通過項目式教學提高學生計算思維水平

林佳

〔摘? ? 要〕? 隨著科技的迅猛發展，計算思維將成為未來公民的必備素養之一。項目式教學強調創造真實的情境，關注學生的學習過程，注重引導學生的思維，鼓勵學生通過自主探索和實踐，提高問題解決、協作和創新能力。本文以五年級“算法初步——餐廳小助手”項目設計為例，以培養計算思維為目標，探究基于本案例研究的項目式教學策略。

〔關鍵詞〕? 項目式教學；計算思維；算法

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 07? ? 010-012

2022年版《義務教育信息科技課程標準》指出，本學科的課程設置以培養學生的核心素養為出發點。而計算思維，作為信息科技的四個核心素養之一，在培養學生綜合能力方面發揮了舉足輕重的作用。計算思維是指個體運用計算機科學領域的思想方法，在問題解決過程中涉及的抽象、分解、建模、算法設計等思維活動。

然而，從當前小學信息科技一線教學實踐來看，在傳統的教學模式下，學生主要跟隨教師的演示操作，通過編程技能提升思維，并不能將前后所學的知識系統地串聯起來。隨著課程難度的增加，他們的學習熱情以及對優化解決方案的需求逐步降低。長此以往，對學生計算思維的培養非常不利。

為此，筆者開展了相關主題的課題研究，希望通過項目式教學，為本學科一線教師的課堂教學提供科學有效的策略。

一、項目式教學對提高學生計算思維水平的意義

（一）提高計算思維水平在信息科技教學中的重要性

周以真教授提出，計算思維是運用計算科學的基本概念進行問題求解，確保解決方案的表征形式可被信息處理代理有效執行。作為一種重要的思維方式，計算思維側重解決問題、構建系統以及理解人類行為，它通過將信息抽象化和自動化來進行表達和處理。培養學生的計算思維，就是讓學生以計算機的方式對問題進行思考和處理，從而增強他們的邏輯分析和問題解決能力。具備該思維的學生，可以更有效地吸收和掌握各學科的知識，提升學習效率，也是培養學生核心素養的關鍵。

（二）項目式教學對提高計算思維水平的作用

在項目式教學中，學生是主體，學生在教師的指導下自主探索、開發設計方案、調查研究、探索實踐、學習新知。該模式對小學生計算思維的影響主要體現在以下幾個方面。

1.在真實情境中提升問題解決能力

在解決問題的過程中所產生和發展起來的計算思維，與問題解決不可分割，主要涉及問題分解、模式識別、抽象思維和算法設計等解決問題的能力。而項目式教學模式以解決問題為核心，能有效地反映學習的真實性，提高學生對信息問題的敏感性和解決問題時的思維能力。通過項目式教學，學生學會將抽象的計算思維形象化并應用于實際的問題情境。

2.在項目式教學中增強積極性和自學能力

項目式教學強調學生的主動參與和探究，而且項目情境通常來源于真實生活，能有效調動學生的學習熱情，促進他們主動參與到項目實踐中。同時，通過實踐，學生有機會親手創造出自己的作品。這種成功的體驗還可以進一步增強他們學習信息科技的主動性和自學能力。

3.在項目實踐中培養團隊協作精神

項目式教學鼓勵學生自主學習和探索，根據自己的想法和需求設計和實施項目，而且項目通常需要學生和其他同學一起合作完成。為完成項目，學生要在項目實踐的過程中學習與其他同學合作，在產生矛盾時，學會協調和解決人際關系問題。這對于培養他們的計算思維、創新思維和團隊協作精神都有很大的幫助。

二、在“算法初步”項目式教學中提高學生計算思維水平

基于對項目式教學模式的文獻學習及理論研究，筆者構建了培養小學生核心素養的項目式教學框架（如下圖），同樣也適用于培養核心素養之一的計算思維。同時，通過實踐課題組設計“算法初步——餐廳小助手”項目式教學案例，探究以培養計算思維為目標的項目式教學策略的可行性。

（一）創設真實情境，點燃學習激情

無論學生處于教育的哪一個階段，只有在面對與生活有關的真實問題時，他們才真正渴望去探究和解決該問題。因此，選取一個與現實生活息息相關的項目主題，可以有效地激發學生學習的興趣和熱情。教師選擇項目的時候，應當以培養學生核心素養為宗旨，圍繞課標的學段目標，選取與學生真實生活密切相關、與其學習能力水平匹配的項目主題。以“算法初步——餐廳小助手”這一項目教學為例，教師通過展示朋友餐廳的視頻，創設一個真實的問題情境：教師的朋友開了一家餐廳，但由于缺乏專業的財務知識，計算每月的餐廳營業額對他而言一直是個令人頭疼的問題。因此，他向教師求助，希望學生能借助信息科技的力量幫助他解決問題。基于以上真實情境，教師激發學生開展頭腦風暴，完成項目手冊的第一項任務——選擇合適的工具進行餐廳一星期營業額的計算。學生圍繞問題情境，開展小組討論，選擇適合自己的工具進行計算和計時。本環節結束后，教師發放餐廳小助手程序至學生機，體驗用程序計算營業額。通過比較各種計算方法，學生感受到使用程序計算營業額的精確、便捷和高效之處。

（二）學會化繁為簡，分解問題步驟

對于較復雜的項目，教師可以引導學生本著“化繁為簡”的思想，先從簡單的案例下手，從中探索出一定的規律，接著再用該規律解決更復雜的問題。教師還可以引導學生將一個復雜的大問題分解成幾個子問題，在解決一個又一個子問題的過程中逐漸完成項目任務。子問題既要連貫又要層層遞進，富有挑戰性，以激起學生探究的興趣，促進整個項目教學過程的順利開展，也讓學生體驗了算法中的步驟分解。小學生在進行算法學習時，主要用自然語言和流程圖兩種方式對算法進行描述。此外，他們也可以通過生活中真實的例子了解算法的特性和效率，然后使用編程驗證來確定特定任務的執行過程。

本案例中，教師用數學中的“植樹問題”引導學生理解“化繁為簡”的數學理念，引導學生對復雜的問題進行簡化：可以先在程序中添加一天的營業額以求出“總數”，接著再擴展該程序，根據用戶需求，添加所需天數的營業額，計算“總數”。

（三）指導學生分組，明確任務分工

確定項目以后，教師遵循組間同質性及組內異質性的原則指導分組，每組還需要確定一名組長，以帶領小組合作順利開展。教師要引導組長根據項目需求和每個組員的特長和性格特點，為其合理分配任務，讓每個組員都能夠充分發揮自己的長處，并在協同合作中互補不足，共同成長。

（四）及時支持幫助，引領合作探究

在項目實施過程中，教師需要密切關注學生的學習動態以及在學習過程中遇到的困難，以便及時為他們的項目學習提供必要的幫助和技術支持。而學生在進行團隊合作探究時，不僅要明確自己的角色和任務，積極參與，共享資源，提高解決問題的效率，還需要學會尊重他人，接納不同的意見，并通過協商找出最優的解決方案。

例如，學生在完成程序體驗后，教師要引導學生對該過程展開小組討論，將該算法用自然語言描述，記錄在項目手冊中，并請其中一個小組上臺講解。接著，教師采用層層遞進的策略，引導學生將自然語言轉換成流程圖。教師先向學生呈現常見的流程圖符號及其對應的文字意義，讓學生初步了解流程圖，接著呈現與自然語言對應的流程圖示例，并引導學生再次分組合作，繪制與剛才記錄的自然語言相對應的流程圖。該環節為學生提供了充裕的時間，讓學生進行充分思考和討論，通過小組合作自主探究完成。教師作為引導者和支持者在旁觀察，密切關注學生在活動中的表現，確保項目教學有效開展。本環節結束后，絕大部分學生都能夠體會算法的特征，利用程序需求，準確畫出流程圖。通過將兩種描述方式進行比對，學生能夠得出結論：用流程圖描述算法更加直觀、高效。

（五）作品展示共交流，多元評價促提升

項目作品的展示交流，不僅是對學生理解和掌握項目的檢驗，更能讓學生學會有條不紊地闡述他們的學習過程。展示可以在全班進行，也可以是小組間的交流，讓學生互相學習和借鑒。在展示的過程中，所有學生再次進行頭腦風暴，在質疑的同時，不斷糾錯調試。

項目式教學評價應注重多元化。為防止學生毫無目標地評價，教師應事先設計項目的評價指標，如完成度、創新性、團隊合作、解決問題能力等，以便對學生的項目學習過程和結果進行公正客觀評價。例如，進行團隊合作評價時，看組員間交流的順暢度，以及分工合作的有效性。這樣既可以保證評價的實時性，又能讓學生從多角度了解自身的學習情況。此外，根據評價結果，教師可以有的放矢地對現行教學策略做出及時調整和優化，學生也可以明確自己的長處和短處，從而自我完善。

項目完成后，教師和學生一起總結，反思解決問題的過程，也可以讓每個小組寫一篇反思報告，記錄自己在項目中的角色、所取得的成效以及需要改進的地方。這樣可以幫助他們更好地回顧自己的學習過程，也可以為以后的項目教學提供參考。此外，學生還可以在教師的指導下進行項目作品的迭代優化，再利用再創造，提升計算思維。

項目作品的展示和評價是一個需要師生共同參與的動態過程，旨在通過多元化的評價方式全面了解和評估學生的學習情況，促進教學效果的提升。

三、結語

通過實踐研究，筆者發現，項目式教學不僅能鼓勵教師進行教學方法的創新和實踐，還可以顯著提升學生的計算思維水平。同時，這種教學模式也能增強學生的學習熱情和自信心，從而推動教學質量的提升。在未來的教育教學實踐中，教師應不斷拓展教學思路，關注學生的需求和發展，嘗試不同的教學方式，提高教學效果，以滿足學生的個性化需求，實現核心素養的培養。筆者也將在之后的小學信息科技課程教學中，實施和推廣以培養計算思維為目標的項目式教學模式。

【本文系福建省教育科學“十四五”規劃2022年度課題“基于核心素養的小學信息科技項目式教學模式探究”的研究成果，立項編號：FJJKZX22-337】

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.義務教育信息科技課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2022.

[2]蔡曉宇.項目式學習驅動下小學信息技術計算思維的培養[J].新課程導學，2023（5）：59-62.