孫俊梅 趙梅 董晉軍

摘要：本文設(shè)計(jì)圍繞“身邊的算法”大概念，以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)為核心，結(jié)合各學(xué)科相關(guān)背景及知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生以“鎏金銅蠶”為原型設(shè)計(jì)一款“助力金蠶”互動(dòng)游戲，并使用編程工具開發(fā)互動(dòng)游戲開展教與學(xué)活動(dòng)，幫助學(xué)生深入理解算法的描述、算法的執(zhí)行、算法的效率等概念，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；身邊的算法；大單元教學(xué)設(shè)計(jì)；桑蠶文化

中圖分類號(hào)：G434 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?論文編號(hào)：1674-2117（2023）16-0058-04

大單元設(shè)計(jì)理念

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是一種以真實(shí)問題為背景，通過團(tuán)隊(duì)合作來(lái)共同完成項(xiàng)目任務(wù)的學(xué)習(xí)模式。在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，教師需要將相關(guān)學(xué)科的知識(shí)進(jìn)行重新組織和編排，將相關(guān)知識(shí)轉(zhuǎn)化為一系列具有內(nèi)在邏輯關(guān)系的項(xiàng)目任務(wù)，讓學(xué)生在完成任務(wù)的過程中掌握知識(shí)和技能。

“身邊的算法”是《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）第三學(xué)段（5～6年級(jí)）的學(xué)習(xí)模塊。新課標(biāo)對(duì)“身邊的算法”這一模塊的內(nèi)容要求包括：①借助學(xué)習(xí)與生活中的實(shí)例，體驗(yàn)身邊的算法，理解算法是通過明確的、可執(zhí)行的操作步驟描述的問題求解方案，能用自然語(yǔ)言、流程圖等方式描述算法。②結(jié)合生活中的實(shí)例，了解算法的順序、分支和循環(huán)三種基本控制結(jié)構(gòu)，能分析簡(jiǎn)單算法的執(zhí)行過程和結(jié)果。③通過真實(shí)案例，知道算法步驟的執(zhí)行次數(shù)與問題的規(guī)模有關(guān)，觀察并體驗(yàn)采用不同算法解決同一問題時(shí)在時(shí)間效率上的差別。④針對(duì)簡(jiǎn)單問題，嘗試設(shè)計(jì)求解算法，并通過程序進(jìn)行驗(yàn)證。

基于此，筆者圍繞“身邊的算法”大概念，以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)為核心，結(jié)合陜西省安康市石泉縣桑蠶人文背景，融合四年級(jí)科學(xué)知識(shí)“蠶的一生”以及中國(guó)傳統(tǒng)文化“國(guó)粹之絲綢”，引導(dǎo)學(xué)生以“鎏金銅蠶”為原型設(shè)計(jì)一款“助力金蠶”互動(dòng)游戲，并使用編程工具開發(fā)互動(dòng)游戲開展教與學(xué)活動(dòng)，呈現(xiàn)出以學(xué)生為中心的主題式、大單元重構(gòu)的課程樣態(tài)和任務(wù)驅(qū)動(dòng)的問題解決、合作探究式的教與學(xué)形態(tài)，以“做項(xiàng)目”的方式促使學(xué)生理解現(xiàn)實(shí)生活、建構(gòu)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生初步運(yùn)用算法思維的習(xí)慣，并通過實(shí)踐形成設(shè)計(jì)與分析簡(jiǎn)單算法的能力。

大單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)

1.學(xué)情分析

本單元的教學(xué)對(duì)象為小學(xué)六年級(jí)的學(xué)生，他們已經(jīng)具備基本的計(jì)算機(jī)操作技能，通過前期圖形化編程軟件的初步認(rèn)知學(xué)習(xí)，掌握了圖形化編程軟件基本的操作方法，知道了積木模塊的大致類別和用法，可以在教師的引導(dǎo)下完成簡(jiǎn)單的編程任務(wù)，對(duì)本單元的學(xué)習(xí)具有正遷移作用。在認(rèn)知能力方面，他們思維活躍，觀察、分析能力有了較大提高，思維特點(diǎn)以具體形象思維為主，并逐步向抽象思維過渡，具有強(qiáng)烈的自我意識(shí)和濃厚的自主創(chuàng)作意識(shí)，善于探索、勇于創(chuàng)新。同時(shí)，他們樂于參與動(dòng)手實(shí)踐類活動(dòng)。

2.課程內(nèi)容

課程內(nèi)容緊密圍繞“身邊的算法”這一大概念進(jìn)行，從“算法的描述”“算法的執(zhí)行”及“算法的效率”三個(gè)子概念出發(fā)，整合并深入解讀教學(xué)內(nèi)容，如圖1所示。

小概念一：算法的描述。引導(dǎo)學(xué)生將問題分析和算法描述相結(jié)合，啟發(fā)學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行分解、抽象和模式化，用自然語(yǔ)言和思維可視化圖示描述算法。學(xué)生將了解算法是解決問題的一種有效途徑，具有明確的步驟和輸入輸出。

小概念二：算法的執(zhí)行。引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用圖形化編程工具編寫和調(diào)試程序，閱讀和理解他人的算法設(shè)計(jì)，對(duì)現(xiàn)有算法進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。學(xué)生將逐漸掌握算法設(shè)計(jì)的基本技能，形成算法思維。

小概念三：算法的效率。引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注算法的效率問題，讓學(xué)生了解算法在計(jì)算機(jī)中的執(zhí)行速度，以及如何提高算法的執(zhí)行效率。學(xué)生將學(xué)習(xí)不同算法之間的性能差異，從而更好地理解算法的優(yōu)劣和適用場(chǎng)景。

3.教學(xué)目標(biāo)

①通過網(wǎng)絡(luò)檢索石泉縣桑蠶文化相關(guān)內(nèi)容。（信息意識(shí)）

②利用四格漫畫可視化的形式表達(dá)游戲設(shè)計(jì)思路；借助思維導(dǎo)圖分析和分解程序角色，描述角色功能和交互關(guān)系；使用流程圖梳理角色的程序任務(wù)流程；編寫每個(gè)角色的指令代碼，進(jìn)行程序的運(yùn)行及調(diào)試，體會(huì)算法的正確性和執(zhí)行效率。（計(jì)算思維）

③依據(jù)思維導(dǎo)圖和流程圖，以配對(duì)編程的形式，利用圖形化編程工具開發(fā)“助力金蠶”游戲。（數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新）

④了解算法的優(yōu)勢(shì)，認(rèn)識(shí)到算法對(duì)解決生活和學(xué)習(xí)中問題的重要性。（信息社會(huì)責(zé)任）

4.教學(xué)實(shí)施路徑

教學(xué)實(shí)施路徑包含三個(gè)獨(dú)立課時(shí)，每個(gè)課時(shí)之間緊密銜接，又各有側(cè)重，如圖2所示。

大單元課時(shí)設(shè)計(jì)

大單元三個(gè)課時(shí)的活動(dòng)設(shè)計(jì)均以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為核心，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)、實(shí)施和評(píng)價(jià)，具體安排如表1所示。

1.第一課時(shí)：項(xiàng)目設(shè)計(jì)

在項(xiàng)目導(dǎo)入環(huán)節(jié)，引出項(xiàng)目主題：設(shè)計(jì)、開發(fā)一款桑蠶互動(dòng)游戲—“助力金蠶”。結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知差異和學(xué)習(xí)風(fēng)格差異，進(jìn)行異質(zhì)分組，形成4人小組。組織學(xué)生分組檢索石泉縣桑蠶文化相關(guān)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生利用《項(xiàng)目學(xué)習(xí)手冊(cè)》中的學(xué)習(xí)支架，以小組為單位繪制“助力金蠶”游戲四格漫畫（開始、說明、游戲、結(jié)束）完成界面設(shè)計(jì)；利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行項(xiàng)目問題分解，描述角色、角色行為和角色互動(dòng)；借助流程圖完成“金蠶”和“桑葉”的動(dòng)作流程設(shè)計(jì)；結(jié)合學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)表開展小組自評(píng)和互評(píng)。

2.第二課時(shí)：項(xiàng)目實(shí)施

①回顧各組設(shè)計(jì)的“助力金蠶”互動(dòng)游戲，并將其歸納為迷宮式、接雞蛋式、答題式等幾類。②啟發(fā)學(xué)生借助已經(jīng)學(xué)過的圖形化編程工具實(shí)現(xiàn)游戲功能，借助《項(xiàng)目學(xué)習(xí)手冊(cè)》中的學(xué)習(xí)支架對(duì)金蠶的蠕動(dòng)、移動(dòng)，桑葉的出現(xiàn)，金蠶吃桑葉外形逐步變化等幾大功能進(jìn)行編程指令搭建，在此過程中對(duì)所學(xué)的三種程序結(jié)構(gòu)、多種指令模塊等知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行綜合應(yīng)用與深化。③結(jié)合學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)表開展小組自評(píng)和互評(píng)。

在程序搭建與測(cè)試優(yōu)化的過程中，小組內(nèi)采用兩兩配對(duì)編程的形式，一人為“編程領(lǐng)航員”，一人為“編程駕駛員”（“駕駛員”與“導(dǎo)航員”可隨時(shí)相互切換角色）。這樣的分工合作，不僅能夠讓學(xué)生在互相探討與學(xué)習(xí)的過程中提升參與度，還能夠培養(yǎng)他們的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。

3.第三課時(shí)：項(xiàng)目評(píng)價(jià)

項(xiàng)目評(píng)價(jià)是本單元的最后一課，圍繞項(xiàng)目的展示和評(píng)價(jià)展開。組織學(xué)生以小組為單位，借助PPT梳理本小組的互動(dòng)游戲設(shè)計(jì)思路、過程、亮點(diǎn)并展示成果，以提升學(xué)生的數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。在分享、評(píng)價(jià)、反思、優(yōu)化的過程中，引導(dǎo)學(xué)生提出富有建設(shè)性的改進(jìn)意見，并積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)其他小組的創(chuàng)意和思路，從而進(jìn)一步提升學(xué)生的表達(dá)能力、鑒賞能力和概括能力，具體的評(píng)估指標(biāo)如表2所示。

反思與總結(jié)

①融合多學(xué)科知識(shí)，聚焦跨學(xué)科學(xué)習(xí)。本大單元課程內(nèi)容融合了科學(xué)知識(shí)、桑蠶文化，并借助編程工具進(jìn)行文化的表達(dá)、傳播和創(chuàng)新，引導(dǎo)學(xué)生深入地理解科學(xué)知識(shí)，感受中華民族的璀璨文明。②采用配對(duì)編程，增強(qiáng)編程時(shí)效。項(xiàng)目實(shí)施階段采用配對(duì)編程的形式，兩名學(xué)生各自承擔(dān)不同的任務(wù)，協(xié)同完成編程任務(wù)。學(xué)生在完成編程任務(wù)的過程中，提高了編程的準(zhǔn)確性和效率，激勵(lì)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。③巧用學(xué)習(xí)支架，助力項(xiàng)目式學(xué)習(xí)?！俄?xiàng)目學(xué)習(xí)手冊(cè)》為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)提供強(qiáng)大的支持與輔助，從多個(gè)角度、多個(gè)層面助力學(xué)生深度參與項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

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