面向學生計算思維培養的PBL教學模式

◇丁 艷 （江蘇：射陽縣港城實驗小學）

當下，信息技術日益受到社會的廣泛重視，社會對人才的這一新需求，反饋給教育領域，促進了教育改革和教學轉型升級。2022年新修訂的課程標準，對中小學階段的信息技術教學提出了明確的要求，強調學科教師要積極踐行課程標準，在課程教學中，培育學生的核心素養和計算思維，為學生的長期發展奠定思維基礎和能力基礎。筆者結合多年來從事小學信息技術的教學經驗，基于PBL教學模式，探究在小學信息技術課程教學中培養學生計算思維的有效路徑。筆者體會到，應在教學實踐中檢驗教學模式，以PBL教學模式指導教學工作順利開展，將“科”與“技”結合在小學信息技術課堂中，能有效促進學生思維發展、知識學習和能力提升。

一、計算思維與PBL教學模式概述

PBL教學模式是以問題為導向的教學方法，在信息技術課程教學中的應用，能依托于計算機這一載體，提高學生的思維能力，培育學生的計算思維。學生計算思維的形成主要以信息技術課程為載體，PBL教學模式能在該課程中發揮其問題引導作用，在培育學生計算思維方面起到關鍵作用。

（一）計算思維

理論思維、實驗思維和計算思維是世界公認的三大主要科學思維，對人類社會的進步具有重要的意義。作為三大主要科學思維之一的計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學廣度的一系列思維活動，這一概念由周以真于2006年3月首次提出。

計算思維能從問題的角度出發，應用計算機科學和抽象化的思維方式，逐步解決思維問題。提高學生的計算思維能力，是現代教育對教師提出的必然要求，能提高學生處理和解決問題的能力，對學生的成長起到關鍵的作用。信息技術課程作為以計算機為載體的學科，是培育學生計算思維的主要課程。

（二）PBL教學模式

PBL教學模式是經過國內外教育工作者在長期教學實踐中探索出的一類教學模式，它以學生為中心，以問題為導向，將層層遞進、復雜、有意義的問題植入教學課堂，并根據問題創設出相應的課堂情境，以問題引導學生對知識產生思考，從而主動探索知識背后蘊含的巨大能量和問題背后蘊含的科學知識。教師根據教學內容和學生能力，設置合理的問題，促使學生在解決問題的過程中，獲得答案，提升科技意識和計算思維能力，逐步養成主動、自主學習的良好習慣。

從教學模式的運行方式著眼，對PBL教學模式所包括的核心要素進行分析可知，該模式主要包括問題、學生自主學習、小組合作、教師指導、自我評價與小組評價等要素。要在小學信息技術課程中系統地培養學生的計算思維和核心素養，就需要教師抓住該模式運行的核心要素，以學生為中心，以問題為導向，引導學生自主學習、合作探索，培養學生自主學習的意識和習慣。

二、PBL教學模式在小學信息技術課堂的教學價值

信息技術作為以計算機為載體，培養學生計算機操作能力的主體課程，在中小學課程體系中的地位日益凸顯，在基礎教育階段，能積極地響應社會對信息技術人才培養的新需求。將PBL教學模式應用于小學信息技術課程，能發揮問題對學生的引導作用以及項目式教學模式對學生的任務驅動型作用，促進學生主動學習和探索計算機知識，引導學生從被動學習轉變為主動學習，培養學生良好的學習習慣和計算思維。因此，PBL教學模式在小學信息技術課程中的應用具有較高的教學價值。

（一）符合兒童認知發展階段理論

據皮亞杰的兒童認知發展理論可知，小學生的認知發展水平處于形式化運算階段（11～15歲）。而形式化運算正是計算思維的重要形式，在小學五六年級信息技術課程教學中，教師合理設置問題，能與學生形式化運算階段相符合，逐步提高學生的抽象思維能力。順應學生認知發展的階段特征和思維特征，激發學生的計算思維。例如，在小學信息技術課程中開設Scratch編程教學內容，與五六年級學生的認知發展規律相符合。此外，這一編程教學內容，依托的是圖形化編程軟件，較傳統的編程語言更為簡單，能降低學生學習編程語言的難度，同時，在恰當的時間節點，培養學生的抽象思維能力和邏輯思維能力，為學生計算思維的培育奠定基礎。

（二）有利于培養學生計算思維

教師在小學信息技術課堂上設置合理的教學問題，以教師指導為主要形式，將更多的課堂時間交給學生自己探索，能在引導學生自主學習和合作探索的過程中，驅動學生主動學習科技知識、探索知識背后蘊含的能量的現實價值。

例如，在第一課《機器人》的教學中，教師就“機器人的三個基本特征”這一知識點設置問題：“同學們在生活中接觸過機器人嗎？機器人是怎樣設計和創造出來的？機器人有哪些特征？同學們可以利用計算機瀏覽器，并結合生活經歷，找到問題的答案嗎？”教師設置課堂問題，能激發學生對“機器人”這一技術概念的探索欲望，學生探索使用計算機的過程，也是逐步建立計算意識和計算思維的過程。

三、PBL教學模式在小學信息技術課堂的實踐

在小學信息技術課程中應用PBL教學模式，需要教師始終堅持“科”與“技”相結合的教學原則，引導學生逐步樹立科技意識，提高學生的邏輯思維能力和抽象思維能力。在這一基礎上，教師要重點培養學生的計算思維和核心素養，促使學生能在生活中能主動應用計算思維，處理和解決生活中的問題，從而逐步提高生活能力和問題處理能力，為學生實現全面發展打下堅實的認知基礎和思維基礎。

（一）合理設置問題，驅動教學順利推進

問題是PBL教學模式的核心要素，它將教師與學生連接在一起，在小學信息技術課堂上，問題是教師與學生溝通的橋梁。教師通過設置問題，激發學生對知識進行思維和探索；學生在思考問題的過程中，主動學習知識，探索計算機的操作方法，并將問題解決的情況和操作結果反饋給教師。教師要在信息技術課程中有效應用PBL教學模式，發揮該模式的教學作用，就要抓住問題這一核心要素，依據教學內容、教學任務、學生需求和學生能力，合理設置課堂問題，既要保證問題能對學生起到激發和引導作用，又要保證設置的問題與學生的能力相契合。

例如，教師應用Scratch編程軟件，組織學生通過編程完成“散步的小貓”這一動畫視頻。首先，教師對圖形編程軟件的功能和操作進行簡要講述，并設置導入問題“Scratch是什么？”。其次，教師對班級內的學生進行分組，布置任務“如何讓處于靜態的小貓走起來？請同學們以小組合作的形式，探索如何應用編程軟件，讓小貓動起來”。教師提出的問題能為學生提供一個明確的學習方向，對學生的思維和行動都起到一定的啟發作用。要讓小貓動起來，學生就要在編程軟件中找到相應指令，并依托于該指令進行操作。在這一過程中，學生能提高自己的計算機操作能力；同時，學生也將逐步樹立計算意識，從問題本身出發，尋求與問題要求相契合的解決方法。最后，教師組織學生展示自己的作品。在這一過程中，學生提交的作品存在或多或少的問題，如小貓行走的方向不正確、小貓雖然在移動但是肢體動作保持靜止等。針對這些問題，教師可在學生完成任務的基礎上，設置引導性問題，一方面，對學生小組合作完成的作品進行總結，另一方面，以問題為引導，讓學生思考為什么會出現相關操作問題。

如，教師針對動畫中小貓倒立行走的現象，提出問題“為什么小貓會倒立行走？”出現這一問題的學生，在教師的指導下，分析編程軟件中的各個指令。當學生無法直接解決這一問題時，教師可設置更為簡單的問題“如果想讓小貓正常行走，那么需要對小貓做出如何調整？”五六年級的學生在數學學科學習了“圖形的旋轉”相關知識，能在教師的引導下，將任務精準定位到“旋轉”這一編程概念。該小組內的學生，嘗試在編程軟件中，設置旋轉模式，發現小貓可以回歸正常的行走狀態。

在教師的問題引導下，學生能依托于計算機技術和編程軟件，找到解決問題的具體指令和方法。學生在解決問題的過程中，能將形式化運算思維與具體行為操作結合在一起，主動探索解決問題的有效措施，逐步建立計算意識，形成計算思維。

（二）劃分合作小組，構建協助學習模式

PBL教學模式在小學信息技術課程中的應用，除了問題這一核心要素，還包括教師、學生這一關鍵要素。信息技術教師在設置問題和布置任務之后，要組織學生探索完成任務。小組合作學習模式則能與教師的教學需求相適應，能有效激發學生的探索欲望和學習興趣。學生在小組中以自主探索和合作研討的方式解決問題，能逐步提高與他人交流溝通的能力，在合作中獲得能力、思維和知識等全面發展；教師則能在這一過程中，有效培育學生的核心素養，引導學生在小組合作中健康成長。

例如，在蘇科版小學六年級“機器人”單元教學中，教師在布置任務“使用機器人平臺軟件，嘗試設計機器人，讓機器人知道你的要求”之后，依據“組內異質、組間同質”的原則，對班級內的學生進行分組，要求學生在小組內共同探究使用“機器人平臺”軟件。使用軟件的第一步是下載軟件，教師將安裝包提供給學生，引導學生合作完成軟件下載工作，將軟件安裝在電腦中。在“機器人平臺”軟件中，主要通過流程圖的方式，進行操作。學生可在小組合作中認識到計算機程序在處理問題中的重要性，并逐步樹立邏輯意識。學生在組內構建協助學習模式，探討流程圖制作方法，學生均能提高計算機操作能力和邏輯思維意識，并在這一基礎上，產生計算思維。同時，小組是學生學習、合作的主要環境，能給予學生以情感和知識上的引導，是教師培育學生核心素養的有效手段。

（三）展示小組作品，科學設計反思環節

仍舊以“小貓散步”這一課堂任務為例。學生在展示小組作品時，存在的問題不僅包括“小貓倒立行走”，還表現在“小貓移動時姿勢固定”“小貓走到邊緣未返回”等。針對學生作品中存在的各類問題，教師以“倒立行走”為主要問題，進行重點分析，為存在其他問題的小組提供參考，引導學生從編程指令的角度，將問題與解決問題的指令聯合在一起，培養學生形式化解決問題的計算思維，并逐步提高學生的思維能力。

PBL教學模式在小學信息技術課程中的應用，能將問題、教師和學生三個關鍵要素聯合在一起，以問題為橋梁，引導學生從解決問題的思維角度思考問題，探求解決計算機操作和編程問題的措施。教師合理設置問題、劃分學習小組、設計反思環節，并將問題貫穿于教學課堂的全程，發揮問題引導和任務驅動作用，培育學生團結協作的意識和從根源處解決問題的意識，提高學生邏輯思維能力和抽象思維能力，為學生計算思維的培育和發展奠定思維基礎。同時，教師以計算機為載體，借助信息技術課程，能將科學技術和科技意識植入學生的思維認知，從科學知識、科技能力、思維意識和情感價值幾個角度，培養學生的學科素養和核心素養。