面向計算思維培養的PBL 教學模式實踐探究
——以高中信息技術《周而復始的循環》一課為例

江蘇省徐州經濟技術開發區高級中學 李才華

一、面向計算思維培養的PBL 教學模式分析

PBL 是基于項目、依托建構主義理論的情景化學習方式，旨在引導學生在項目實施過程中掌握知識。在課堂教學中，引入PBL 教學模式培養學生的計算思維具有以下幾點優勢：

（一）在具體情境中提出問題，激發學生興趣，活躍學生思維

驅動問題是PBL 的核心，它以真實情境作為切入點，結合情境內容提出問題。這樣的問題能夠激發學生的學習興趣，活躍學生的思維。

（二）引導學生參與問題的解決過程，培養計算思維

在運用PBL 教學模式的課堂中，學生為了解決具體情境中的問題而開展探究，以分析問題、解決問題為主線開展學習。計算思維是一種獨特的能力組合，學生在分析問題的過程中需要運用設計思維，在解決問題的過程中需要運用算法思維和批判思維，從而形成更加高效的解決方案。PBL 教學模式注重培養學生綜合運用多種思維工具解決問題的能力，體驗程序設計的實施過程，直觀地感受計算思維的運用。

（三）在交流評價環節，激發學生思維的火花

PBL 教學模式為學生和教師彼此協作、調查問題、交流思想提供了機會。教室成了學習者互動的樂園，學生互相質疑，并對彼此的觀點和想法給予反饋，在思維碰撞的過程中激發出智慧的火花。

二、面向計算思維培養的PBL 教學模式的教學案例設計

在實際教學中，應以面向計算思維培養的PBL 教學模式的分析為基礎，優化教學案例設計。下面以高中信息技術課程《周而復始的循環》一課為例進行分析：

（一）課前項目準備階段

1.教材和學情分析

項目的設計要以教學目標為依據，并結合學生的學情。所以，教材和學情分析是項目準備階段的第一項內容。

以《周而復始的循環》一課為例，本節課的教學內容是數據與計算教材第二單元編程計算部分第三小節——循環結構。循環結構通常包含兩種類型，即重復一定次數的計數循環和重復直到某種情況結束的條件循環。本部分內容是在之前學習第二節運用分支結構編程計算解決問題的基礎上，通過循環結構編程計算解決問題，是對前面知識的延續與補充，也是對后面第四節學習函數的引導與鋪墊。

高一學生在經過一段時間的新教材學習之后，已經具備了一定的邏輯思維能力和分析、解決問題的能力，對Python 編程語言、算法、流程圖、代碼編寫、程序運行也有一定的了解，但計算思維能力和操作實踐能力比較薄弱。多數學生對學習編程語言的興趣不高，覺得比較枯燥乏味，但少數學生能根據實例獨自完成程序。所以，教師應盡可能地調動學生的學習興趣，開展分層教學。

2.設置問題情境，確定項目目標

教師應在這一階段完成設置問題情境的任務。所設的情境既要符合信息技術教學的要求，還要貼近學生的生活與學習實際，充分發揮計算思維的主導效用。

以《周而復始的循環》一課為例，基于上述考慮，設計“畢業旅游理財規劃”項目，分析在本金一樣的情況下，根據實際情況選擇存款方式，為畢業旅游儲備足夠的資金。本項目可以分解為兩個基本任務，任務一：三年定存——利率不變，計算三年存款總額；任務二：一年定存，自動轉存——利率變化，計算三年存款總額。一個拓展任務：小明旅游的經費需求是10500 元，需要多長時間能夠存夠呢？

3.整合教學目標和項目目標，設計教學流程

本項目的教學流程設計如下圖所示：

項目目標的完成要與課堂教學內容相結合。梳理清晰的課堂教學流程，有助于實現教學目標，提高學生的計算思維。

（二）課上項目實施階段

面向計算思維培養的PBL 教學模式，主要包括以下幾個教學實踐環節：

1.環節一：創設情境，提出項目

以《周而復始的循環》一課為例，先播放畢業旅游視頻，再提問：同學們有沒有畢業旅游計劃？隨后提出項目：小明同學今年上高一，打算高考完去內蒙古旅游，他現在有1 萬元壓歲錢，為了能夠有更充足的資金保證三年后的旅游順利進行，他準備拿這1 萬元進行投資理財。請同學們幫小明同學設計出存款的方式。

2.環節二：自主學習，知識儲備

以《周而復始的循環》一課為例，安排學生自主預習教材P35-36，完成導學案自主學習部分的五道題。在此過程中，教師巡視每一位學生的完成情況，先進行個別輔導，再針對學生出現錯誤較多的題進行統一指導講解。本節課包含列表、計數循環、range（）函數知識，要通過分析實例和練習引導學生把知識內化。

3.環節三：任務驅動，項目實施

以《周而復始的循環》一課為例，任務一：三年定存——利率不變，計算三年存款總額。如果將1 萬元存入銀行，選擇“三年定存”的存款方式，3 年存款利率不變，均為3.25%，3 年后到期存款總額是多少？為解決這一問題，可以將其分解為三個活動，即活動一：算法分析與描述，請分析每年的存款變化，從中找出規律；活動二：python 編程實現；活動三：程序運行與調試優化。任務二：一年定存，自動轉存——利率變化，計算三年存款總額。如果首次存款時的利率是3.25%，自動轉存時利率分別是3%、3.75%，那么3 年后到期存款總額是多少？為解決這一問題，可以將其分解為三個活動，即活動一：算法分析與描述，請分析每年的存款變化，從中找出規律；活動二：python 編程實現；活動三：程序運行與調試優化。拓展任務：小明旅游的經費需求是10500 元，需要多長時間能夠存夠呢？

4.環節四：項目交流與總結

以《周而復始的循環》一課為例，各小組展示項目成果及匯報完成過程，交流在完成任務過程中遇到的問題及解決問題的方法，并從實際出發考慮收益性、風險性、流動性等因素，最后作出選擇。

項目總結：通過本項目的學習你學會了哪些內容？學生可以通過繪制思維導圖的方式呈現。

5.環節五：項目評價

從三個維度對本項目進行評價，即維度一：小組長完成小組評價表；維度二：每位同學完成在線調查表；維度三：教師評價。最后根據收集的實時數據進行總結評價。

（三）課后總結反思階段

以《周而復始的循環》一課為例，總結反思如下：

第一，關于課堂的整體構思：結合實際情境引入項目。課堂主線是項目的實施，課堂副線是本課相關知識點的掌握與應用，課堂升華線是信息技術學科核心素養的培育。三條線相輔相成，互相融合，促進了教學目標的達成。

第二，關于本節課重要知識點的處理：先讓學生以完成導學案的方式進行自主知識建構，然后對學生進行有針對性的輔導，并結合學生出現的普遍問題進行集中講解。

第三，關于項目的實現：將項目的實現分解為兩個任務，每個任務的完成又分解為三個活動。這是運用計算機思維解決問題的過程，應該把這種習慣與能力的培養投射到每一節課的活動中。

第四：關于課堂評價：本節課設計了三維課堂評價，而且把過程性評價與結果性評價相結合，激發了學生思維的火花。

計算思維的培養，是一種需要通過長期訓練才能內化的心理認知過程，必須充分利用PBL 教學模式進行強化訓練。