高中信息技術課堂項目式學習培養學生計算思維思考

金云

摘 要：計算思維是高中信息技術的核心素養之一，項目式教學作為新課改背景下高中信息技術課程的新興教學手段，在教學邏輯梳理、教學重點展示、學生計算思維培育等方面均有著積極影響。本文結合高中信息課堂教學情況，先對項目式教學及計算思維兩項概念的含義和內容予以概述，隨后對信息技術課堂中運用項目式教學手段培養學生計算思維的要點和策略予以論述。

關鍵詞：高中信息技術；課堂教學；項目式學習；計算思維

【中圖分類號】G633? ? ? ? ? ? 【文獻標識碼】A? ? ? ? ? ? ?【文章編號】2097-2539（2023）03-0107-03

近年來，我國科學技術、信息技術發展迅猛，科技產物深入金融、教育、醫療等多項領域，在渴求高素質人才的背景下，中小學信息技術教學改革迫在眉睫。計算思維涵蓋邏輯推理、抽象歸納、算法框架等諸多內容，項目式教學可以讓教師按照項目開發流程梳理教學內容、突出教學目標，在課堂中達成由淺入深、循序漸進的教學效果。

1.項目式教學概述

（1）項目式教學的含義

“對事物加以分類或對活動細節予以確定”是“項目”一詞在現代漢語詞典中的官方解釋，其應用于教育領域便是指教師按照項目實踐過程細化各項教學環節，為學生制定翔實而科學的學習任務，按照內在邏輯完成教學任務。

（2）項目式教學在高中信息技術課堂中的實踐價值

第一，有助于營造自由思考氛圍，激發學生實踐意愿。高中信息技術課程涉及編程加工、人工智能等多方面知識，邏輯性、抽象性特征鮮明，課堂教學對學生數學思維、理性思維等各項素養要求嚴格。然而高中階段教學科目多、教學壓力大，多數學校每周只會安排1～2節信息技術課程，緊張的教學課時致使教師為確保教學效果常將課堂教學主導權緊緊攥在自己手中，知識講解、操作示范占比較重，學生缺乏獨立思考、自主實踐的機會。項目式教學打破了傳統信息技術教學模式制約，給予學生項目主題、項目設計、項目實踐等具體內容的實踐選擇權利，課堂教學氛圍更為輕松活潑。

第二，有助于多種教學情境引入，培養學生發散思維。“情境”即一段時間內不同事件發生的或全面或獨立的發展境況，基于此，情境教學便是在課堂中還原、模擬生活情境、實驗情境，給予學生沉浸式學習體驗。項目式教學的分析與設計環節實質上便是多個情境的融合成果，其在簡化教學難度、拆解教學層次、激發學生創新發散思考方面均有著積極影響。

第三，有助于教材知識聯系生活，推進課外活動實踐。誠如前文所述，信息技術課堂教學時長有限，項目實踐常需要較長周期支持，為確保項目開展的有效性教師不僅要在課堂中幫助學生梳理項目開展細節問題，還要鼓勵學生在離開課堂后積極投身于具體實踐中，以此保障理論知識與實際生活的有機融合。

2.計算思維概述

（1）計算思維的含義

“計算思維”即運用計算機科學解決問題的思考方式，其涵蓋軟件使用、系統設計、算法建模等諸多內容。由于計算思維的踐行載體為計算機，這便造就了計算思維的抽象性、機械性特征。而學生作為計算機實踐的主要對象，計算思維也因之帶有人類特有的個性化、創新化色彩。此外，信息技術的基本構成單位即一條條按照規定運行的電腦程序，編寫、設計、運算電腦程序均需數學知識加持，故信息技術課程與數學課程關系較為密切，計算思維也因之具有抽象思維、邏輯思維、算法思維等內在特質。

（2）計算思維在高中信息課堂中的培養價值

第一，有助于改善學生思維方式。思維二字體現了學生看待事物、認知事物的角度及方式，計算思維便是希望學生具備嚴謹的、縝密的、科學的思維模式，面對問題能直指問題根源，并在腦內構想出有條理、有邏輯的解決步驟。總之，計算思維有助于學生以多視角、多層次分析問題，按照一定規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。

第二，有助于提升學生操作能力。信息技術與美術、體育、音樂等課程較為相似，比起知識講解信息技術課堂更為重視學生實踐能力、創造能力的培育，在課上或課后學生都需在電腦平臺進行大量實踐。這并非意味著信息技術課堂無需開展知識教育，事實上知識是所有操作開展的基礎，若不知“解題思路”學生便無從下手，計算思維便得不到實踐展現。

第三，可與其他學科形成良好互動。誠如前文所述，數學運算、邏輯推理、數字建模等數學知識在信息技術教學中有著諸多體現，而界面設計、三維建模、人工智能開發等則需借鑒美術學科教學力量。由此可見，信息技術課程并非獨立存在的，教師應在課上融合各學科教學價值，為學生創設計算思維實踐情境，以此提升學生綜合素養。

3.運用項目式教學手段培養學生計算思維的要點

2018年我國教育部正式頒布《普通高中課程方案和各學科課程標準》（以下簡稱《標準》）文件，將“信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任”四大要素并稱為高中信息技術學科核心素養。《標準》同樣肯定了項目式教學價值，就實踐而言教師應將信息技術核心素養培育目標融入項目式教學中，在項目實踐中培養學生素養、增長學生知識、訓練學生能力。

（1）項目分析：挖掘項目目標和功能，培養學生的分析能力和想象能力

項目分析即學生確定項目開發主題、調查項目開展背景的實踐過程，其也是項目式教學的首要環節。項目分析環節的主要任務在于明確項目開展目標和項目應實現的功能，有效培養了學生的想象能力和分析能力。就實際教學而言，高中信息技術的教學目標在于培養學生的核心素養、提升學生的實踐能力，項目主題需切合學生認知能力、操作能力，因而項目目標通常不會過難，功能也相對簡單。礙于課堂教學時長有限，部分教師在實際授課中會直接給出項目主題，有意減少課題導入及項目開發時長，這對學生計算思維培養并無益處。因此，教師應適當給予學生更多開發時長，引導學生深入探究、自主思考，以此提升學生計算思維的縝密性、創新性。以“樹及其應用”一課為例，“樹狀圖”是數學學科中用于分析數據關系的一類常見手段，像是比賽賽程推進便是“樹”這一知識的主要應用領域。對此，教師可在課題導入環節展示已有賽程公示圖，引導學生據此開展項目研究，將數據錄入電腦系統，并輸入背景信息讓電腦程序對賽事進展做出預測，以此明確自身的目標及功能。

（2）項目設計：分解項目流程和內容，培養學生的統籌能力和協作能力

明確項目目標并對項目成果有所預期后，教師可將項目教學推進至項目設計環節。如果說項目分析是背景建設和前提鋪墊，那么項目設計便是對項目內容的進一步細化與分解。所謂項目分解便是將整體、復雜項目拆解為若干個簡單的小任務，交由組內不同成員承擔。所謂流程設計便是探求小任務間的內在聯系，以圖表展示手段加強各模塊、各環節聯系，以此提升整體項目開展效果。以“圖書館圖書借閱系統”項目為例，這一項目的設計背景在于方便校內學生查詢館內藏書情況及自身借閱情況，所用知識源自“信息系統的設計與開發”章節段落。就實踐而言，教師應將班級學生分為若干小組，并指導組內成員承擔不同任務，哪些組員負責數據搜集、哪些組員負責數據錄入、哪些組員負責數據更新、哪些組員負責界面設計，只有項目細化到位組內學生才能最大程度上發揮自身力量。

（3）項目實踐：落實項目運行和后續觀察，培養學生的概括能力和操作能力

項目實踐便是按照項目設計內容開展實踐操作，仍以前文提及的“圖書館圖書借閱系統”項目為例，學生需結合教材知識在電腦中建立數據庫模型，將前期數據錄入數據庫中，并做好數據更新、數據觀測端口。并非將項目由理論變為現實便是實踐結束，數據庫會不時出現出現信息缺失或是需重新錄入數據等情況，這便需要學生做好后續觀察、優化任務。總之，項目實踐的教學過程實質上是引導學生運用已知知識解決問題，在實踐中總結、提煉教材知識，以此完善自身知識框架建設。

（4）項目評價：總結項目成果和改善方向，培養學生的反饋能力和調適能力

項目評價可看作項目式教學手段對傳統教學評價環節的借鑒與改革，項目評價給予學生回顧項目確立、項目設計、項目實踐這一整個過程，讓學生自行反思實踐中遇到的各類問題，及項目成果的哪些方面未能達到自身預期。項目評價環節不僅給予學生自我認識、自我反思機會，同時給予學生相互交流、相互學習機會。同樣是系統設計，為何他人系統能接納更多數據、為何他人系統界面更為簡潔、為何他人系統更為穩定等，便是學生在交流中才能考慮清楚的。

4.運用項目式教學手段培養學生計算思維的策略

（1）轉變教師教學理念

傳統信息技術課堂中，授課教師空有一身技能，卻只是照本宣科，機械性講解教材知識，學生聽講及教學效果大打折扣。在計算思維背景下，教師應積極轉變原有教學思想，對授課內容及教學設計作出必要調整。就具體實踐而言，一方面，教師應從學生視角出發，幫助學生理解教材知識；另一方面，教師需做好知識遷移工作，鼓勵學生自行實踐。以“我們身邊的數據”一課為例，數據是生活信息在電腦平臺的存在形式，小到購物消費大到交通運輸，人們的生活實踐均離不開數據支持。對此，教師無需照本宣科、簡單復述教材文本，而要在課堂中為學生設定數據收集情境，在項目挖掘、實踐過程中提升學生的思維認識。

（2）增強學生思維認識

思維是學生行為的內在指導，學生只有思路清晰，實踐行為才能有條不紊、按部就班。學生通常會將材及教師視作實踐主要參照對象，教材以外的領域于學生而言是陌生而抽象的，因而教師應充分發揮自身引導價值，在實踐中潛移默化增強學生的計算機認識。以“數據編碼”一課為例，計算機編碼采用的進制規則為“二進制”，因此“0”和“1”兩個數字便是數據信息存在的基本形式。教師需要在課堂中引導學生橫向對比“十進制”與“二進制”的運算差別和轉換關系，學生的數據認知準確無誤那么后續的“加密與解密”教學才能順利開展。

（3）改善教師教學手段

教師教學手段調整與教學理念更新是一脈相承的，教師教學理念更新后，其教學手段自會隨之發生改變。傳統信息課堂以教師講解、示范為主教學手段，師生交流、互動力度有限，學生缺乏自主實踐機會。為改善現有教學模式教師便可引入對話教學、小組教學等新興教學手段，讓學生在相互配合、相互交流過程中增長彼此信息技術核心素養。以“信息社會的建設”單元為例，這一單元分為“信息社會的倫理與道德”“信息社會的法律與法規”“信息社會的未來發展”三方內容，單元設計充分展現了信息技術的“雙刃劍”功效。為端正學生態度、加深學生認識，教師可在課堂中播放近年來隱私泄露、數據造假等負面新聞報道，在視頻觀看中幫助學生明確為何信息社會發展需要倫理道德和法律法規約束。此外，“黑客”這一網絡身份在部分高中學生眼中是極為帥氣的，但其行為對國家乃至社會造成了深遠影響。教師可組織學生圍繞“黑客”行為開展課堂辯論賽，通過辯論賽讓學生明確能力提升固然重要，但過人能力應用于造福社會而非帶來社會動蕩。

（4）加大課堂練習力度

信息技術是講求大量實踐的學科，因而增強學生練習量也成信息技術課程改革又一重要內容。“數據庫的構建”一課在實際生活中有著廣泛應用，教師應給予學生數據庫建設的實踐機會。除了課堂練習，教師還應向學生推薦操作簡單、功能全面的練習軟件，讓學生在家中也能隨時隨地自由實踐。學校也應定期舉辦信息技術交流比賽，讓學生在良性競爭中提升自身信息技術素養。

5.結語

計算思維是一種全面的、抽象的、邏輯的思維模式，在信息技術課堂培養學生的計算思維實質上就是給予學生深入探究、獨立思考、實踐求證、總結調試、解決問題的實踐機會。培育學生的信息技術核心素養是《標準》文件明確規定的教學目標，身為授課教師，應將計算思維的培育手段自然融入各個教學環節，運用項目構建手段簡化實踐難度、明確教學任務，讓學生在項目攻克過程中潛移默化提升自身計算思維。

參考文獻

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