計算思維素養的編程計算項目式教學實踐研究

朱靜艷

（江蘇省前黃高級中學，江蘇 常州 213161）

計算思維是當前信息技術教學過程中一項重要的培養目標，近年來被高中信息技術教師廣泛關注。信息技術課程在培養學生計算思維方面有絕對的優勢，當前高中信息技術課堂主要以培養學生實踐能力為核心，組織學生掌握各項計算機操作技能，但在計算思維培養方面存在不足。因此有必要以計算思維培養為前提，探索應用項目式教學法進行編程計算教的方式方法。自2017年最新版本的課程標準出臺后，對高中信息技術課程教學提出了新的指向與要求，從側重操作能力培養轉向為側重學生核心素養培養的目標。而計算思維素養尤為重要。因此，絕大多數高中信息技術教師在實踐教學過程中會應用編程計算這部分知識內容落實對學生計算思維素養培養的目的。通過對實際教學經驗的總結發現，讓學生應用編程計算這部分知識來解決實際問題能夠達到理想的教學效果，有利于培養學生的計算思維。因此為學生做好編程計算項目式教學設計十分重要，同時在其中向學生滲透計算思維更是考驗了教師的能力與水平。

一、計算思維與項目式教學的概述

（一）計算思維

計算思維這一概念一經提出便受到了社會各界的廣泛重視與關注，有學者將計算思維定義為思維活動。還有學者將計算思維定義為一種解決問題的過程。新課程下將計算思維定義為應用計算機領域的學科知識解決問題的一種學科思維。綜合上述定義，可以將計算思維理解為應用計算機方法解決問題的一種思維。在培養計算機思維素養的同時，還要關注其他能力。第一，定義問題，要培養學生具備發現難題并對問題進行分析的能力，能夠清晰的解讀定義問題。第二，抽象建模，要培養學生能夠根據問題中的具體信息內容進行抽象思維轉換完成模型的建立。第三，算法設計，要求學生在面對問題模型時，能夠設計出解決問題的算法，并且能夠通過編程計算落實算法。第四，遷移應用，培養學生具備由此及彼的能力，能夠靈活熟練的應用所學計算機算法解決遇到的問題，實現對算法思維的深入理解與認知。

（二）項目式教學設計

高中信息技術教師在培養學生計算思維時，需要通過引導學生對問題進行分析與解決的途徑進行，在此過程中教師要關注學生的學習過程，發揮出自身的引導作用，在學生遇到問題時適時予以引導與幫助，保證學生在課程中的整個思路清晰正確，在面對問題時能夠提出正確的解決思路，輔助學生更好的解決問題，在具體實踐過程中，應用項目式教學法展開教學，便于對學生計算思維的培養與提升。因此教師在課前要對學生的具體學情進行充分的了解，然后對問題進行分解，最后設計具有針對性的教學方案落實教學計劃。這就要求教師掌握學生的學習能力、知識基礎與興趣愛好，然后透徹分析教材內容，為學生設計符合其學習與成長需求的學習項目，讓學生在學習過程中展開思考與分析，實現對學生計算思維的培養。教師在為學生設計項目方案時要考慮以下內容：其一，學生原有的知識經驗；其二，教材中的教學內容。并將這兩方面內容有機融合，讓學生通過項目學習解決問題，促進學生計算思維水平提升。

二、基于計算思維素養應用項目式教學進行編程計算教學的有效對策

（一）以單元為基礎設計項目式教學內容與目標

高中信息技術教師在為學生編寫教案時，要基于學生的實際情況與具體的教學內容。而有些教師在進行教學的過程中，直接應用項目式教學，沒有對教材中的教學內容進行深入透徹的分析與設計，如此一來容易出現教學目標與方式效率低下，最終難以達到理想的教學效果。因此，高中信息技術教師在課堂教學前的準備階段需深入研究即將教授的知識內容，以及充分分析在教學后學生應掌握的程度與水平，把握本單元教學內容之間存在的內在聯系，然后為學生設計優質的教學計劃，達到理想的教學效果，培養并提升學生計算思維素養。在對項目式教學內容進行分析時，教師可以將整個單元內容作為對象開展分析工作。在日常編程計算教學過程中，教師會根據教材中教學內容的先后順序實施教學工作。通過對整個單元內容的分析能夠從側面了解到教材編排方式的目的以及整個知識點安排的構思，掌握整個教材安排的思路與邏輯。高中信息技術教材中編程計算項目式教學設計要展現出編程計算知識的整體性，要展現出編程計算知識的重點內容與核心內容，以及本單元中各部分知識內容的關聯性，以此完成對編程計算教學設計。

例如，在教科版高中信息技術教材中，強調了項目式教學，通過“計算機解決問題的過程”“做出判斷的分支”“周而復始的循環”“可以復用的代碼”這四個教學模塊貫穿整個單元。本單元全面系統地借助項目設計與實施讓學生經歷從“認知Python程序設計”到“掌握算法原理”，再到“使用Python編程解決問題”的全過程。高中生在面對Python編程知識內容時會產生畏懼心理，對Python編程知識的價值缺乏了解與認知。因此，教師要對本單元內容進行全面梳理后，確定教學目標展開教學。首先，讓學生了解程序設計與程序設計語言，要求學生理解相關知識點的概念與特點，并且能夠掌握基礎的算法。其次，組織學生學習數據對象與類型，目的是培養學生了解程序設計語言產生與發展的過程，以及不同種類程序設計語言的特點。然后，帶領學生對流程控制與算法方面的知識內容進行了解與探究，引導學生對計算機語言知識進行學習，使其在面對簡單的問題時，能夠靈活熟練的應用程序設計語言。最后，讓學生認識常規情況下如何進行程序設計，具備程序設計與運行調試的基本能力。

（二）從生活中為學生設計項目學習主題

計算機思維培養狀況直接關系到學生問題解決能力的高低，使得學生能夠在面對問題時應用計算機學科知識進行思考與解決，這種能力的培養并非易事，也不是短時間內能夠達成的，若信息技術教師在教學過程中單方面向學生講授計算機知識內容，是難以實現這一培養目標的。因此，在具體實踐過程中，高中信息技術教師在以培養學生計算思維素養為目的開展Python編程教學時，要認識到此種思維的特點，如：進階性、情境性等，以學生在日常學習與生活中的所見所聞為例，為學生設計相應的問題情境，將計算機知識內容融入到情境中、落實到具體任務中，在學生動手實踐的過程中，教師要對學生進行觀察與指導。

例如，學生每一年都會進行體能測試，這一工作的具體實施必將伴隨大量的數據產生，若據此設計利用Python進行體質數據統計分析的項目式活動，能夠讓學生感受帶Python編程內容的真實性與實用性。因此，教師可以為學生設計“統計體質測試數據”項目。該項目共有2張數據表，其一為包含了全部學生的測試數據，“全部.xls”其中將近有6000條記錄，其二為部分學生的測試數據，“部分.xls”其中將近有600多條記錄。然后為學生布置學習任務：如何用第二張表中學生的數據覆蓋掉第一張表中部分學生的數據？教師先要對學生進行引導，展開對問題的分析，若直接通過復制粘貼操作進行，就會在第一張表中多出500多條相同的信息記錄。若是通過手工操作從第二張表中復制粘貼到第一張表中，將相同的信息覆蓋掉，則會花費大量的時間與精力，并且容易出現錯誤。那么，有沒有快速、精準的操作方式進行數據處理呢？此時教師可以順勢引出Python知識，讓學生嘗試應用Python知識對表中的信息進行操作，以此達到目標效果。在具體操作過程中，學生先要掌握讀取表格中信息的方法，然后學習將數據寫到表格中的方法，最后引導學生掌握雙層循環替換法，并通過這樣的方式處理表格中的數據。該主體項目靈感來源于學生實際生活，學生在面對這種具有真實性的編程問題時，學習興趣更為濃厚。經過這樣的項目式學習能夠讓學生認識到在實際生活中算法與程序設計的實用性，并且能夠將生活中的問題與編程方面的知識結合在一起。

（三）讓學生經歷實踐過程強化解決問題的能力

通過計算思維培養要讓學生能夠科學合理的應用算法，設計出解決問題的方案，并且能夠將所學知識內容應用到解決問題中。培養學生計算機思維的方法有待教師進行深入探究，而項目式學習是實現這一教學目的的方法之一，也可以理解為一種教學載體，最終的教學目的是培養學生能夠掌握應用所學知識解決現實問題。因此，教師讓學生在課堂中發揮出自身的主體地位，讓學生組成學習小組，并在小組合作學習過程中進行通過實踐完成學習，在小組成員的共同努力下反復推敲方案，最終得出大家一致認可的方案計劃，讓學生意識到面對問題時要進行親自動手實踐。通常情況下真實的編程問題，都十分復雜且問題具有綜合性，面對這樣的情況勢必要進行分解，教師要培養學生具備利用所學知識和經驗，找到解決問題方法的能力，達到項目教學的目的，通過項目式教學能夠實現對學生計算機思維培養的目標。

（四）評價項目傳授經驗技巧

在高中信息課堂引入項目式教學法，并非能夠立竿見影的取得計算機思維培養的成效，要意識到此過程需要一定的時間，并且要在整個高中信息技術教學過程中踐行這一教學目標。由于項目教學中能夠為學生提供良好的學習體驗，有利于激發學生的學習興趣，從而使得學生能夠勇于面對復雜難懂的具有一定難度的知識點，并嘗試通過自己的努力攻破難關，在此過程中有利于提升學生的自主學習能力，當前教師重視學生的課堂學習感受為了讓學生獲得良好的學習體驗，教師要在學生參與課堂學習時，對學生的全程參與情況進行觀察與指導，提醒學生在結解決問題的同時要注意時間，要具備時間概念，以此促進學生學習效率提升，了解學生在項目式學習過程中是否順利，并且在第一時間予以學生指導，在教學過程中教師可以將學生在學習中出現的問題及學生在學習過程中存在的疑問集中在一起，專門利用一節課時，解決這些問題，確保整個項目教學模式的順利可進行。

另外，教師要重視學生參與項目式教學的情況做出評論，并根據學生的具體表現對學生進行相應的鼓勵與肯定，讓學生感受到完成項目的成就感、榮譽感，激發學生對高中信息技術課程的喜愛之情。而且項目不同完成方式與過程也會存在差異。項目式教學模式下，教師要為學生進行歸類總結，讓學生在面對不同的問題時，能夠及時作出正確的選擇，熟練應用相關技巧。值得注意的是，在高中信息教育階段教師就應重視培養學生形成編寫程序代碼的意識與習慣，且要重視編寫過程是否規范且具有可讀性。最后，教師在教學過程中要讓學生具備能夠從他人身上看到閃光點的習慣，彼此間要分享交流學習過程中獲得的經驗，還能從中發現自己的不足之處，并將他人的成果經驗借鑒到自己的問題中，掌握正確的處理方式，從而提升學生的實踐能力與計算思維素養培養的目標。教師若發現學生在項目進行過程中遇到問題，要給予學生努力過程的肯定，鼓勵學生大膽嘗試動手實踐，認識到自己的問題并找到正確的解決辦法，讓學生在學習這部分知識內容時能夠更加高效順利，達到理想的教學效果。

三、結語

在高中計算機課堂中計算機思維素養是一項重要的教學目標，需要教師在教學的過程中通過教學內容有效落實，為了提高計算思維素養培養效果與效率，教師要積極探索項目式教學法的應用方式，為學生構建優質的信息技術課堂，為學生提供參與項目式學習的機會，實現對學生計算思維素養培養的目的。