跨學(xué)科項(xiàng)目式學(xué)習(xí)賦能計(jì)算思維培養(yǎng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

摘 要 在數(shù)字時(shí)代 計(jì)算思維既是基本素養(yǎng) 也是信息科技學(xué)科的核心素養(yǎng) 更是跨學(xué)科項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的一項(xiàng)關(guān)鍵能力 其正逐漸融入教育領(lǐng)域的其他學(xué)科 并對(duì)學(xué)生的生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響 在數(shù)字教育中項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是一種培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的重要教學(xué)方式 開展跨學(xué)科的項(xiàng)目式學(xué)習(xí) 不僅充分調(diào)動(dòng)學(xué)生解決實(shí)際問題的積極性 還有效拓展了學(xué)習(xí)空間 真正為學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展賦能

關(guān)鍵詞 計(jì)算思維 跨學(xué)科 項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

中圖法分類號(hào)G633? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

１ 計(jì)算思維的定義

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

１．１ 操作性定義（強(qiáng)調(diào)具體的操作或?qū)嵺`過程）

為便于在中小學(xué)開展計(jì)算思維培養(yǎng)，２０１５ 年，國際教育技術(shù)協(xié)會(huì)（ ＩＳＴＥ）、計(jì)算機(jī)科學(xué)教師協(xié)會(huì)（ＣＳＴＡ）和來自各教育領(lǐng)域領(lǐng)導(dǎo)人聯(lián)合提出了計(jì)算思維的操作性定義。計(jì)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(shù)據(jù)、實(shí)施并優(yōu)化最有效的解決方案、通過有序的步驟支持自動(dòng)化的解決方案、概括問題解決的過程并遷移應(yīng)用［１］ 。

１．２ 情感定義（強(qiáng)調(diào)態(tài)度與精神）

國際教育技術(shù)協(xié)會(huì)（ＩＳＴＥ）指出，學(xué)生在獲取這些技能的過程中，需要一系列計(jì)算思維的傾向或態(tài)度的支持和強(qiáng)化。這些傾向或態(tài)度包括：（１）處理復(fù)雜性的信心；（２）對(duì)困難問題的堅(jiān)持處理；（３）對(duì)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(biāo)的能力。

２ 計(jì)算思維培養(yǎng)的重要意義

２．１ 計(jì)算思維的培養(yǎng)是當(dāng)前教育的重要任務(wù)

作為一種解決真實(shí)世界復(fù)雜問題的能力，計(jì)算思維是當(dāng)今社會(huì)的核心競(jìng)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(bào)告（基礎(chǔ)教育版）》指出，培養(yǎng)中小學(xué)生的計(jì)算思維是２１ 世紀(jì)一個(gè)重要的課題，也是學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要組成部分，其教育重視程度決定了各國未來創(chuàng)新競(jìng)爭力的水平。同年，相關(guān)部門發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提出了新時(shí)代人工智能發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，該文件指出教育界對(duì)人工智能教學(xué)和編程教育中計(jì)算思維培養(yǎng)的重視，這標(biāo)志著我國計(jì)算思維的培養(yǎng)從高等教育逐步向Ｋ１２ 教育挺進(jìn)。２０２２ 年４ 月，相關(guān)部門頒布了《義務(wù)教育階段信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)》，明確了計(jì)算思維作為學(xué)科核心素養(yǎng)的地位。

２．２ 跨學(xué)科項(xiàng)目式學(xué)習(xí)符合社會(huì)發(fā)展的需要

２０２１ 年７ 月，相關(guān)部門印發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步減輕義務(wù)教育階段學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)和校外培訓(xùn)負(fù)擔(dān)的意見》（簡稱“雙減”政策），要求減少中小學(xué)生課業(yè)壓力，提質(zhì)增效，開展全面素質(zhì)教育。

在現(xiàn)實(shí)生活中，需要應(yīng)用綜合能力解決實(shí)際生活中的復(fù)雜問題也越來越多。跨學(xué)科項(xiàng)目式學(xué)習(xí)將學(xué)科間的知識(shí)巧妙地結(jié)合起來，通過尋求學(xué)科間的深層聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建跨學(xué)科知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，以更全面、廣闊的視角看待世界。拓展解決問題的思路，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科育人理念， 滿足學(xué)生多樣化需求， 從而落實(shí)提質(zhì)增效［３］ 。

２．３ 跨學(xué)科項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是計(jì)算思維的發(fā)展方向

２０１８ 年，國際教育技術(shù)學(xué)會(huì)（ＩＳＴＥ）發(fā)布了《計(jì)算思維能力標(biāo)準(zhǔn)（教育者）》。該文件不僅對(duì)計(jì)算思維教育者的身份和需要具備的能力進(jìn)行了闡述，還強(qiáng)調(diào)了不應(yīng)只在信息科技課程中進(jìn)行計(jì)算思維的培養(yǎng)。提倡利用計(jì)算思維構(gòu)建問題解決的活動(dòng)能力，并將其融入不同學(xué)科的學(xué)習(xí)活動(dòng)中。構(gòu)建基于計(jì)算思維的問題解決架構(gòu)與模式，并在不同學(xué)科間建立聯(lián)系，打破學(xué)科之間的界限，促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，提高問題解決的效率，從而提升核心素養(yǎng)。

３ 跨學(xué)科項(xiàng)目式學(xué)習(xí)賦能計(jì)算思維的具體對(duì)策

本文以“點(diǎn)亮畢業(yè)季”這一項(xiàng)目為實(shí)例，對(duì)跨學(xué)科項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在小學(xué)信息科技教學(xué)中的應(yīng)用加以闡述。“點(diǎn)亮畢業(yè)季”這一跨學(xué)科項(xiàng)目立足于學(xué)生，從小學(xué)六年級(jí)學(xué)生的實(shí)際需求出發(fā)，秉持“以終為始”的項(xiàng)目理念對(duì)其進(jìn)行逐步推進(jìn)。整個(gè)項(xiàng)目依據(jù)計(jì)算思維的操作性定義，分為６ 個(gè)階段。“點(diǎn)亮畢業(yè)季”項(xiàng)目操作流程如圖１ 所示。

３．１ 課標(biāo)分析

２０２２ 年的新版《義務(wù)教育階段信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)》多次強(qiáng)調(diào)推進(jìn)跨學(xué)科主題，倡導(dǎo)真實(shí)性學(xué)習(xí)，即創(chuàng)新教學(xué)方式，以真實(shí)問題或項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷原理應(yīng)用過程、計(jì)算思維過程和數(shù)字化工具應(yīng)用過程，從而建構(gòu)知識(shí)，提高問題解決的能力［４］ 。注重創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，引入多元化數(shù)字資源，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度，凸顯學(xué)生的主體性。可以看出，跨學(xué)科項(xiàng)目式的學(xué)習(xí)與新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求相一致，而“點(diǎn)亮畢業(yè)季”這一主題項(xiàng)目正是基于畢業(yè)班學(xué)生的真實(shí)需求，在其迫切期望下開展的。__

３．２ 項(xiàng)目主題

（１）學(xué)情分析。六年的小學(xué)生活即將畫上圓滿的句號(hào)，在這個(gè)特殊的日子里，部分學(xué)生拿出留言本撰寫畢業(yè)留言，拍攝畢業(yè)合影，贈(zèng)送畢業(yè)禮物等，甚至還有人在課堂上“偷偷地”實(shí)施自己的畢業(yè)計(jì)劃。因此，教師決定引導(dǎo)學(xué)生共同思考：希望表達(dá)自己怎樣的畢業(yè)感受？ 希望用怎樣的方式來表達(dá)？ 結(jié)合所學(xué)知識(shí)，如何設(shè)計(jì)并制作心儀的畢業(yè)作品來表達(dá)這份情感？是否滿意項(xiàng)目作品的制作，以及整個(gè)項(xiàng)目的開展？

（２）項(xiàng)目主題。基于小學(xué)六年級(jí)學(xué)生畢業(yè)季的實(shí)際情境，以跨學(xué)科項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的方式進(jìn)行開展，內(nèi)化多學(xué)科統(tǒng)整的概念，為學(xué)生搭建設(shè)計(jì)交流、作品制作、作品展示，以及情感表達(dá)等平臺(tái)，皆在為學(xué)生營造一個(gè)難忘的畢業(yè)季。

３．３ 項(xiàng)目目標(biāo)

（１）課程知識(shí)目標(biāo)。

語文層面：學(xué)習(xí)如何向他人表達(dá)感恩，探究、習(xí)得合理的情感表達(dá)方式。美術(shù)層面：完成一個(gè)能表達(dá)內(nèi)心情感（感謝、感激、祝愿……） 的作品設(shè)計(jì)圖，使畢業(yè)設(shè)計(jì)更具表現(xiàn)力。

工程層面：通過動(dòng)手搭建畢業(yè)設(shè)計(jì)，創(chuàng)意物化一份能表達(dá)自己內(nèi)心情感的畢業(yè)作品，提升學(xué)生工程搭建的能力。信息科技層面：感受“技思融合”的項(xiàng)目理念，利用ｍＢｌｏｃｋ 平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)及編寫表達(dá)情感的作品及程序。

（ ２）５Ｃ 關(guān)鍵核心素養(yǎng)或能力。

溝通素養(yǎng)：畢業(yè)之際，學(xué)生之間學(xué)會(huì)傾聽和理解彼此的畢業(yè)想法，從而有效地表達(dá)師生間及學(xué)生與學(xué)生間的內(nèi)心情感。

合作素養(yǎng)：在小組的思維碰撞以及探究、合作中，內(nèi)化小組合力，提升實(shí)際問題的解決能力。

審辯思辨素養(yǎng)：在畢業(yè)作品設(shè)計(jì)、制作乃至程序支持的過程中，通過反復(fù)驗(yàn)證、調(diào)試，從而合理表達(dá)自己的設(shè)計(jì)想法。

創(chuàng)造素養(yǎng)：創(chuàng)意物化一個(gè)表達(dá)內(nèi)心情感的畢業(yè)設(shè)計(jì)作品。

３．４ 項(xiàng)目活動(dòng)設(shè)計(jì)

項(xiàng)目活動(dòng)設(shè)計(jì)如表１ 所列。

４ 案例總結(jié)與反思

４．１ 跨學(xué)科項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，表達(dá)了學(xué)生的生活實(shí)際和情感需求

“點(diǎn)亮畢業(yè)季”這個(gè)項(xiàng)目是基于六年級(jí)學(xué)生的生活實(shí)際和真實(shí)情感而開展的。教學(xué)對(duì)象是即將畢業(yè)并對(duì)母校生活、教師教導(dǎo)、學(xué)生情誼都有著復(fù)雜而真摯情感的六年級(jí)學(xué)生。通過與學(xué)生交流，對(duì)學(xué)生的問題和需求有了充分了解，最后共同確定了“點(diǎn)亮畢業(yè)季”這個(gè)跨學(xué)科項(xiàng)目。滿懷激情與期待，教師與學(xué)生共同經(jīng)歷了項(xiàng)目的全過程。在項(xiàng)目開展過程中，學(xué)生按照“點(diǎn)亮畢業(yè)季”的項(xiàng)目主題，進(jìn)行選擇、設(shè)計(jì)、搭建等，集多個(gè)學(xué)科于一體，完成設(shè)計(jì)方案，并通過展示等形式呈現(xiàn)該項(xiàng)目，從而解決了學(xué)生的實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生的畢業(yè)心愿［５］ 。

４．２ 跨學(xué)科項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，有效賦能計(jì)算思維的培養(yǎng)

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，新的教學(xué)模式和教育形態(tài)也在不斷涌現(xiàn)。“點(diǎn)亮畢業(yè)季”這個(gè)跨學(xué)科項(xiàng)目，在開展過程中，重點(diǎn)關(guān)注計(jì)算思維培養(yǎng)的具體落實(shí)［６］ 。計(jì)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(shù)據(jù)、實(shí)施并優(yōu)化最有效的解決方案、通過有序的步驟支持自動(dòng)化的解決方案、概括問題解決的過程并遷移應(yīng)用６ 個(gè)問題解決過程。而這６ 個(gè)過程分別在項(xiàng)目的６ 個(gè)階段逐步滲透，并在具體的實(shí)踐探究中，有針對(duì)性地進(jìn)行培養(yǎng)。學(xué)生從項(xiàng)目需求分析到項(xiàng)目作品設(shè)計(jì)，從材料收集整理到畢業(yè)作品搭建，從撰寫程序腳本到畢業(yè)作品的評(píng)價(jià)展示，學(xué)生都能體會(huì)到作為一名研究者的樂趣。

此外，在項(xiàng)目開展的全過程，學(xué)生的多種情感相互交織，在各個(gè)階段都會(huì)遇到不同的困難，尤其面對(duì)開放性的問題，需要與團(tuán)隊(duì)成員進(jìn)行溝通與合作后，才能完成“點(diǎn)亮畢業(yè)季”這個(gè)項(xiàng)目的制作與表達(dá)，其中少不了學(xué)生的堅(jiān)持和處理問題的能力。而這也正是本研究中有關(guān)計(jì)算思維情感定義的體現(xiàn)。跨學(xué)科項(xiàng)目式學(xué)習(xí)有效助力了計(jì)算思維的培養(yǎng)。

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作者簡介：

趙林林（１９８３—），碩士，研究方向：信息科技教育教學(xué)。