高中信息技術(shù)課堂項(xiàng)目式學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維思考

金云

摘 要：計(jì)算思維是高中信息技術(shù)的核心素養(yǎng)之一，項(xiàng)目式教學(xué)作為新課改背景下高中信息技術(shù)課程的新興教學(xué)手段，在教學(xué)邏輯梳理、教學(xué)重點(diǎn)展示、學(xué)生計(jì)算思維培育等方面均有著積極影響。本文結(jié)合高中信息課堂教學(xué)情況，先對項(xiàng)目式教學(xué)及計(jì)算思維兩項(xiàng)概念的含義和內(nèi)容予以概述，隨后對信息技術(shù)課堂中運(yùn)用項(xiàng)目式教學(xué)手段培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的要點(diǎn)和策略予以論述。

關(guān)鍵詞：高中信息技術(shù)；課堂教學(xué)；項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；計(jì)算思維

【中圖分類號(hào)】G633? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】2097-2539（2023）03-0107-03

近年來，我國科學(xué)技術(shù)、信息技術(shù)發(fā)展迅猛，科技產(chǎn)物深入金融、教育、醫(yī)療等多項(xiàng)領(lǐng)域，在渴求高素質(zhì)人才的背景下，中小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)改革迫在眉睫。計(jì)算思維涵蓋邏輯推理、抽象歸納、算法框架等諸多內(nèi)容，項(xiàng)目式教學(xué)可以讓教師按照項(xiàng)目開發(fā)流程梳理教學(xué)內(nèi)容、突出教學(xué)目標(biāo)，在課堂中達(dá)成由淺入深、循序漸進(jìn)的教學(xué)效果。

1.項(xiàng)目式教學(xué)概述

（1）項(xiàng)目式教學(xué)的含義

“對事物加以分類或?qū)顒?dòng)細(xì)節(jié)予以確定”是“項(xiàng)目”一詞在現(xiàn)代漢語詞典中的官方解釋，其應(yīng)用于教育領(lǐng)域便是指教師按照項(xiàng)目實(shí)踐過程細(xì)化各項(xiàng)教學(xué)環(huán)節(jié)，為學(xué)生制定翔實(shí)而科學(xué)的學(xué)習(xí)任務(wù)，按照內(nèi)在邏輯完成教學(xué)任務(wù)。

（2）項(xiàng)目式教學(xué)在高中信息技術(shù)課堂中的實(shí)踐價(jià)值

第一，有助于營造自由思考氛圍，激發(fā)學(xué)生實(shí)踐意愿。高中信息技術(shù)課程涉及編程加工、人工智能等多方面知識(shí)，邏輯性、抽象性特征鮮明，課堂教學(xué)對學(xué)生數(shù)學(xué)思維、理性思維等各項(xiàng)素養(yǎng)要求嚴(yán)格。然而高中階段教學(xué)科目多、教學(xué)壓力大，多數(shù)學(xué)校每周只會(huì)安排1～2節(jié)信息技術(shù)課程，緊張的教學(xué)課時(shí)致使教師為確保教學(xué)效果常將課堂教學(xué)主導(dǎo)權(quán)緊緊攥在自己手中，知識(shí)講解、操作示范占比較重，學(xué)生缺乏獨(dú)立思考、自主實(shí)踐的機(jī)會(huì)。項(xiàng)目式教學(xué)打破了傳統(tǒng)信息技術(shù)教學(xué)模式制約，給予學(xué)生項(xiàng)目主題、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)踐等具體內(nèi)容的實(shí)踐選擇權(quán)利，課堂教學(xué)氛圍更為輕松活潑。

第二，有助于多種教學(xué)情境引入，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維。“情境”即一段時(shí)間內(nèi)不同事件發(fā)生的或全面或獨(dú)立的發(fā)展境況，基于此，情境教學(xué)便是在課堂中還原、模擬生活情境、實(shí)驗(yàn)情境，給予學(xué)生沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)。項(xiàng)目式教學(xué)的分析與設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)實(shí)質(zhì)上便是多個(gè)情境的融合成果，其在簡化教學(xué)難度、拆解教學(xué)層次、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新發(fā)散思考方面均有著積極影響。

第三，有助于教材知識(shí)聯(lián)系生活，推進(jìn)課外活動(dòng)實(shí)踐。誠如前文所述，信息技術(shù)課堂教學(xué)時(shí)長有限，項(xiàng)目實(shí)踐常需要較長周期支持，為確保項(xiàng)目開展的有效性教師不僅要在課堂中幫助學(xué)生梳理項(xiàng)目開展細(xì)節(jié)問題，還要鼓勵(lì)學(xué)生在離開課堂后積極投身于具體實(shí)踐中，以此保障理論知識(shí)與實(shí)際生活的有機(jī)融合。

2.計(jì)算思維概述

（1）計(jì)算思維的含義

“計(jì)算思維”即運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)解決問題的思考方式，其涵蓋軟件使用、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、算法建模等諸多內(nèi)容。由于計(jì)算思維的踐行載體為計(jì)算機(jī)，這便造就了計(jì)算思維的抽象性、機(jī)械性特征。而學(xué)生作為計(jì)算機(jī)實(shí)踐的主要對象，計(jì)算思維也因之帶有人類特有的個(gè)性化、創(chuàng)新化色彩。此外，信息技術(shù)的基本構(gòu)成單位即一條條按照規(guī)定運(yùn)行的電腦程序，編寫、設(shè)計(jì)、運(yùn)算電腦程序均需數(shù)學(xué)知識(shí)加持，故信息技術(shù)課程與數(shù)學(xué)課程關(guān)系較為密切，計(jì)算思維也因之具有抽象思維、邏輯思維、算法思維等內(nèi)在特質(zhì)。

（2）計(jì)算思維在高中信息課堂中的培養(yǎng)價(jià)值

第一，有助于改善學(xué)生思維方式。思維二字體現(xiàn)了學(xué)生看待事物、認(rèn)知事物的角度及方式，計(jì)算思維便是希望學(xué)生具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹⒖b密的、科學(xué)的思維模式，面對問題能直指問題根源，并在腦內(nèi)構(gòu)想出有條理、有邏輯的解決步驟。總之，計(jì)算思維有助于學(xué)生以多視角、多層次分析問題，按照一定規(guī)則或邏輯有序解決問題，避免思維混雜、手足無措的情況出現(xiàn)。

第二，有助于提升學(xué)生操作能力。信息技術(shù)與美術(shù)、體育、音樂等課程較為相似，比起知識(shí)講解信息技術(shù)課堂更為重視學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)造能力的培育，在課上或課后學(xué)生都需在電腦平臺(tái)進(jìn)行大量實(shí)踐。這并非意味著信息技術(shù)課堂無需開展知識(shí)教育，事實(shí)上知識(shí)是所有操作開展的基礎(chǔ)，若不知“解題思路”學(xué)生便無從下手，計(jì)算思維便得不到實(shí)踐展現(xiàn)。

第三，可與其他學(xué)科形成良好互動(dòng)。誠如前文所述，數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯推理、數(shù)字建模等數(shù)學(xué)知識(shí)在信息技術(shù)教學(xué)中有著諸多體現(xiàn)，而界面設(shè)計(jì)、三維建模、人工智能開發(fā)等則需借鑒美術(shù)學(xué)科教學(xué)力量。由此可見，信息技術(shù)課程并非獨(dú)立存在的，教師應(yīng)在課上融合各學(xué)科教學(xué)價(jià)值，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)計(jì)算思維實(shí)踐情境，以此提升學(xué)生綜合素養(yǎng)。

3.運(yùn)用項(xiàng)目式教學(xué)手段培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的要點(diǎn)

2018年我國教育部正式頒布《普通高中課程方案和各學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》）文件，將“信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任”四大要素并稱為高中信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)。《標(biāo)準(zhǔn)》同樣肯定了項(xiàng)目式教學(xué)價(jià)值，就實(shí)踐而言教師應(yīng)將信息技術(shù)核心素養(yǎng)培育目標(biāo)融入項(xiàng)目式教學(xué)中，在項(xiàng)目實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生素養(yǎng)、增長學(xué)生知識(shí)、訓(xùn)練學(xué)生能力。

（1）項(xiàng)目分析：挖掘項(xiàng)目目標(biāo)和功能，培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和想象能力

項(xiàng)目分析即學(xué)生確定項(xiàng)目開發(fā)主題、調(diào)查項(xiàng)目開展背景的實(shí)踐過程，其也是項(xiàng)目式教學(xué)的首要環(huán)節(jié)。項(xiàng)目分析環(huán)節(jié)的主要任務(wù)在于明確項(xiàng)目開展目標(biāo)和項(xiàng)目應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能，有效培養(yǎng)了學(xué)生的想象能力和分析能力。就實(shí)際教學(xué)而言，高中信息技術(shù)的教學(xué)目標(biāo)在于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)、提升學(xué)生的實(shí)踐能力，項(xiàng)目主題需切合學(xué)生認(rèn)知能力、操作能力，因而項(xiàng)目目標(biāo)通常不會(huì)過難，功能也相對簡單。礙于課堂教學(xué)時(shí)長有限，部分教師在實(shí)際授課中會(huì)直接給出項(xiàng)目主題，有意減少課題導(dǎo)入及項(xiàng)目開發(fā)時(shí)長，這對學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)并無益處。因此，教師應(yīng)適當(dāng)給予學(xué)生更多開發(fā)時(shí)長，引導(dǎo)學(xué)生深入探究、自主思考，以此提升學(xué)生計(jì)算思維的縝密性、創(chuàng)新性。以“樹及其應(yīng)用”一課為例，“樹狀圖”是數(shù)學(xué)學(xué)科中用于分析數(shù)據(jù)關(guān)系的一類常見手段，像是比賽賽程推進(jìn)便是“樹”這一知識(shí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域。對此，教師可在課題導(dǎo)入環(huán)節(jié)展示已有賽程公示圖，引導(dǎo)學(xué)生據(jù)此開展項(xiàng)目研究，將數(shù)據(jù)錄入電腦系統(tǒng)，并輸入背景信息讓電腦程序?qū)愂逻M(jìn)展做出預(yù)測，以此明確自身的目標(biāo)及功能。

（2）項(xiàng)目設(shè)計(jì)：分解項(xiàng)目流程和內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的統(tǒng)籌能力和協(xié)作能力

明確項(xiàng)目目標(biāo)并對項(xiàng)目成果有所預(yù)期后，教師可將項(xiàng)目教學(xué)推進(jìn)至項(xiàng)目設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。如果說項(xiàng)目分析是背景建設(shè)和前提鋪墊，那么項(xiàng)目設(shè)計(jì)便是對項(xiàng)目內(nèi)容的進(jìn)一步細(xì)化與分解。所謂項(xiàng)目分解便是將整體、復(fù)雜項(xiàng)目拆解為若干個(gè)簡單的小任務(wù)，交由組內(nèi)不同成員承擔(dān)。所謂流程設(shè)計(jì)便是探求小任務(wù)間的內(nèi)在聯(lián)系，以圖表展示手段加強(qiáng)各模塊、各環(huán)節(jié)聯(lián)系，以此提升整體項(xiàng)目開展效果。以“圖書館圖書借閱系統(tǒng)”項(xiàng)目為例，這一項(xiàng)目的設(shè)計(jì)背景在于方便校內(nèi)學(xué)生查詢館內(nèi)藏書情況及自身借閱情況，所用知識(shí)源自“信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)”章節(jié)段落。就實(shí)踐而言，教師應(yīng)將班級(jí)學(xué)生分為若干小組，并指導(dǎo)組內(nèi)成員承擔(dān)不同任務(wù)，哪些組員負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)搜集、哪些組員負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)錄入、哪些組員負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)更新、哪些組員負(fù)責(zé)界面設(shè)計(jì)，只有項(xiàng)目細(xì)化到位組內(nèi)學(xué)生才能最大程度上發(fā)揮自身力量。

（3）項(xiàng)目實(shí)踐：落實(shí)項(xiàng)目運(yùn)行和后續(xù)觀察，培養(yǎng)學(xué)生的概括能力和操作能力

項(xiàng)目實(shí)踐便是按照項(xiàng)目設(shè)計(jì)內(nèi)容開展實(shí)踐操作，仍以前文提及的“圖書館圖書借閱系統(tǒng)”項(xiàng)目為例，學(xué)生需結(jié)合教材知識(shí)在電腦中建立數(shù)據(jù)庫模型，將前期數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫中，并做好數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)觀測端口。并非將項(xiàng)目由理論變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)便是實(shí)踐結(jié)束，數(shù)據(jù)庫會(huì)不時(shí)出現(xiàn)出現(xiàn)信息缺失或是需重新錄入數(shù)據(jù)等情況，這便需要學(xué)生做好后續(xù)觀察、優(yōu)化任務(wù)。總之，項(xiàng)目實(shí)踐的教學(xué)過程實(shí)質(zhì)上是引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已知知識(shí)解決問題，在實(shí)踐中總結(jié)、提煉教材知識(shí)，以此完善自身知識(shí)框架建設(shè)。

（4）項(xiàng)目評(píng)價(jià)：總結(jié)項(xiàng)目成果和改善方向，培養(yǎng)學(xué)生的反饋能力和調(diào)適能力

項(xiàng)目評(píng)價(jià)可看作項(xiàng)目式教學(xué)手段對傳統(tǒng)教學(xué)評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)的借鑒與改革，項(xiàng)目評(píng)價(jià)給予學(xué)生回顧項(xiàng)目確立、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)踐這一整個(gè)過程，讓學(xué)生自行反思實(shí)踐中遇到的各類問題，及項(xiàng)目成果的哪些方面未能達(dá)到自身預(yù)期。項(xiàng)目評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)不僅給予學(xué)生自我認(rèn)識(shí)、自我反思機(jī)會(huì)，同時(shí)給予學(xué)生相互交流、相互學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。同樣是系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為何他人系統(tǒng)能接納更多數(shù)據(jù)、為何他人系統(tǒng)界面更為簡潔、為何他人系統(tǒng)更為穩(wěn)定等，便是學(xué)生在交流中才能考慮清楚的。

4.運(yùn)用項(xiàng)目式教學(xué)手段培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的策略

（1）轉(zhuǎn)變教師教學(xué)理念

傳統(tǒng)信息技術(shù)課堂中，授課教師空有一身技能，卻只是照本宣科，機(jī)械性講解教材知識(shí)，學(xué)生聽講及教學(xué)效果大打折扣。在計(jì)算思維背景下，教師應(yīng)積極轉(zhuǎn)變原有教學(xué)思想，對授課內(nèi)容及教學(xué)設(shè)計(jì)作出必要調(diào)整。就具體實(shí)踐而言，一方面，教師應(yīng)從學(xué)生視角出發(fā)，幫助學(xué)生理解教材知識(shí)；另一方面，教師需做好知識(shí)遷移工作，鼓勵(lì)學(xué)生自行實(shí)踐。以“我們身邊的數(shù)據(jù)”一課為例，數(shù)據(jù)是生活信息在電腦平臺(tái)的存在形式，小到購物消費(fèi)大到交通運(yùn)輸，人們的生活實(shí)踐均離不開數(shù)據(jù)支持。對此，教師無需照本宣科、簡單復(fù)述教材文本，而要在課堂中為學(xué)生設(shè)定數(shù)據(jù)收集情境，在項(xiàng)目挖掘、實(shí)踐過程中提升學(xué)生的思維認(rèn)識(shí)。

（2）增強(qiáng)學(xué)生思維認(rèn)識(shí)

思維是學(xué)生行為的內(nèi)在指導(dǎo)，學(xué)生只有思路清晰，實(shí)踐行為才能有條不紊、按部就班。學(xué)生通常會(huì)將材及教師視作實(shí)踐主要參照對象，教材以外的領(lǐng)域于學(xué)生而言是陌生而抽象的，因而教師應(yīng)充分發(fā)揮自身引導(dǎo)價(jià)值，在實(shí)踐中潛移默化增強(qiáng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)認(rèn)識(shí)。以“數(shù)據(jù)編碼”一課為例，計(jì)算機(jī)編碼采用的進(jìn)制規(guī)則為“二進(jìn)制”，因此“0”和“1”兩個(gè)數(shù)字便是數(shù)據(jù)信息存在的基本形式。教師需要在課堂中引導(dǎo)學(xué)生橫向?qū)Ρ取笆M(jìn)制”與“二進(jìn)制”的運(yùn)算差別和轉(zhuǎn)換關(guān)系，學(xué)生的數(shù)據(jù)認(rèn)知準(zhǔn)確無誤那么后續(xù)的“加密與解密”教學(xué)才能順利開展。

（3）改善教師教學(xué)手段

教師教學(xué)手段調(diào)整與教學(xué)理念更新是一脈相承的，教師教學(xué)理念更新后，其教學(xué)手段自會(huì)隨之發(fā)生改變。傳統(tǒng)信息課堂以教師講解、示范為主教學(xué)手段，師生交流、互動(dòng)力度有限，學(xué)生缺乏自主實(shí)踐機(jī)會(huì)。為改善現(xiàn)有教學(xué)模式教師便可引入對話教學(xué)、小組教學(xué)等新興教學(xué)手段，讓學(xué)生在相互配合、相互交流過程中增長彼此信息技術(shù)核心素養(yǎng)。以“信息社會(huì)的建設(shè)”單元為例，這一單元分為“信息社會(huì)的倫理與道德”“信息社會(huì)的法律與法規(guī)”“信息社會(huì)的未來發(fā)展”三方內(nèi)容，單元設(shè)計(jì)充分展現(xiàn)了信息技術(shù)的“雙刃劍”功效。為端正學(xué)生態(tài)度、加深學(xué)生認(rèn)識(shí)，教師可在課堂中播放近年來隱私泄露、數(shù)據(jù)造假等負(fù)面新聞報(bào)道，在視頻觀看中幫助學(xué)生明確為何信息社會(huì)發(fā)展需要倫理道德和法律法規(guī)約束。此外，“黑客”這一網(wǎng)絡(luò)身份在部分高中學(xué)生眼中是極為帥氣的，但其行為對國家乃至社會(huì)造成了深遠(yuǎn)影響。教師可組織學(xué)生圍繞“黑客”行為開展課堂辯論賽，通過辯論賽讓學(xué)生明確能力提升固然重要，但過人能力應(yīng)用于造福社會(huì)而非帶來社會(huì)動(dòng)蕩。

（4）加大課堂練習(xí)力度

信息技術(shù)是講求大量實(shí)踐的學(xué)科，因而增強(qiáng)學(xué)生練習(xí)量也成信息技術(shù)課程改革又一重要內(nèi)容。“數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建”一課在實(shí)際生活中有著廣泛應(yīng)用，教師應(yīng)給予學(xué)生數(shù)據(jù)庫建設(shè)的實(shí)踐機(jī)會(huì)。除了課堂練習(xí)，教師還應(yīng)向?qū)W生推薦操作簡單、功能全面的練習(xí)軟件，讓學(xué)生在家中也能隨時(shí)隨地自由實(shí)踐。學(xué)校也應(yīng)定期舉辦信息技術(shù)交流比賽，讓學(xué)生在良性競爭中提升自身信息技術(shù)素養(yǎng)。

5.結(jié)語

計(jì)算思維是一種全面的、抽象的、邏輯的思維模式，在信息技術(shù)課堂培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維實(shí)質(zhì)上就是給予學(xué)生深入探究、獨(dú)立思考、實(shí)踐求證、總結(jié)調(diào)試、解決問題的實(shí)踐機(jī)會(huì)。培育學(xué)生的信息技術(shù)核心素養(yǎng)是《標(biāo)準(zhǔn)》文件明確規(guī)定的教學(xué)目標(biāo)，身為授課教師，應(yīng)將計(jì)算思維的培育手段自然融入各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，運(yùn)用項(xiàng)目構(gòu)建手段簡化實(shí)踐難度、明確教學(xué)任務(wù)，讓學(xué)生在項(xiàng)目攻克過程中潛移默化提升自身計(jì)算思維。

參考文獻(xiàn)

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