跨學科項目式學習賦能計算思維培養的設計與實施

摘 要 在數字時代 計算思維既是基本素養 也是信息科技學科的核心素養 更是跨學科項目式學習的一項關鍵能力 其正逐漸融入教育領域的其他學科 并對學生的生活產生深遠影響 在數字教育中項目式學習是一種培養學生計算思維的重要教學方式 開展跨學科的項目式學習 不僅充分調動學生解決實際問題的積極性 還有效拓展了學習空間 真正為學生計算思維的發展賦能

關鍵詞 計算思維 跨學科 項目式學習

中圖法分類號G633? ?文獻標識碼A

１ 計算思維的定義

計算思維（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｔｈｉｎｋｉｎｇ，ＣＴ），又稱為計算素養（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｌｉｔｅｒａｃｙ）、運算思維等。它的定義是多元的，本文主要關注計算思維的操作性定義和情感定義。

１．１ 操作性定義（強調具體的操作或實踐過程）

為便于在中小學開展計算思維培養，２０１５ 年，國際教育技術協會（ ＩＳＴＥ）、計算機科學教師協會（ＣＳＴＡ）和來自各教育領域領導人聯合提出了計算思維的操作性定義。計算思維包含６ 大要素的問題解決過程：提出可解決的問題、邏輯組織和分析問題、通過抽象的方式表征數據、實施并優化最有效的解決方案、通過有序的步驟支持自動化的解決方案、概括問題解決的過程并遷移應用［１］ 。

１．２ 情感定義（強調態度與精神）

國際教育技術協會（ＩＳＴＥ）指出，學生在獲取這些技能的過程中，需要一系列計算思維的傾向或態度的支持和強化。這些傾向或態度包括：（１）處理復雜性的信心；（２）對困難問題的堅持處理；（３）對不確定性的容忍；（４）解決開放式問題的能力；（５）與他人溝通并共同合作完成目標的能力。

２ 計算思維培養的重要意義

２．１ 計算思維的培養是當前教育的重要任務

作為一種解決真實世界復雜問題的能力，計算思維是當今社會的核心競爭能力，近年來其受到越來越多的國家重視［２］ 。２０１７ 年，《地平線報告（基礎教育版）》指出，培養中小學生的計算思維是２１ 世紀一個重要的課題，也是學生發展核心素養的重要組成部分，其教育重視程度決定了各國未來創新競爭力的水平。同年，相關部門發布了《新一代人工智能發展規劃》，提出了新時代人工智能發展的戰略目標，該文件指出教育界對人工智能教學和編程教育中計算思維培養的重視，這標志著我國計算思維的培養從高等教育逐步向Ｋ１２ 教育挺進。２０２２ 年４ 月，相關部門頒布了《義務教育階段信息科技課程標準》，明確了計算思維作為學科核心素養的地位。

２．２ 跨學科項目式學習符合社會發展的需要

２０２１ 年７ 月，相關部門印發了《關于進一步減輕義務教育階段學生作業負擔和校外培訓負擔的意見》（簡稱“雙減”政策），要求減少中小學生課業壓力，提質增效，開展全面素質教育。

在現實生活中，需要應用綜合能力解決實際生活中的復雜問題也越來越多。跨學科項目式學習將學科間的知識巧妙地結合起來，通過尋求學科間的深層聯系，引導學生構建跨學科知識網絡，以更全面、廣闊的視角看待世界。拓展解決問題的思路，實現多學科育人理念， 滿足學生多樣化需求， 從而落實提質增效［３］ 。

２．３ 跨學科項目式學習是計算思維的發展方向

２０１８ 年，國際教育技術學會（ＩＳＴＥ）發布了《計算思維能力標準（教育者）》。該文件不僅對計算思維教育者的身份和需要具備的能力進行了闡述，還強調了不應只在信息科技課程中進行計算思維的培養。提倡利用計算思維構建問題解決的活動能力，并將其融入不同學科的學習活動中。構建基于計算思維的問題解決架構與模式，并在不同學科間建立聯系，打破學科之間的界限，促進學生計算思維能力的培養，提高問題解決的效率，從而提升核心素養。

３ 跨學科項目式學習賦能計算思維的具體對策

本文以“點亮畢業季”這一項目為實例，對跨學科項目式學習在小學信息科技教學中的應用加以闡述。“點亮畢業季”這一跨學科項目立足于學生，從小學六年級學生的實際需求出發，秉持“以終為始”的項目理念對其進行逐步推進。整個項目依據計算思維的操作性定義，分為６ 個階段。“點亮畢業季”項目操作流程如圖１ 所示。

３．１ 課標分析

２０２２ 年的新版《義務教育階段信息科技課程標準》多次強調推進跨學科主題，倡導真實性學習，即創新教學方式，以真實問題或項目驅動，引導學生經歷原理應用過程、計算思維過程和數字化工具應用過程，從而建構知識，提高問題解決的能力［４］ 。注重創設真實情境，引入多元化數字資源，提高學生的學習參與度，凸顯學生的主體性。可以看出，跨學科項目式的學習與新課程標準的要求相一致，而“點亮畢業季”這一主題項目正是基于畢業班學生的真實需求，在其迫切期望下開展的。__

３．２ 項目主題

（１）學情分析。六年的小學生活即將畫上圓滿的句號，在這個特殊的日子里，部分學生拿出留言本撰寫畢業留言，拍攝畢業合影，贈送畢業禮物等，甚至還有人在課堂上“偷偷地”實施自己的畢業計劃。因此，教師決定引導學生共同思考：希望表達自己怎樣的畢業感受？ 希望用怎樣的方式來表達？ 結合所學知識，如何設計并制作心儀的畢業作品來表達這份情感？是否滿意項目作品的制作，以及整個項目的開展？

（２）項目主題。基于小學六年級學生畢業季的實際情境，以跨學科項目式學習的方式進行開展，內化多學科統整的概念，為學生搭建設計交流、作品制作、作品展示，以及情感表達等平臺，皆在為學生營造一個難忘的畢業季。

３．３ 項目目標

（１）課程知識目標。

語文層面：學習如何向他人表達感恩，探究、習得合理的情感表達方式。美術層面：完成一個能表達內心情感（感謝、感激、祝愿……） 的作品設計圖，使畢業設計更具表現力。

工程層面：通過動手搭建畢業設計，創意物化一份能表達自己內心情感的畢業作品，提升學生工程搭建的能力。信息科技層面：感受“技思融合”的項目理念，利用ｍＢｌｏｃｋ 平臺軟件設計及編寫表達情感的作品及程序。

（ ２）５Ｃ 關鍵核心素養或能力。

溝通素養：畢業之際，學生之間學會傾聽和理解彼此的畢業想法，從而有效地表達師生間及學生與學生間的內心情感。

合作素養：在小組的思維碰撞以及探究、合作中，內化小組合力，提升實際問題的解決能力。

審辯思辨素養：在畢業作品設計、制作乃至程序支持的過程中，通過反復驗證、調試，從而合理表達自己的設計想法。

創造素養：創意物化一個表達內心情感的畢業設計作品。

３．４ 項目活動設計

項目活動設計如表１ 所列。

４ 案例總結與反思

４．１ 跨學科項目式學習，表達了學生的生活實際和情感需求

“點亮畢業季”這個項目是基于六年級學生的生活實際和真實情感而開展的。教學對象是即將畢業并對母校生活、教師教導、學生情誼都有著復雜而真摯情感的六年級學生。通過與學生交流，對學生的問題和需求有了充分了解，最后共同確定了“點亮畢業季”這個跨學科項目。滿懷激情與期待，教師與學生共同經歷了項目的全過程。在項目開展過程中，學生按照“點亮畢業季”的項目主題，進行選擇、設計、搭建等，集多個學科于一體，完成設計方案，并通過展示等形式呈現該項目，從而解決了學生的實際需求，實現了學生的畢業心愿［５］ 。

４．２ 跨學科項目式學習，有效賦能計算思維的培養

隨著技術的不斷發展，新的教學模式和教育形態也在不斷涌現。“點亮畢業季”這個跨學科項目，在開展過程中，重點關注計算思維培養的具體落實［６］ 。計算思維的操作性定義包含提出可解決的問題、邏輯組織和分析問題、通過抽象的方式表征數據、實施并優化最有效的解決方案、通過有序的步驟支持自動化的解決方案、概括問題解決的過程并遷移應用６ 個問題解決過程。而這６ 個過程分別在項目的６ 個階段逐步滲透，并在具體的實踐探究中，有針對性地進行培養。學生從項目需求分析到項目作品設計，從材料收集整理到畢業作品搭建，從撰寫程序腳本到畢業作品的評價展示，學生都能體會到作為一名研究者的樂趣。

此外，在項目開展的全過程，學生的多種情感相互交織，在各個階段都會遇到不同的困難，尤其面對開放性的問題，需要與團隊成員進行溝通與合作后，才能完成“點亮畢業季”這個項目的制作與表達，其中少不了學生的堅持和處理問題的能力。而這也正是本研究中有關計算思維情感定義的體現。跨學科項目式學習有效助力了計算思維的培養。

參考文獻：

［１］ 劉育東．國外項目學習的歷史沿革及發展趨勢［Ｊ］．教育理論與實踐，２０１９，３９（１９）：６０?６４．

［２］ 鄭旭蓮．高中化學項目式學習的案例設計與實踐研究［Ｄ］．南京：南京師范大學，２０２１．

［３］ 田夢園．學科融合視域下ＰＢＬ 在高中地理教學中的應用［Ｊ］．西部素質教育，２０２２，８（８）：１８２?１８５．

［４］ 尹以晴，李寧宇，柳晨晨，等．人工智能時代計算思維培養的七種教學策略［Ｊ］．中小學數字化教學，２０２１（４）：２３?２７．

［５］ 郝連明，綦春霞，李俐穎．項目學習對學習興趣和自我效能感的影響［Ｊ］．教學與管理，２０１８（２４）：３２?３４．

［６］ 李幸，張屹，黃靜，等．基于設計的ＳＴＥＭ＋Ｃ 教學對小學生計算思維的影響研究［Ｊ］．中國電化教育，２０１９（１１）：１０４?１１２．

作者簡介：

趙林林（１９８３—），碩士，研究方向：信息科技教育教學。