項目式算法教學助推計算思維落地

林賽雅

● 計算思維教育的宗旨

計算思維是一種能夠把問題及其解決方案表述成為通過計算工具進行信息處理的形式化思維過程，[1]即個體運用計算機科學的思想方法，在形成解決方案的過程中產生的一系列思維活動，包括發現問題、抽象問題、構造模型，再利用計算機自動化解決同類問題的一系列過程與方法。所以，課堂應當以學生為主體，從實際問題出發，引導他們積極思考，通過問題的抽象、形式化、構造和自動化過程，努力達成“信息技術解決問題方法的掌握、認知思維的發展和人機互動的理解”的培養目標。教師應精心設計課堂活動，努力使內容更加貼近學生的生活與學習，在真實體驗與實踐中發展學生利用信息技術思考與解決問題的獨特能力。

● 基于真實情境的項目式教學讓“計算思維”落地

項目式教學是一種基于真實情境的系統性的學習和研究活動。項目式教學最顯著的特點是“以項目為主線、教師為引導、學生為主體”，使學生走向綜合性學習，走向體驗式學習，走向個性化學習。

在筆者所在學校的高中通用課堂上，當通用技術教師提問，暫無學生主動發言回答時，教師會用搖號器隨機抽取一個學生回答。生活中還有許多地方也會用到隨機搖號工具，如班會課中的幸運同學的產生等。所以筆者在算法與VB程序設計單元教學中設置了基于真實情境的“隨機搖出本班級同學姓名”的項目活動。“隨機搖號”項目式教學方案實施課時安排如下表所示。

第一課時在學生著手設計界面之前，教師不提供參考效果。這種做法旨在讓學生更好地體驗發現問題、主動思考、著手設計、解決問題的過程。另外，本課時有一個重要環節——編號。教師引導學生思考搖號程序：“搖出的是什么號？”“學號OR序號？”“班級學生學號不連續，搖學號是否恰當？”“若搖序號，你準備如何編寫序號？”“各序號對應的又是誰？”教師根據學生的思路逐步引導，學生思考后得出的結論會更深刻，符合項目式學習對學生綜合能力培養的特點。學生從Rnd函數總結出特定范圍內的隨機整數的表達式，初步體現了計算思維的培養。

第二課時教師引導學生從生活經驗和自己的想法出發，對第一課時實現的搖號程序找找茬，順理成章引出計時器控件。該課時看似只是增加了計時器，但學生要正確處理按鈕、計時器之間的關系，也并非易事。首先，學生需要厘清：“搖號過程由誰實現？是計時器還是按鈕？”“既然是計時器實現，那么按鈕是否無用了？”“按鈕有用，它的作用又是什么呢？”“開始停止一定需要兩個按鈕嗎？”“若一個按鈕如何實現？”此外，學生還需通過調試確定恰到好處的搖號頻率，總結計時器Interval屬性值設為多少合適。這個過程可以引導學生在用分析問題和用計算機解決問題時要逐步形成適宜計算機處理的問題的解決思路，亦可建立模型或模擬解決方案的意識。

第三、四課時根據學生在第二課時中提出的程序的另一缺點——僅顯示序號未顯示姓名，引出這兩課時程序要改進的方向。第三課時先小范圍進行搖號，即將小范圍的學生的姓名和學號分別存入兩個數組，根據隨機序號提取姓名和學號。請學生思考：這樣的解決方案有何不足？引導學生發現兩個明顯的缺點：①學生數量較多的情況下，數組元素賦值麻煩。②程序只能搖出數組中的學生，換一批學生就無法搖出來。從而有了第四課時，從前一課時到后一課時水到渠成，自然過渡，此過程也進一步培養了學生計算思維能力。

第五課時是為分層教學而設計。項目式教學存在的常見問題：大部分學生可以跟上教師設定的教學方案和教學進度，但由于多堂課完成一個完整的項目，有少部分學生漸漸地就掉隊了。所以，筆者設置第五課時這樣一個提高型的教學任務和目標，有能力者探究實現，其間教師適當引導，更深一步提高學生的計算思維。進度慢的學生則先保證實現基本目標。這樣的設計也體現了項目式教學研究性的特點，體現了信息技術學科重視學生全面而又個性化發展的特點。

這樣的項目式教學設計，不僅僅為了學習VB語言，更重要的是學生可以完完整整地體驗從真實問題出發，到問題分析，再到最后問題解決的整個過程。而此過程中，VB僅僅是實現問題解決的一個合適的工具。學生學會面對復雜問題時，要怎樣抽絲剝繭，一步一步分析問題，提取關鍵數據，建立基本模型，最后再用程序語言實現的完整步驟。

● 結束語

在基于真實問題解決理念的算法與程序學習中，通過對不同實際問題的分析、建模、編程、執行、優化等步驟，學生的計算思維能力能夠得到大幅度的提升。但在這個過程中，教師必須從學生學習與生活的實際出發，選擇恰當的項目，設計有助于將思維活動更細化展開的活動，在解決問題的過程中，借助計算機等科學工具將人類思維中的輸入、編碼、儲存、加工、輸出顯性地表現出來[2]，讓學生在感知與體驗中，不斷習得解決較為復雜的問題所需要的計算方法，深化計算思維，進而落實計算思維能力的提高。

參考文獻：

[1]李鋒，王吉慶.計算思維教育：從“為計算”到“用計算”[J].中國電化教育，2015（10）：6-10.

[2]龔靜，侯長林，張新婷.計算思維能力發展模型與教學程序研究[J].現代教育技術，2018（04）：48-54.