摘要：本文以“猜數(shù)游戲”單元為例，探討了《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中的“身邊的算法”模塊的校本化實(shí)施。作者從課標(biāo)分析、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)對(duì)象、育人價(jià)值和設(shè)計(jì)思路五個(gè)維度，詳細(xì)闡述了如何通過身邊的算法，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維和問題解決能力。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)栴}驅(qū)動(dòng)；身邊的算法；單元教學(xué)；猜數(shù)游戲

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 論文編號(hào)：1674-2117（2024）19-0000-03

為了落實(shí)、落地、落細(xì)《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)”），筆者研讀新課標(biāo)，參考各地教材資源，創(chuàng)編單元式課程，按照熊璋教授指出的“課程建設(shè)路徑”[1]，不斷迭代課程教學(xué)資源，以探究更加有效的數(shù)字素養(yǎng)課程教學(xué)。

課標(biāo)分析

“身邊的算法”是新課標(biāo)第三學(xué)段（5～6年級(jí)）中的內(nèi)容，包括算法的描述、算法的執(zhí)行、算法的效率等。本模塊的“教學(xué)提示”指出，從學(xué)生的生活體驗(yàn)或典籍中的適當(dāng)問題出發(fā)，將算法學(xué)習(xí)的要點(diǎn)貫穿問題求解的過程，讓學(xué)生在不同算法的具體討論中養(yǎng)成算法思維，避免空洞地講授抽象概念。為了形成自然的認(rèn)知關(guān)聯(lián)，筆者從“教學(xué)提示”首推的“猜數(shù)字游戲”出發(fā)，設(shè)計(jì)與實(shí)施問題驅(qū)動(dòng)的跨學(xué)科主題式單元教學(xué)課程。

同時(shí)，基于對(duì)《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》的理解，在小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)生首先學(xué)習(xí)如何用數(shù)字來表示數(shù)，再隨著年級(jí)的升高逐漸理解數(shù)的抽象概念和性質(zhì)。因此筆者認(rèn)為，在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)語境中，“猜數(shù)字游戲”更準(zhǔn)確地應(yīng)被稱為“猜數(shù)游戲”。這一單元名稱的調(diào)整體現(xiàn)了對(duì)兩個(gè)學(xué)科概念的一致性的精準(zhǔn)把握，強(qiáng)化了對(duì)既往真言的理解和尊重，是科學(xué)精神的體現(xiàn)。

學(xué)習(xí)對(duì)象分析

五年級(jí)的學(xué)生認(rèn)知發(fā)展處于從具象思維到抽象思維的過渡時(shí)期，且他們已具備二等分、三等分的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，為本單元的教學(xué)做了鋪墊。五年級(jí)下冊(cè)《數(shù)學(xué)廣角——找次品》一課中的思想也與本單元的二分法算法有思維碰撞，屬于認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的同一鏈條，相互具有很高的認(rèn)知補(bǔ)充與豐富價(jià)值。

單元教學(xué)內(nèi)容

本單元共分為四個(gè)課時(shí)，具體目標(biāo)如下：①通過身邊的“猜數(shù)游戲”探究二分法，能用自然語言、流程圖等描述。②辨析二分法與三分法，筑牢認(rèn)知結(jié)構(gòu)鏈條。③通過程序驗(yàn)證，體驗(yàn)從算法到程序的過程，培養(yǎng)調(diào)試、試錯(cuò)與觀察等能力。④認(rèn)識(shí)到身邊的猜數(shù)游戲背后的二分法對(duì)生活和學(xué)習(xí)的指導(dǎo)意義。

單元育人價(jià)值

本單元主要體現(xiàn)以下三個(gè)方面的育人價(jià)值：①生活無處不算法，算法無處不優(yōu)化。從生活中常見的“猜數(shù)游戲”入手，讓學(xué)生切身感受算法的魅力以及迭代更新與優(yōu)化。②舉一反三。本單元從游戲情境開始，到應(yīng)用結(jié)束，讓學(xué)生體驗(yàn)如何從具體問題轉(zhuǎn)化到一般性問題，發(fā)展學(xué)生的算法思維能力。③開小門，見大山。本單元以二分法探討猜數(shù)游戲，讓學(xué)生學(xué)會(huì)挖掘問題背后的本質(zhì)，使其從低階的解題技巧跨越到高階的思維方式。

設(shè)計(jì)思路

如上圖所示，本單元圍繞新課標(biāo)中的核心素養(yǎng)確定教學(xué)目標(biāo)，根據(jù)場(chǎng)地現(xiàn)實(shí)情況，結(jié)合學(xué)生認(rèn)知水平，推進(jìn)以學(xué)生為主體的學(xué)習(xí)方式，注重以“二分法”概念化的計(jì)算思維指導(dǎo)實(shí)踐應(yīng)用，強(qiáng)化信息科技學(xué)習(xí)的認(rèn)知基礎(chǔ)，注重基本概念和基本原理學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)以問題鏈為導(dǎo)向，串聯(lián)課堂，突破教學(xué)重難點(diǎn)。在新課標(biāo)“場(chǎng)景分析—原理認(rèn)知—應(yīng)用遷移”教學(xué)方式的基礎(chǔ)上，筆者增加了“評(píng)價(jià)創(chuàng)新”環(huán)節(jié)，從身邊的算法入手，引導(dǎo)學(xué)生生成數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、提出問題，在已有知識(shí)基礎(chǔ)上分析、探究現(xiàn)象的原理，學(xué)習(xí)、理解相應(yīng)概念和原理，嘗試用所掌握的原理解決問題，將算法的要點(diǎn)貫穿求解過程，在不同算法的具體討論中養(yǎng)成算法思維和概念思維。

教學(xué)過程

下面，筆者以為本單元第1課為例談?wù)劸唧w的教學(xué)過程。

1.玩一玩，生成有效數(shù)據(jù)

①問題情境：學(xué)生兩兩一組，在1～100以內(nèi)想一個(gè)幸運(yùn)數(shù)，同伴根據(jù)“大了”或“小了”的提示，縮小范圍，直到猜中，并記錄猜的次數(shù)。

②活動(dòng)過程。

活動(dòng)1：生生互猜。在1分鐘內(nèi)猜1～100以內(nèi)的幸運(yùn)數(shù)，統(tǒng)計(jì)用多少次才能猜中，實(shí)時(shí)生成統(tǒng)計(jì)圖。

活動(dòng)2：師猜生錄。師猜學(xué)生從1～100以內(nèi)選的隨機(jī)幸運(yùn)數(shù)，學(xué)生記錄猜測(cè)過程，形成關(guān)鍵信息。

設(shè)計(jì)意圖：由“玩得轉(zhuǎn)”的猜數(shù)游戲引入本課，將猜數(shù)活動(dòng)從“可能”變成“一定”，激發(fā)學(xué)生對(duì)猜數(shù)方法的探究欲望，同時(shí)，根據(jù)互動(dòng)活動(dòng)，生成有效數(shù)據(jù)，為后續(xù)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的規(guī)律做準(zhǔn)備。

2.比一比，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，引出“取半”

①問題情境：探究電子白板實(shí)時(shí)記錄的猜數(shù)過程，發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律。

②活動(dòng)過程：

師：仔細(xì)觀察老師的猜數(shù)過程，每一次的回答有規(guī)律嗎？

生：每一次回答都是在“猜中間數(shù)”。

師：為什么每一次都要猜中間數(shù)？

生：淘汰一半，留取一半。

師：每一次猜中間數(shù)都將搜索范圍一分為二，去掉一半，留取一半，這個(gè)過程，就叫做取半。這種方法，就叫做二分法（或取半法）。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)猜數(shù)過程的數(shù)據(jù)之間的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)每一次的回答都是在猜“中間數(shù)”，再借由問題“為什么猜中間數(shù)”引出淘汰一半、留取一半的關(guān)鍵信息，進(jìn)而引出本課關(guān)鍵概念“取半”，引出課題 “二分法”

3.說一說，用自然語言描述二分法

①問題情境：以小組為單位，再探猜數(shù)活動(dòng)，總結(jié)用二分法猜數(shù)的過程。

②活動(dòng)過程：

師：用二分法猜神秘?cái)?shù)，看是不是能在7次以內(nèi)猜中？

小組猜數(shù)：信封中藏著一個(gè)神秘?cái)?shù)（27或97）。

分工合作：一人站起來猜數(shù)（嚴(yán)禁偷看），記錄員記錄猜數(shù)過程，其余學(xué)生用“大了”或“小了”進(jìn)行提示。

師：你能自己的語言說一說用二分法猜數(shù)的過程嗎？

教師從學(xué)生的回答中及時(shí)捕捉關(guān)鍵信息“大了、小了、一半、判斷”并板書。之后，基于板書，引導(dǎo)學(xué)生自己總結(jié)出猜數(shù)過程：先取半，再判斷，若對(duì)了，則退了；大了取小，小的一半，小了取大，大的一半。

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)通過小組再次體驗(yàn)猜數(shù)游戲，與上述無方法亂猜時(shí)的次數(shù)形成對(duì)比，直觀感受到用二分法猜數(shù)正確率明顯提升，通過說一說，提取學(xué)生回答中的關(guān)鍵信息，形成順口溜，完成第一次抽象與建模，有利于小學(xué)生理解二分法的實(shí)質(zhì)。

4.畫一畫，在流程圖中深化二分法

①問題情境：以小組為單位，自然語言總結(jié)的二分法用直觀的流程圖又該怎么表達(dá)？

②活動(dòng)過程：

師：你能在兩種流程圖中選擇一種完成嗎？

小組活動(dòng)：從兩種流程圖中自主選擇一種完成。先觀察思考選用合適的結(jié)構(gòu)，再描述，一人填寫。

師：你們能分享交流小組共同的智慧嗎？你們能對(duì)其他小組的流程圖進(jìn)行評(píng)析嗎？

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)為學(xué)生搭建學(xué)習(xí)支架，發(fā)散思維，提供兩種流程圖，學(xué)生根據(jù)自己的情況選擇完成。在交流展示環(huán)節(jié)，生生互評(píng)，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，在多種流程圖的對(duì)比中發(fā)現(xiàn)判斷條件的位置多種多樣，但二分法的思想是高度一致的，進(jìn)而完成第二次抽象與建模。

5.用一用，在生活中體驗(yàn)二分法

①問題情境：你知道二分法在生活中哪些地方能用到嗎？

②活動(dòng)過程：

師：猜一猜，老師的生肖是什么？你打算用什么方法猜？

生：用二分法猜。

師：幫一幫，用什么方法可以幫助小明提高效率？

小練習(xí)：找出沒有消磁的書。從書店出來時(shí)，小明的手里抱著一堆書，其中有一本沒有消磁，警報(bào)響了。他一本一本拿出來靠近警報(bào)檢查到底是哪一本。同學(xué)們，你們?cè)趺磶椭岣咝?，更快找到?/p>

生：先將書分成兩半，看哪一半響了，將響了的部分繼續(xù)分成兩半，不斷重復(fù)這個(gè)過程，直到找到那本書。

設(shè)計(jì)意圖：第一題猜生肖，讓學(xué)生從猜數(shù)游戲中跳脫出來，意識(shí)到不是只有大與小可以分成兩半，生活中的左和右等都可以用二分法；第二題借助生dtdq3wROJxEviuyMrKxKOA==活情境，讓學(xué)生應(yīng)用二分法來解決實(shí)際問題，感受到用二分法能提高效率，從猜中間數(shù)過渡到“猜中間數(shù)”是為了分成“兩半”，將“取半”和“二分”統(tǒng)一思想。

6.想一想，拓展二分法

①問題情境：教師播放“小劉的故事”視頻。

②活動(dòng)過程：

師：帶著問題看視頻，想一想小劉是怎么被騙了？

互動(dòng)討論：分析騙局背后的騙術(shù)。

設(shè)計(jì)意圖：通過案例剖析，讓學(xué)生知道學(xué)習(xí)算法不僅僅是為了解決問題，更重要的是提升思維能力，能用算法武裝頭腦，在面對(duì)詐騙、傳銷時(shí)能識(shí)破騙局，在面對(duì)現(xiàn)實(shí)情況時(shí)能利用所學(xué)知識(shí)理性分析，做出正確的判斷。

參考文獻(xiàn)：

[1]熊璋，李正福.義務(wù)教育階段信息科技課程建設(shè)路徑研究[J].中國電化教育，2023（01）：127-132.

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