[3]宋承昊.從學(xué)習(xí)方式變革看課程建設(shè)[Z].深圳市:城市學(xué)院課程與評價改革研究院,2019.

[4]王佑鎂,李璐.設(shè)計型學(xué)習(xí)——一種正在興起的學(xué)習(xí)范式[J].中國電化教育,2009(10):12-16.

[5]莊科君,賀寶勛.設(shè)計型學(xué)習(xí):高校實驗課堂教學(xué)模式創(chuàng)新——以《多媒體課件制作》實驗教學(xué)為例[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2013,23(04):110-113.

(深圳市坪山區(qū)坪山實驗學(xué)校)

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