以計算思維培養為任務的探究式教學設計

朱宋煜

【摘 要】初高中信息技術教學需要培養學生的核心素養，包括計算思維、信息意識等。計算思維作為信息時代發展的重要思維方式，對于人們認識和改造世界產生了重要的作用。本文采取任務探究教學模式，針對學生計算思維培養的具體策略，以物聯網教學為例進行針對性的分析，從而為提升學生的計算思維提供參考。

【關鍵詞】計算思維;任務教學 ;核心素養;信息技術

【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2021）010-057-03

近年來，在信息技術迅速發展的背景下，計算思維成為新時代人們必需具備的能力，也成為教育行業研究的重點內容。在《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》頒布之后，針對學生進行計算思維培養，從而促進學生的全面發展，也受到了教育界的廣泛關注。尤其是在信息社會，高中信息技術課程教學中必須要注重培養學生的計算思維。本文以高中信息技術課程中物聯網教學內容為例，探究計算思維培養的策略以及任務探究教學模式的具體應用方法。

計算思維概述

核心素養是為了適應整個信息社會發展，學生應該共同具備的素養，突出了學科的基本特點，并實現知識、態度和能力的綜合發展。為了凸顯人才培養過程中核心素養的重要價值，核心素養必須要在課程中得到有效落實，并結合具體學科的特點進行針對性培養。高中信息技術課程中要求培養學生的核心素養，其中計算思維是重要組成部分。

計算思維主要是通過算法來解決現實問題并遷移到其他問題，是解決實際問題的具體能力，也是信息技術學科的核心素養基礎。根據《普通高中信息技術課程標準（2020修訂） 》可知，計算思維要求學生借助相關的知識，實現問題的抽象化，并構建模型，最終具有遷移能力，出具完善的問題解決方案。高中信息技術課程在讓學生學習學科知識的基礎上培養核心素養，教師在實際教學中必須要為學生提供現代化的學習環境，讓學生能夠利用數字化的學習工具和資源來掌握信息處理的能力，并實現計算思維的抽象化。

任務式教學模式

在學習過程中，學生會在相應任務驅動下開展學習，并圍繞相應的問題，借助他人，利用學習資源，開展獨立或相互合作的學習。教師可以通過具體任務的創設，讓學生在實際探索過程中不斷地獲得成就感，并激發個人的求知欲，從而能夠逐步培養獨立學習以及合作探究的能力。任務式教學模式是在相應任務設定下讓學生開展學習，通過自主學習以及合作探究等模式來完成具體的任務。在物聯網教學中，為了培養學生的計算思維，借助任務教學模式，可以達到相應的教學目的。在具體教學中也需要構建一定的任務探究教學模式，教師需要以相應的任務為主線來幫助學生進行學習。

教師需要進行任務的設計呈現以及實施，從而進一步培養學生的計算思維，使得學生能夠在相應任務的驅動下相互協作探究問題，最終獲得一定的成果，實現學生信息處理能力的提升。作為教師在開學前需要針對任務教學進行準備，包括教學任務的設置、教學目標，以及具體的流程、明確的任務問題、學生可以利用的資源以及信息。

在教學中教師可以為學生創設相應的情境并呈現任務，為學生分配任務;而學生在此時則可以開展獨立或協作學習，確定其自身需要解決的問題，并進入情境當中，最終教師針對學生協作的情況來進行總結，并針對具體的問題進行講授，得到一定的結論。在這一過程中教師可以加大對學生計算思維的培養，在其自身任務驅動下進行集體交流，最終展示成果并進行鞏固，實現知識的遷移。

任務探究式教學設計

為了培養學生的計算思維，教師在采取任務探究教學模式時，必須要以具體的活動來進行引導，在實際教學中注重對學生計算思維的培養。本文以信息技術課程中“物聯網應用原理”為例進行針對性的設計。

1.明確教學目標，奠定計算思維培養基礎

教學目標是整個任務開展的具體綱要，明確了教師需要教學的內容，以及學生所應達到的知識水平、掌握的學習方法。教學目標是開展教學組織以及選擇教學方法的重要依據，也是培養計算思維的重要基礎。

當前眾多教師在制定教學目標時主要是依托三維目標來進行，在實際教學中卻忽視了學生是否掌握解決問題的方法，以及是否形成了正確的價值觀念。根據高中信息技術課程的實際要求可以得知，教師必須要注重學生計算思維的培養，在實際教學過程中轉變自身的教學理念，并設置遞進的教學目標。

為了培養學生的計算思維，教師需要注意在學科知識教學中，學生需要形成一定的計算思維，不僅要明白其所需要學習的知識內容，更需要了解學習這些知識的必要性以及具體的方法，從而保證學科知識可以得到靈活的應用，為培養計算思維奠定良好的基礎。在進行實際學習時，需要根據不同的學習內容實現問題的抽象化，并將物聯網相關問題進行整體把握，了解其中關鍵問題的本質，與實際問題進行連接，加深對相關知識的理解。

在解決實際問題中，學生則需要將問題解決與相應的學科知識進行有效的連接。問題解決是檢驗學生知識學習狀況的重要方式，也是形成計算思維的重要方法。在問題解決方面，要求學生在具體的問題情境當中，對知識進行反復利用，并結合相應的算法來設計具體的解決方案，利用相應的數字化工具進行調試、運營，從而構建解決問題的模型，實現知識的內化。計算思維是一種相對抽象的思維，在培養的過程中需要進行反復的練習，學生需要綜合考慮各方面的因素。

2.創設學習環境，保障教學順利完成

教師需要為學生創造良好的教學情境，使得學生能夠充分借助現代化信息技術手段來開展協作學習。尤其是在物聯網教學中，教師采取任務探究式的教學模式，需要鼓勵學生進行小組交流與討論，并共同批判多種觀點和假設，通過協商的方式解決各項問題，從而使得學生群體的思維得到共享，共同完成任務目標。如在“互聯網應用原理”教學中，教師在任務設計中需要結合學校現有的環境，記錄欠缺的資源，并鼓勵學生共同準備資源，讓學生能夠事先準備好相應的內容并掌握物聯網應用原理的核心內容，這就可以幫助學生進一步探索及交流。

3.以任務為驅動，培養計算思維

基于計算思維培養的重要要求是項目的選擇貼近實際生活，使得學生能夠具有良好的學習興趣。如在“物聯網應用原理”內容講解中，教師可以結合實際生活中物聯網應用的具體實例來進行相應的作品展示，引導學生分析在實際生活中物聯網應用的具體內容，教師可以將相應的教學任務進行分解，讓學生明確自身學習的重要方向。為了促使任務教學的順利開展，教師可以按照教學計劃將學生所需要掌握的知識以及技能劃分到相應的階段。

（1）任務確定階段。在任務確定階段學生需要結合實際生活以及所要學習的知識點來選擇實際生活中物聯網應用的相關內容，并對其進行共同探討，學生在進行共同交流以后可以確定“物聯網應用原理”的具體內容。這一教學過程是為了讓學生歸納總結物聯網的概念，學生可以通過閱讀材料的方式來進行自主學習，總結并了解物聯網是物物相連的互聯網，并強調物聯網的智能化特點。

（2）任務實踐階段。這一過程的主要任務是引導學生根據所學的物聯網知識來判斷相應的案例。開展協作學習可以讓學生了解物聯網工作的具體原理，并能夠判斷實際生活當中物聯網技術的具體應用。學生通過合作交流以及深入學習的方式來進行進一步思考，為培養計算思維奠定良好的基礎，并且在合作探究交流的基礎上能夠培養自身的合作意識。以實際生活中汽車所搭建的防護報警系統為例，學生可以進行探討和交流，了解報警系統模型建立所需要應用的器材以及實驗的具體要求。這一環節可以讓學生從實際生活入手，通過更加便捷、準確的方式進行探索，并深入領會報警系統模型中的物聯網應用原理。在項目實踐中，教師與學生可以開展互動合作，針對汽車防護報警系統畫出相應的示意圖，并簡單介紹各模塊的功能和具體的連接方法，以及在連接當中需要注意的事項。在學生經過交流溝通以及動手之后，可以總結出模型系統的核心模塊，并分析其中是否屬于物聯網的具體應用。這種通過案例分析的方式可以加深學生對物聯網的理解。

（3）任務總結評價。任務總結評價主要是在相應任務完成之后，根據教學計劃，讓學生在規定時間內展示自己的作品，并對作品進行講解，展示個人的設計意圖。學生在展示的過程中可以根據教師所提供的課程標準，從內容、技術等多個方面進行綜合性評價并對比自身在物聯網應用原理這一內容中所掌握的實際情況。同時，教師可以鼓勵學生暢想未來，充分發揮學生的想象能力。教師可以通過播放未來生活的視頻，讓學生感受物聯網所帶來的價值，并培養學生對美好生活追求的意愿。

計算思維作為高中信息技術學科核心素養的重要組成內容，是以解決實際問題為基礎來培養學生的綜合能力。教師需要依托具體的教學設計和具體教學活動來開展計算思維的培養，并結合相應的任務探究教學，提升學生的綜合素質。

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