項目學習在高中信息技術教學中培養學生計算思維的實踐研究

張海霞 陳新平

（岷縣第二中學 甘肅 岷縣 748400）

計算思維是指對素質進行分析、推理、判斷的能力，包括數理邏輯、空間想象力、抽象思考等方面的內容，是現代社會建設過程必不可少的一部分，對學生未來職業發展而言，具有十分重要的意義。而作為高中教育體系的重要組成部分，信息技術學科的可操作性和實踐性較強，在教學過程中利用項目學習教學方式，通過讓學生學習信息技術知識以及使用相關軟件工具，可以更好培養學生的信息意識和計算思維。

1.項目學習的相關內涵

1.1 項目學習的基本概念

項目學習是一種以實際問題為切入點，通過開展一系列活動和任務來提高學生認知能力和解決問題能力的一種教育方式，強調學生自主性、合作性和創造性的發展，能夠激發學生的興趣和主動探究精神，促進其全面發展[1]。項目學習的核心是解決一個具體問題或完成一項特定任務，在這個過程中，學生需要運用多種知識和技能進行分析、設計、實施和評估等一系列操作，同時，還需要與他人協作，并接受反饋意見，以便不斷完善自己的學習成果。項目學習的目標在于幫助學生建立一種系統化的思考模式和解決問題的方法論體系，這種方法論體系不僅可以用于具體問題的解決，還可以用于學生未來的學習和發展中。在高中信息技術課堂中，項目學習是一個非常重要的概念，對提高學生邏輯推理能力、分析判斷能力、解決問題能力和團隊協作精神等具有十分重要的意義。

1.2 項目學習的基本原則

項目學習是一種以實際問題為切入點，通過開展一系列任務和活動來提高學生解決問題能力的一種教育方法，其基本原則包括以下幾點：1、注重實踐性，項目學習強調對知識的實際應用，而不是單純的理論學習，教師需要引導學生從實際出發，解決一些具有挑戰性的問題；2、重視團隊合作，開展項目學習活動需要學生集體參與、共同協作，才能更好完成學習任務，教師應該鼓勵學生之間的交流與溝通；3、過程與結果相結合，項目學習不僅關注最終的學習結果，更要關注學習過程中的學生成長和發展；4、注重反饋與反思，項目學習的過程中需要不斷地反思和反饋，以便更好改進和完善自己的工作；5、創新性和創造力，項目學習需要學生們具備一定的創新性和創造力，能夠獨立思考并提出新的解決方案；6、注重跨學科整合，項目學習需要設計多個學科的知識，教師需要幫助學生們理解各個學科之間的關系以及如何將其融合在一起[2]。

2.項目學習在高中信息技術教學中培養學生計算思維的有效途徑

本文根據人教版/中圖版高中信息技術人教（2019）必修1《數據與計算》第二章“算法與程序實現”的內容，結合學生實際學情和能力水平，進行“編程控燈利出行”項目的設計與實施，并提出以下幾點教學策略，以更好培養學生的計算思維。

2.1 結合生活情境，精心設計項目

一個寬松、和諧的學習情境，能夠充分調動學生的學習熱情，讓學生積極主動的參與到項目學習活動中去，從而充分發揮項目學習的實用性和可操作性。高中信息技術教師在進行項目設計時，首先應該明確項目的目標與意義，并將實際生活中的應用場景作為出發點來制定具體的項目內容，從而更好激發學生學習熱情和創造力，讓學生更加直觀地理解所學知識的本質與應用價值。與此同時，教師還應該注重項目學習過程中的互動性與協作性，通過師生、生生之間的良性互動，為學生構建民主、平等的師生關系，讓學生在輕松愉快的交流氛圍中更好完成項目任務，并進一步鍛煉學生的溝通技巧和協調能力。

在“編程控燈利出行”項目的學習中，教師可以利用“我們每天上學和放學時都會經過紅綠燈路口，這些路口的交通狀況如何？交警在執行任務時，會采取哪些措施來管理道路交通？人工指揮和信號燈控制各具特色，它們在哪些方面有所不同？”等問題，將生活場景再現，讓學生深入了解計算機技術解決問題的優勢：交通信號控制系統可以通過編寫程序控制紅綠燈的時間變化，有效地提升交通管理的效率等，從而引出項目主題：編程控燈利出行，為后續“用計算機解決問題”課程的學習做好鋪墊。

2.2 合理設計任務，突顯計算思維

任務設計作為項目學習教學方式的關鍵，其合理度與項目學習活動開展的效果與質量息息相關。因此，高中信息技術教師應該結合信息技術教學和項目學習的特點，為學生設計數量適宜、可操作性強的學習項目，并根據學生技術知識掌握和學習能力水平的差異，對項目進行分層設計，如必選任務、進階任務、挑戰任務等，確保每個學生都能參與到項目學習活動中去，學有所得，從而更好促進全體學生的整體進步，提高信息技術課堂教學效率與質量[3]。

“編程控燈利出行”項目學習旨在讓學生利用編程等信息技術，控制交通信號燈，并模擬“自助式人行過街紅綠燈”的效果，從而體現交通管理的智能化和人性化，營造更加安全、高效的交通環境。教師在進行該項目任務設置時，可以根據學生的能力水平進行分層分類實施：（1）必選任務，每位學生都需要通過“sitemaps”模塊來完成“自助式人行過街紅綠燈”的編程模擬任務；（2）進階型任務，部分學生可以在完成必選任務的基礎上，對學習項目進行進一步拓展，如增加信號燈閃爍警示功能等；（3）挑戰任務，學有余力的學生可以對項目程序進行“物化”，并利用開源硬件等設備進行創客體驗，將項目應用到現實生活中，通過評估應用效果不斷完善和優化項目。

2.3 積極開展項目，注重合作探究

在開展項目學習的過程中，教師應該時刻遵循“以生為本”的教育理念，注重課堂學習過程中學生主觀能動性的發揮，并充分考慮學生的實際學情與學習需求，鼓勵學生積極參與的各種類型的項目中去，有意識地引導學生主動思考、自主實踐探究，在更好鍛煉學生邏輯思維能力的同時，培養學生的團隊合作精神與協作能力。首先，教師應該為學生們提供一個良好的學習環境，包括設置合適的教室空間、配備必要的設備和資源等等。同時，教師也需要注意到每個學生的特點和需求，以便更好地指導他們完成任務。其次，教師應該鼓勵學生自主探索和創新，讓學生通過觀察、實驗、調查等多種方式獲取相關數據，并嘗試不同的方法去解決問題，從而有效激發學生的創造力和想象力，培養學生的獨立性和自信心。最后，教師還應該重視學生之間的合作探究。在小組或班組中，學生之間可以相互交流想法、分享經驗和知識，從而共同解決難題。此外，教師也可以組織一些集體活動或競賽來促進學生之間的合作精神和競爭意識的發展。

“編程控燈利出行”的項目活動應該鼓勵學生們通過合作研究和互助的方式來解決問題，以提高學生學習效率和學習成果。鑒于生活情境中的復雜性和真實性，為充分發揮項目的實際價值，在項目活動開展前，教師可以學生以小組為單位，進行全面的實地調研，包括對學校或居住地周邊道路的狀況進行調查，研究可能存在的改進問題，并且安裝Python 語言開發環境，以確保項目的順利實施。學生在小組合作中，通過分析問題、設計方案、描述算法、編程調試和完善效果等，可以有效地實施項目，從而達到解決問題的目的。

2.4 成果展示交流，開展多元評價

在項目學習過程中，教師應該采取多種措施來激發學生的學習興趣，并在項目完成后給予充分的評估。其中，成果展示和多元化的評價是非常重要的手段之一。通過成果展示，可以使學生工作及學習過程可視化、具體化，使學生更好感受完成任務的滿足感。在進行成果展示時，學生可以通過小組討論、課堂答辯、個人匯報等多種形式，與他人分享他們的學習成果和經驗，并通過其他學生的提問、反饋以及建議，進行梳理、歸納、提升等一系列“頭腦風暴”活動，使學生知識達到內化，進一步鞏固學生知識理解與掌握的程度的同時，發展學生的語言表達及邏輯思維能力。教師應該充分發揮自身引導者的作用，在學生成果展示及討論交流的過程中，及時給予相關理論指導和建議，鼓勵學生從多個角度、多個方面對展示和闡述自身學習成果，并采用不同的評價標準來衡量他們對知識的理解程度和應用能力。同時，高中信息技術教師還應該注重教學評價對學生學習和發展的重要作用，通過學生自評、小組互評、教師評價等多種形式，將過程性評價和診斷性評價相結合，全面地了解和掌握學生學習過程及知識水平、綜合素質發展狀況，對學生的學習態度、學習行為等進行綜合評估，有效發展學生的計算思維水平，為學生未來的學習和發展奠定基石。教師還可以采取問卷調查法對學生項目完成成果進行綜合評估，如在“編程控燈利出行”項目完成后，教師可以讓學生根據項目完成實際填寫相關調查表，通過“在編程過程中遇到哪些困難？你是如何解決這些困難的？如何理解程序設計？是否喜歡程序設計？為什么？”等問題，并根據學生填寫情況，結合學生學習表現和行為，形成過程性評價表，從而更好了解學生學習情況，并為他們提供更好的指導和支持。

結束語

“編程控燈利出行”項目可以作為本文研究的主要參考，為活動設計和實施具有一定的指導意義。在實際教學中，高中信息技術教師應該鼓勵學生根據日常生活和學習中的實際問題，設計出具有針對性的項目，使學生能夠從真實情境中獲取知識，并運用計算機技術來解決這些問題，進而培養與發展學生發現問題、分析問題、解決問題的能力，提升學生綜合素質與計算思維，促進學生的全面、健康發展。