基于計算思維的項目式學習在初中VB編程課堂中的實踐

王蘇娜

【摘要】本文從基于計算思維的項目式學習融入初中VB編程課堂的意義出發，探究基于計算思維的項目式學習模式，即“一個中心，五個要素”，設計基于計算思維的項目式學習流程，并以《程序中的判斷：新冠居家監測小助手》一課為例進行介紹，呈現教學過程，總結教學效果、教學經驗與意義。

【關鍵詞】計算思維? 項目式學習? 初中VB編程

【中圖分類號】G633.67 ? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2024）02-0133-03

一、基于計算思維的項目式學習融入初中VB編程課堂的意義

1.聚焦計算思維能力，落實學科核心素養

近年來，世界各國都非常重視對學生計算思維能力的培養，我國也有越來越多的專家學者開始研究如何將計算思維有效整合到義務教育中。2022年3月25日，教育部印發了《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱《新課標》），在其“課程目標”部分就明確指出：“信息科技課程要培養的核心素養，主要包括信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任。其中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。”對學生而言，掌握計算思維不僅有助于激發學科創新思維、提升知識遷移能力，幫助他們解決在數字時代所面臨的各種問題，還有助于培養問題解決能力、提升數字素養與技能，幫助他們更好地適應數字時代的學習與生活。由此可見，計算思維融入課堂已經成為義務教育改革與發展的必然趨勢，同時也是提高信息科技學科教育教學質量的重要舉措。

信息科技學科強調計算思維的培養，但計算思維始終與學科其他核心素養密不可分。根據《新課標》中對核心素養內涵的描述可知，信息意識、數字化學習與創新以及信息社會責任無法直接培養，需要依托特定學科活動來開展，而計算思維可以在問題解決的活動中進行培養。因此，以計算思維為主線進行信息科技學科核心素養的培養，可以使核心素養的落地具有更好的操作性。

2.立足項目式學習，夯實新課標理念

《新課標》在“課程理念”部分，明確提出了“以真實問題或項目驅動，引導學生經歷原理運用過程、計算思維過程和數字化工具應用過程，建構知識，提升問題解決能力。”由此可知，計算思維的培養可以依托真實的問題解決過程，并且其最終目標是為了問題的解決。因此，筆者認為信息科技學科的教學可以抓住“問題解決”這一核心要點，即“將問題分解成大小不同的部分，并逐一處理解決，最終進行歸納總結，以解決整體問題”。而就“問題解決”這一核心要點來看，項目式學習與《新課標》提出的“課程理念”具有較高的契合度。北師大學者楊明全副教授將其定義為：項目式學習是一種建構性的教與學方式，教師將學生的學習任務項目化，指導學生基于真實情境而提出問題，并利用相關知識與信息資料開展研究、設計和實踐操作，最終解決問題并展示和分析項目成果。因此，筆者認為可以利用這種“契合度”，將“項目式學習”和“計算思維培養”結合在一起，合理地設計課堂，一個作為教學模式，一個作為課堂目標，讓計算思維的培養過程更好地貼近孩子們的學習需求，從而夯實《新課標》中提出的“課程理念”。

二、基于計算思維的項目式學習模式探究

本文以美國巴克教育研究所提出的項目式學習“七要素”為參考，以蘇科版初中信息技術八年級第四章《算法與程序設計》為具體教學內容，進行基于計算思維的項目式學習模式探究，即“一個中心，五個要素”。所謂“一個中心”就是以計算思維為中心目標，“五個要素”包括情境真實、問題驅動、學生主體、產品導向和評價多元。

要素一：情境真實。在科技日益發達的今天，如何引導學生利用知識服務生活，提高生活質量和工作效率，成了我們關注的要點。因此，在項目式學習中，教師應該以真實情境作為突破口，引導學生從中提煉出一個具有挑戰性的驅動問題進行探究，這樣不僅可以讓學生更直觀地感受到如何運用知識解決問題，使得學習更加有意義，還可以讓學生切身感受到真實問題的解決價值，培養數字時代的計算思維。

要素二：問題驅動。項目式學習是基于真實情境的實踐活動，這意味著要從一個真實問題出發開始相關的學習，這個問題將貫穿學習始終。問題驅動能夠提高學生學習的主動性和參與度，從而激發學生的學習興趣，喚起學生的求知欲。由此可知，項目式學習不是任務驅動，而是問題驅動，它將帶領學生根據真實情境先發掘一個核心問題，而后在探究過程中發現這個核心問題還可以劃分成許多子問題，然后學生以核心問題為目標，圍繞一系列子問題，規劃學習內容，尋求解決方案。

要素三：學生主體。《新課標》指出，要“凸顯學生主體地位，關注學生個性化、多樣化的學習和發展需求，著力發展學生核心素養”。因此，整個項目式學習應該圍繞學生展開，從學生視角出發，以學生探究為主。在選擇項目主題環節，教師要做的是創設貼近學生生活的真實情境，至于研究什么主題應由學生自己選擇。在制定項目計劃環節，應由學生自己去發掘項目中需要解決的問題、規劃完成項目的具體方案，當學生的方案初具雛形時，教師可以適當引導學生相互交流、完善方案。在開展項目研究環節，應由學生自主探究并積極利用相關知識解決問題、完成項目，由此發現知識的本質并建構新的意義。

要素四：產品導向。編程是一門極具創新的學科，它能夠以一種非常有意思的方式為人們帶來制作應用程序的樂趣和激勵。因此，筆者提出“產品導向”要素，即做出一個作品出來，為問題解決提供支持。設計產品需要學生經歷以下幾步：第一步，了解用戶需求，明確用戶使用產品的目的和期望。第二步，規劃設計方案，明確產品的功能和特性，并將功能和特性轉換成面向用戶的界面和體驗。第三步，編程制作產品，本文選擇的是Visual Basic（簡稱VB）語言，學生可以使用其工具箱中的各種控件來“積木式”搭建應用程序的各種界面，是編程初學者的較好選擇。第四步，用戶反饋和更新，根據用戶反饋的意見，針對性地進行產品的調整和優化。但值得注意的是，項目式學習的作品不是越復雜越好，越多越好，而是要保持問題和產品的一致性。

要素五：評價多元。《新課標》在“課程理念”部分提到“堅持過程性評價與終結性評價相結合，加強學習結果的評估和應用，服務教育教學質量管理”。項目式學習中的評價方式也可以與《新課標》的評價要求相契合。如設計《項目活動過程評價表》，對學生的學習進度進行過程性評價，以便學生對整個項目化學習過程中涉及到的學習態度、參與程度、內容掌握、能力和認知發展等方面有恰當的自我認識。再如設計《項目作品評價表》和《小組項目展示評價表》，對作品成果本身和作品展示情況進行終結性評價，以便學生對能力表現、思維過程、情感態度等方面有全面反饋。

三、基于計算思維的項目式學習案例

筆者在學習劉景福等人提出的項目式學習流程的基礎上，結合上文提出的“一個中心，五個要素”學習模式，設計了基于計算思維的項目式學習流程，具體流程如圖1所示。

下面以《程序中的判斷：新冠居家監測小助手》一課為例，在教學中實踐基于計算思維的項目式學習。

1.融入情境，確定主題

2022年12月7日，新冠疫情防控措施再優化，無癥狀感染者和輕型病例可居家隔離。而本節課的授課時間正是新冠疫情防控政策全面放開之后的一個月，“新冠疫情”情境能夠更加貼近學生生活、聯系社會實際。身為“新冠放開”的體驗者，學生能夠更加身臨“情境”，結合自身生活實際，思考如何制作一個“新冠居家監測小助手”程序，幫助居家人員智能化分析他們的“抗陽”情況。

2.規劃項目，提出問題

一旦明確了主題和目標，接下來就是制定詳細的制作計劃。這個環節就需要學生考慮各個方面的細節，確保制作能夠順利進行。如界面設計，一個優秀的VB程序界面應該具備清晰美觀、直觀易用等特點，同時還需要考慮用戶使用習慣和心理。于是學生考慮到要為程序添加符合當時用戶心理的背景圖片，以減少用戶在使用時的心理困擾。此外，考慮到用戶群體中還有許多中老年人，學生提出在制作按鈕時要盡量保證按鈕簡單直觀、通俗易懂。再如功能實現，在教師的組織、啟發、引導下，通過組內合作、組間交流，學生發現居家人員可能遇到以下三個問題：問題一是如何判斷自己是否需要居家，問題二是什么情況需要轉診治療，問題三是符合什么條件可以結束居家治療。因此，如何在“新冠居家監測小助手”中解決這三個問題是本節課的重點。

3.自主探究，解決問題

發現問題更要解決問題。結合自身的“陽康”經歷，同時參考國務院聯防聯控機制發布的《新冠病毒感染者居家治療指南》，學生得到了上述三個問題的答案：第一個問題，如果出現發熱（體溫高于37.3℃）等癥狀，需要居家隔離。第二個問題，經藥物治療后，如果體溫仍持續3天高于38.5℃，建議轉診治療。第三個問題，如果居家治療人員癥狀明顯好轉或無明顯癥狀，自測抗原陰性并且連續兩次新冠病毒核酸檢測Ct值≥35，可結束居家治療。這三個問題如何在“新冠居家監測小助手”中實現？通過回顧前期知識，學生得出探究步驟：設計算法—繪制流程圖—添加代碼—完善代碼。

問題一的任務為制作“是否需要居家”按鈕。通過繪制出的流程圖可知，涉及到的基本結構為分支結構，而分支結構中的邏輯判斷在VB程序中需要用條件語句來實現，于是引導學生自主學習條件語句的格式，并幫助學生逐步將流程圖轉換成VB語言，培養學生計算思維與邏輯思維。同時，分支結構中的邏輯判斷還涉及到另一個新知關系表達式，因此，學生還可以在問題一中了解VB中常用的關系運算符。

問題二的任務為制作“是否需要轉診”按鈕。通過繪制出的流程圖可知這個程序中有三個條件，教師可以引導學生思考如何設計這三個條件，于是學生通過自主學習了解到還有一種運算符——邏輯運算符。通過第二個任務，學生可以鞏固條件語句的書寫規則，嘗試獨立運用分支結構設計編寫程序解決問題。

問題三的任務為制作“能否結束居家”按鈕。它的關鍵是如何創意表達自測抗原陰性，于是有學生提出需要學習新知字符類型，也有學生提出可以用0和1來簡單表示陰和陽。第三個任務在加深學生理解條件語句的作用，為學生提供創意制作空間的同時，還積極引導學生探究、發現技術背后所蘊含的技術價值和技術思想。

4.制作作品，交流完善

在學習問題解決的相關知識后，學生就可以大膽嘗試制作，在實踐中感悟，在交流中成長。如學生在編寫問題一代碼的過程中，可能會遇到對象Command1選擇錯誤、條件語句中End If漏寫、體溫變量temp使用錯誤等問題。再如編寫問題二的代碼時，可能會遇到邏輯運算符And與前后內容連接錯誤等問題。對此，教師可以密切關注學生的編程過程，及時開展小組交流，適時引導各個組內能夠理解程序的學生分享自己編寫代碼的經驗。

5.評價反思，拓展升華

“新冠居家監測小助手”程序的制作完成并不代表“新冠疫情”問題情境的結束。在“新冠疫情”中，還有哪些問題值得我們去探究，如“新冠居家監測小助手”程序面向的用戶群體是居家隔離治療的人員，那針對社區工作人員是否可以設計一個“社區防疫實時監測小助手”程序，針對醫護人員是否可以設計一個“新冠感染者治療小助手”程序等等。在此環節，教師希望學生能夠通過回顧情境，喚起感受力和想象力，體會計算思維對于數字時代的革命意義，以夢為“碼”，努力踐行新時代的使命與擔當。

四、結語

通過實踐研究發現，基于項目式學習開展VB編程教學是培養學生計算思維的有效方法之一。通過體驗“選擇項目主題—制定項目計劃—開展項目研究—制作項目作品—項目成果交流—項目評價反思”的完整過程，學生了解了項目式學習解決問題的益處，學會了將解決問題的方案遷移運用于解決其他問題，有效提升了數字素養與技能。但是如何更好地將基于計算思維的項目式學習融入初中VB編程課堂，還需要廣大專家和教師的不斷磨合、修改和完善，從而達到更好的效果。

參考文獻：

[1]鄭萍. 基于項目式學習的初中生創造性思維培養研究[D].牡丹江：牡丹江師范學院，2023.

[2]杜曉東.核心素養向導下初中信息技術項目式教學的研究——以Python編程教學為例[J].新課程，2022（41）：66-68.