開啟跨學科“密碼”，激發計算思維潛能

宋明潔

摘要：跨學科學習作為一種綜合應用多學科知識解決真實問題的學習模式，是面向素養本位課程改革的新探索。如何通過跨學科主題學習活動設計凸顯信息科技課程的跨學科屬性，促進課程核心素養培養，成為教師關注的重點。本文通過梳理相關文獻，基于《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》，以建構主義理論和兒童認知發展階段理論為理論基礎，提出了基于跨學科主題學習活動培養小學生計算思維與促進小學生編程能力提升的教學策略。

關鍵詞：跨學科主題學習活動；計算思維；教學策略

中圖分類號：G434 ?文獻標識碼：A ?論文編號：1674-2117（2024）11-0009-03

引言

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》將計算思維列為信息科技學科核心素養之一，因此，培養學生計算思維成為當前中小學信息科技教學的關注重點，也是教學的重難點。而跨學科學習作為一種綜合應用多學科知識解決真實問題的學習模式，打破了學科之間的壁壘，建立起多個學科之間有意義、有價值的聯系。跨學科學習不是同一主題下不同學科教學活動的簡單疊加，而是在問題解決過程中綜合運用各學科的知識概念、思維模式和探究技能，注重各學科之間的協同作用。

那么，如何通過跨學科主題學習活動設計凸顯信息科技課程的跨學科屬性，促進計算思維培養呢？筆者認為，信息科技跨學科主題學習活動需要圍繞與學生生活、學習經驗相關的數字化場景問題，構建真實的學習主題和學習情境，明確由大概念統領的學習目標，以問題鏈的形式組織學習任務，設計與學習任務關聯的表現性學習評價。

另外，為了推進信息科技課程跨學科學習的有效實施，教師既需要改變“學科本位”的思維定式，也需要變革傳統教學中以技術訓練為主的教學邏輯，具體而言，就是要依托教師群體形成跨學科思考的教學理念，落實以學生為中心的教學模式，建立跨學科共同體和技術賦能的支持保障體系。

跨學科主題學習活動促進學生計算思維能力提升的策略

筆者認為，從促進學生計算思維能力提升角度進行跨學科教學設計，促進學生信息素養落地開花，是行之有效的策略之一。同時，從促進學生編程能力提升的專項訓練出發，以跨學科活動提高學生分析問題的能力，從而提高發現并解決問題的能力，可進一步促進學生計算思維能力的提升。

1.以主題活動為載體，促進學生計算思維能力的發展

主題活動是學生知識技能學習與生活實踐應用相結合的一種學習組織方式。在活動過程中，學生通過問題分析、方案設計、實踐應用及迭代完善等步驟的深度參與，理解和應用學科知識和學科思想方法，促進計算思維能力發展。教學實施強調以真實問題和項目驅動方式開展，鼓勵學生“做中學”“用中學”“創中學”。

①原有設計：在進行“在線學習資源分享”主題活動時，教師經常以技術掌握為主要教學目的，使學生學會將學習資源進行在線分享。

②設計思考：現在的學生是信息社會的原住民，多數具備電子設備和在線工具使用的能力，本節課如果僅停留在技術掌握層面，學生的積極性會大打折扣。基于上述分析，將本節課設計為跨學科主題學習活動，結合語文課最近正在學習的四大名著這一真實需求，用信息科技手段分析問題，學生在此過程中體驗計算思維過程，從而有效解決實際問題。

③改進設計：以學生三年級語文學習中的經典閱讀為落腳點，讓學生借助網絡平臺合作學習四大名著的知識，在線交流對四大名著的了解、分析及感悟等，協同創作“我們的閱讀”在線文檔。學生在探究學習傳統經典文學的同時，也領悟到數字化學習的新模式和新方法，實現兩種學科內容邏輯的融合，促進了計算思維能力的提高。

2.設計體驗性任務，逐步形成計算思維

計算思維的培養不是通過學科知識技能的傳遞達成的，而是依托真實情境，由學生在任務探索過程中逐步養成的。例如，在上文提到的“在線學習資源分享”主題活動中，教師依據學習目標將學生的體驗任務進行細化分解，總任務是了解、分析四大名著，子任務是各小組選擇其中一本書目進行在線學習，記錄并總結反思，最后總結式分享將整個任務進行在線文檔的整理，讓全體學生回到總任務上，了解全部書目的知識。

3.設計個性化任務，提高學生計算思維能力

編程作為信息科技課堂教學中的重要內容，對學生計算思維的培養起著重要的作用。在教學中，教師應抓住編程教學重點，根據學生信息科技理論與實踐掌握程度的差異，為學生提供不同層次的任務，讓學生可以根據自己的實力有選擇性地完成學習任務，不斷培養學生的編程能力，提升學生計算思維能力。對于初始段的學生側重對概念方面的理解，讓其學會使用積木指令完成大概框架的搭建。對于中間段的學生則側重計算思維的培養，在基本掌握腳本的基礎上，思考作品的完整流程，在編程運行與調試中優化作品設計。對于高階段的學生可以從計算思維簡化角度出發，讓學生合理利用圖形化編程設計更加簡化的腳本，激發這部分學生的思維創意，通過多途徑探索圖形化編程更多模塊的應用。通過個性化、精準化的任務設計，實現分層培養學生編程能力，同時達到提升學生發現問題、解決問題能力的目標。

4.以項目式任務為驅動，促使學生思維碰撞

在教學中，教師可嘗試通過問題引領以及項目驅動等教學模式，不斷發揮學生的主體作用，在潛移默化中培養學生的計算思維。

①原有設計：在《青蛙過河》一課的傳統教學中，教師一般會根據課文內容按“坐標教學→坐標定位→到達終點→實現青蛙旋轉”的順序進行教學。

②設計思考：根據這樣的設計學生也能完成教學任務，但是印象不深，并且學生缺乏主動思考。為了能夠讓學生更好地利用圖形化編程軟件完成程序設計，教師可以采取項目式學習法，引導學生在此過程中主動探索，高效地解決實際問題，并在思考中潛移默化地提升計算思維能力。

③改進設計：將教學目標分解成三個子項目。

項目一，利用所學知識完成青蛙過河的舞臺設計。此處要以入門級的形象設計吸引學生編程的學習興趣，進一步激活學生的計算思維。

項目二，探索積木指令中不同“坐標”指令模塊的區別，并通過合適的積木搭建，實現青蛙跳躍到河對岸的效果。從項目一的靜態設計到項目二的動態運行，實現了編程教學的難度提升。

項目三，思考問題：“如果青蛙在跳的過程中未到達對岸，會有何種結果？”“河中有未知的危險會怎么樣？”“到達終點青蛙會有何種心情？它會如何做？嘗試進行設計并運行調試優化。”

對部分初階學生來說，項目三可能有一定的難度，這就需要教師適當干預，引導小組內的“智囊團”帶領本組成員對此項目進行設計優化，提升組員的編程能力，激發計算思維，拓寬思維視野。通過不同層次項目的設計，能促進學生圖形化編程能力的內化以及后期計算思維能力的發展與進階。

開展跨學科主題學習活動的實施建議

在課題組內多次探討與梳理的基礎上，筆者整理了3～6年級信息科技教材中適合做跨學科主題學習活動教學的部分內容及其策略。

1.在線學習與生活

本模塊包括“在線生活”“在線學習”“在線安全”三部分內容，其中很多內容可進行跨學科教學設計。

例如，第一單元第2課《在線學習生活更從容》，可從多學科角度進行導入，如通過問題“學校最近舉行經典閱讀活動，你知道哪些經典閱讀的書目？了解內容嗎？”導入在線學習方法，或者從學生最近喜歡的音樂、喜歡的藝術家、剛學的科學實驗導入在線學習。在任務設計中，教師可以采取項目式學習方法，引導學生分組完成自選書目的學習與分享，在完成任務中滲透計算思維的培養。

2.數據與編碼

本模塊包含“數字與編碼”“數據與數據安全”“數據的組織與呈現”三部分內容。在本模塊教學中，教師可通過身邊的具體事例引導學生理解日常生活中的“數字”不一定都是數學中的“數值”，感受編碼在計算機中的作用。同時，在教學中綜合運用信息科技、語文、數學、科學等知識，讓學生用數據講故事，嘗試用編碼描述秩序，在鍛煉學生編程能力的同時，實現不同課程學習主題與信息科技的有效融合，提升學生的計算思維。

3.身邊的算法及過程與控制

本模塊包括“算法的描述”“算法的執行”“算法的效率”“系統與模塊”“反饋與優化”“邏輯與運算”六部分內容，教學目標是借助其他學科和生活中的實例，體驗身邊的算法，理解算法是通過明確的、可執行的操作步驟描述的問題求解方案，了解算法的順序、分支和循環三種基本控制結構。在教學中，教師可以引用《九章算術》等典籍中的適當問題，如韓信點兵、雞兔同籠等，以及身邊的智能設備（空調、掃地機器人、智能微波爐、聲控燈、熱水器等），或者學生的社團學習內容如“一筆畫”“剪刀、石頭、布”“漢諾塔”“迷宮游戲”等，通過討論這些問題引入算法，將算法學習要點貫穿問題求解的整個過程，讓學生在不同算法的具體討論中養成算法思維。

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（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022.

[2]李鋒，蘭希馨，李正福，等.單元視角下的信息科技跨學科主題學習設計與實踐[J].中國電化教育，2023（03）：90-95+119.

本文為江蘇省教育科學“十四五”規劃2023年度立項專項課題“跨學科主題活動培養小學生計算思維的教學策略研究”（批準號：C/2023/03/63）、南京市中小學教學研究第十五期立項課題“小學信息科技跨學科主題活動培養學生計算思維的行動研究”（批準號：2023NJJK15-L26）研究成果。