問題分解：“在線學習與生活”模塊計算思維培養(yǎng)路徑的實踐探究

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“課標”）對核心素養(yǎng)的四個維度在每個學段都進行了科學而精確的特征描述。計算思維作為其中一個維度，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^[1]。作為指向核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標，計算思維是一項至關重要的能力，直接指向學生問題解決的過程。在日常學習與生活中，人們經(jīng)常需要應對各種各樣的問題。將大問題拆解為更易解決的小問題，并逐一攻克這些小問題，是解決復雜問題的有效策略。因此，對于第二學段的學生來說，培養(yǎng)他們的問題分解能力以促進計算思維的形成，顯得尤為重要。

一、邏輯梳理：把握問題解決能力的價值意蘊

在信息科技教育的視角下，計算思維的核心能力首先體現(xiàn)在問題分解上，即學生需要將復雜的計算問題分解為若干個清晰的、可管理的子問題或步驟，并逐一解決。其次是模式識別，學生需要從大量信息中辨識關鍵模式和規(guī)律，以簡化問題并找到解決方案。再次是抽象概括，學生需要將具體問題抽象化，提煉出共性與本質，從而超越問題表面的復雜性，直達問題的核心。最后是算法設計，學生需要根據(jù)問題的特性與要求，設計并執(zhí)行有效的解決方案。

隨著學段的升高，學生的認知水平也在發(fā)展，這決定了他們在計算思維方面的關鍵能力也遵循由低到高的發(fā)展順序^[2]。因此，我們需要站在全局深入研讀課標中與計算思維發(fā)展相關的表述。課標在描述計算思維的學業(yè)質量和學段特征時，清晰地展示了各學段之間的連貫性，知識與技能的逐步深化以及能力要求的持續(xù)提升。以問題解決能力為例，第一學段的學生只需要說出使用常見數(shù)字設備的基本步驟；第二學段的學生需要具備問題分解，并用文字或圖示描述問題解決順序的能力；第三學段的學生則需要對簡單問題進行抽象、分解、建模，制訂簡單的解決方案；第四學段的學生不僅需要對問題進行抽象、分解、建模，制訂解決方案，還需要具備反思、優(yōu)化和遷移的能力^[3]。

在梳理了問題解決能力在整個義務教育階段的發(fā)展要求后，我們不難發(fā)現(xiàn)，計算思維作為一種問題解決的思維方法，需要分階段并有側重地培養(yǎng)學生的抽象、分解、建模等分析問題能力。特別是第二學段，教師應將著眼點放在讓學生學會分解問題，并用文字或圖示描述解決問題的順序上。這種策略不僅能夠有效降低解決問題的難度，還有助于讓學生形成有序思維和分步解決問題的能力，為后續(xù)培養(yǎng)提煉問題本質、發(fā)現(xiàn)規(guī)律以及遷移解決問題的能力打好基礎。

二、生活鏈接：構建真實學習情境的有效載體

“分解問題步驟”來源于浙教版 《信息科技（三年級上）》的第四單元“開展在線學習”。為響應課標中“在線學習與生活”模塊“結合學習需要，能將問題進行分解，并用文字或圖示描述解決問題的順序”^[4]的要求，筆者在參與教材編寫的過程中，將教材內容分為“分析與分解問題”“呈現(xiàn)分析結果”兩個部分，旨在引導學生從分析生活中的問題入手，以文字或圖示分步描述問題的解決過程，并以分解問題解決步驟的思想和方法統(tǒng)領本單元后續(xù)內容的教學。

（一）找準鏈接點，關聯(lián)學生已有的認知基礎和生活經(jīng)驗

身為“數(shù)字原生代”，第二學段的學生從小便生活在高度信息化的環(huán)境中，其生活已經(jīng)打上了科技的烙印。通過家長的引導或者自己的探索，他們已經(jīng)體驗過在網(wǎng)絡上購物的一系列流程。此外，他們還通過參與線上課程，感受過與傳統(tǒng)課堂截然不同的互動模式。更有部分學生，能夠在交通、食宿、行程等方面安排旅行計劃。這些經(jīng)歷不僅提升了他們的獨立性和問題解決能力，還讓他們學會了如何合理規(guī)劃時間和資金。

在計算思維方面，學生已經(jīng)具備了一定的認知基礎和生活經(jīng)驗，形成了初步的邏輯思維，能理解簡單的邏輯推理，并嘗試解決一些實際問題。課標倡導真實性學習，因此，在培養(yǎng)計算思維的過程中，我們應當找準鏈接點，關聯(lián)學生已有的認知和經(jīng)驗，努力將問題與其生活學習聯(lián)系起來。這樣，我們才能在引導學生解決真實問題的過程中，進一步鍛煉和提升他們的計算思維。

（二）拓展鏈接道，結合學習需要融入多學科知識和技能

課標強調“以真實問題或項目驅動，引導學生經(jīng)歷原理運用過程、計算思維過程和數(shù)字化工具應用過程，建構知識，提升問題解決能力”^[5]。解決真實問題的過程往往需要融合多學科的知識。跨學科是運用多學科的知識、方法、制度、實踐以解決具體問題的方法^[6]。因此，我們應該引導學生關注生活中的問題，通過構建知識和發(fā)展思維促使他們綜合運用多學科知識解決實際問題。

例如，教師可以結合學生使用搜索引擎和在線地圖的經(jīng)驗，引入地理位置、方向、距離等核心概念，指導學生規(guī)劃從家到學校的不同路線，并考慮多種交通方式。另外，教師也可以結合學生和父母一起在超市購物的經(jīng)歷，設計“超市購物最優(yōu)化”的主題，將數(shù)學知識融入趣味活動中，巧妙地將學科知識與生活聯(lián)系起來。

生活和學習中遇到的問題多種多樣。解決這些問題首先需要根據(jù)問題的特點以及復雜度預判，確定是否需要將問題拆解。例如，任務“幫助媽媽燒開水”可以分為接水、接通電源、開啟水壺的開關等步驟。而對于難以一下全部解決的問題，就要用到分析與分解的思維方式。分析與分解問題是一種化繁為簡、化大為小的思想，可以將問題的大目標分解為多個可以實現(xiàn)的小目標，直到每個目標都簡單到可以直接解決。例如，任務“幫助媽媽做湯面”需要學生統(tǒng)籌安排切菜、燒水、放入菜、煮面等環(huán)節(jié)，并在完成的過程中科學安排時間。

因此，教學的核心任務是培養(yǎng)學生形成根據(jù)實際情況分解問題的思維意識，使他們在面對諸如安排大掃除、做早餐、規(guī)劃旅行等實際問題時，能夠自覺地分析問題，并依據(jù)問題的性質，將大問題自上而下分解為相對獨立的、能夠被直接解決的子問題。

三、實踐探究：培養(yǎng)問題解決能力的思維進階

第二學段學生正處于從形象思維向抽象思維過渡的關鍵階段。但由于邏輯思維能力尚未成熟，他們的思維仍以形象思維為主，在分解問題的過程中難以準確把握問題的關鍵信息或形成有效的解決思路。因此，實施多維度的問題鏈設計、多途徑綜合性探究以及多向度的支架搭建等策略，對培養(yǎng)學生的計算思維至關重要。這些策略能夠激勵學生深入思考，幫助他們逐步理清解題思路，使其思維過程更加清晰。同時，教師應根據(jù)學生的不同需求和特點定制個性化的學習路徑，幫助他們逐步掌握分解問題的方法和技巧。

（一）多維度問題鏈設計，實施遞進式學習策略

第二學段學生的知識儲備相對有限，這在一定程度上制約了他們分解問題的深度和廣度。因此，教師需要設計遞進式的問題鏈，幫助學生厘清思路，明晰問題分解的步驟。教師設計問題鏈的過程也是運用計算思維解決問題的過程^[7]。在教學中，多維度問題鏈的設計應聚焦在培養(yǎng)核心素養(yǎng)，以一個能夠激發(fā)學生興趣且貼近其生活經(jīng)驗的初始問題作為探究的起點，進而設計一系列問題。每個問題都是對前一個問題的深化或拓展，形成邏輯清晰、層層遞進的鏈條。因此，計算思維培養(yǎng)過程中的關鍵在于從較為復雜的問題情境中分解出若干相關的子問題，即把大問題分解為小問題，把復雜問題分解為簡單問題，把新問題分解為若干熟悉的老問題，注重引導學生從不同角度、不同層面深入思考。

以“分解問題步驟”為例，教師可以采用“班級大掃除”這一實例引導學生思考問題解決步驟。

教師拋出初始問題：為了高效、有序地完成即將到來的班級大掃除，我們需要做哪些準備和安排？學生通過討論得出大掃除活動需要完成的事項后，教師提出進階問題1：如何將這些看似雜亂無章的任務組織起來，確保每一個環(huán)節(jié)都能得到妥善的執(zhí)行？學生討論后提出了分組策略。他們根據(jù)任務的性質，將大掃除活動劃分為清潔、清掃和整理三大板塊，并相應成立了清潔組、清掃組和整理組。教師繼續(xù)提出進階問題2：為了確保大掃除活動能夠按照預定的順序高效、有序地進行，各小組之間應該如何緊密配合？學生討論后提出了大掃除的工作順序“先清掃，再擦拭，最后拖地”。這樣的工序安排不僅確保了整個教室的整潔與衛(wèi)生，更體現(xiàn)了學生們對問題分解和團隊協(xié)作的深刻理解。

通過這個大掃除活動的實例，學生的問題識別能力得到了顯著的提升。他們學會了從全局審視問題，初步理解了問題分解在解決問題過程中的重要性。這樣的課堂不僅有效地培養(yǎng)了學生的邏輯思維和問題解決能力，也讓他們在面對復雜問題時能夠從容不迫、游刃有余。

（二）多途徑綜合性探究，實踐開放式解決方略

算法思維是計算思維的核心組成部分。它強調將復雜問題分解為簡單問題并逐步解決。一題多解本質上是尋找最優(yōu)的算法或解題路徑，體現(xiàn)了解決問題的靈活性和創(chuàng)新性。對于第二學段的學生而言，能提出簡單的問題解決思路非常重要。教師需鼓勵學生不要局限于單一方法，而是從不同的角度思考問題，嘗試不同的解法。這樣可以讓學生更全面地理解問題，并找到最適合當前情境的解決方案。因此，在計算思維的培養(yǎng)過程中，教師應當著重引導學生思考問題解決策略的多樣性，培養(yǎng)他們的多元化思維。

以“分解問題步驟”為例，教師可以設計一個實際問題：學校計劃舉辦一場名為“探索未來，點亮智慧”的科技節(jié)活動，請?zhí)接懖捎煤畏N形式可以更有效地開展主題宣傳。

通過課堂討論，學生提出了多種宣傳方案，包括制作海報、撰寫宣傳文章以及制作短視頻等。每種方案都有其獨特的優(yōu)勢和局限性。在綜合考量各種因素后，學生得出結論：宣傳海報因其直觀、富有創(chuàng)意且易于傳播的特點，適合用于校園活動的宣傳。同時，為了增強宣傳效果，學生還可以輔以撰寫宣傳文章和制作短視頻等形式，進行多渠道、全方位的宣傳。

（三）多向度的支架搭建，定制個性化學習路徑

學習支架是學生學習過程中的重要工具，能夠幫助他們逐步發(fā)展思維、深化理解、形成技能，有助于讓他們逐步從“現(xiàn)有水平”提升至“潛在水平”，為學生達成學習目標提供支持^[8]。“多向度學習支架”是一種以學生為中心、注重個性化教學的教學策略。通過提供多樣化、多角度的支持和幫助，它可以促進學生的全面發(fā)展和學習能力的提升。教師應當依據(jù)學生的個體差異、學習需求以及既定的學習目標，精心設計和實施多種學習支架，為不同水平的學生提供支持。

1.范例型學習支架的搭建

生活經(jīng)驗是影響學生問題分解能力的重要因素之一。由于第二學段學生的生活經(jīng)驗相對匱乏，他們可能難以將問題與生活聯(lián)系起來，從而分解問題的視角和思路受到限制。

在教學中，教師可以搭建范例型學習支架，通過精心挑選并展示具體的問題分解案例，為學生樹立了一個直觀、可模仿的典范，讓他們了解如何一步步地將大問題拆解為小問題。這種學習支架不僅有助于激發(fā)學生的學習興趣，引發(fā)他們深入思考，更能幫助他們內化和遷移同類知識，提高探究效率和學習效果。例如，教師可以先展示一個詳細的“組織班級野餐活動”的問題分解范例（見表1）。接著，教師引導學生按照這一范例嘗試分解問題，鼓勵他們分享自己的分解思路。通過借助這種范例型學習支架的學習，學生不僅能夠理解問題分解的概念，學會如何分解具體問題，知識應用于生活的意識和能力也會得到培養(yǎng)。這種能力會逐步遷移到其他問題的解決過程中，從而使學生在實踐中不斷鞏固所學知識，提升自我解決問題的能力。

2.資源型學習支架搭建

資源型學習支架指的是教師為學生提供的各種學習資源以及獲取與使用這些學習資源的方法和技巧。這類學習支架能為學生提供個性化的學習資源和支持，一方面有助于基礎相對薄弱的學生樹立學習自信；另一方面，也有助于提高學生使用數(shù)字化工具的主動性，促使他們積極利用數(shù)字工具制作圖示，描述解決問題的步驟。

以數(shù)字工具的使用技巧這類資源為例，思維導圖等數(shù)字工具依賴于特定軟件或在線平臺，需要學生具備一定的數(shù)字素養(yǎng)與技能才能掌握。因此，在課堂上，教師可以向學生展示如何使用思維導圖、知識結構圖等數(shù)字工具。教師也可以將這些操作步驟和技巧制作成微課，以拓展性知識的形式放在在線學習平臺上，確保學生能夠掌握數(shù)字工具的操作技巧。

3.工具型學習支架的搭建

用文字描述解決問題的順序雖然便捷，但這種方式難以直觀展現(xiàn)問題的全貌和各個部分之間的關系。同時，受限于書寫速度、修改的便捷性等因素，這種方式存在局限性。因此，運用思維導圖等數(shù)字工具幫助學生將復雜問題可視化，有助于他們更直觀地理解問題結構。通過層級結構和分支關系，學生可以更加系統(tǒng)地呈現(xiàn)問題解決的整個過程。例如，我們可以利用思維導圖對科技節(jié)宣傳任務進行分解。用文字或圖示描述解決問題的順序與用思維導圖等工具描述相比，各有不足之處。在應用時，教師應引導學生根據(jù)問題的復雜程度、個人偏好和技能水平等因素來選擇合適的描述方式。

四、評價支撐：聚焦學生素養(yǎng)發(fā)展的關鍵要點

科學的評價方式、合適的評價工具是教學評一體化理念的核心表現(xiàn)，對促進學生的素養(yǎng)發(fā)展具有重要的作用。在“在線學習與生活”模塊中，我們應注重構建多元化、多維度的評價體系。

（一）注重評價多元化，引領學生在評價中提升素養(yǎng)

在實踐中，教師應采用多元化的評價方式，以全面評價學生的學習過程和成果。評價涵蓋教師評價、學生自評、學生互評等多種形式。通過素養(yǎng)導向和可測評的評價指標，教師可以引導學生在評價中不斷反思和提升自己的素養(yǎng)。

根據(jù)總體學習內容，本單元教學可以圍繞算法這條邏輯主線，將單元目標設定為“知道問題可以分解，會用文字或圖示描述解決問題的順序”。以“問題的分析與分解”為例，其素養(yǎng)目標指向為“能用文字或圖示表達問題的分解”，并通過3個不同水平的層級詳細描述（見表2）。

（二）強化多維度評價，促進學生在實踐中生成能力

強化多維度評價，不僅需要關注學生知識掌握情況，更要重視學生在學習過程中的創(chuàng)新能力、問題解決能力等綜合素養(yǎng)的提升情況。

一要實施表現(xiàn)性評價。教師需要關注學生在問題解決過程中的表現(xiàn)，通過觀察和記錄學生分解問題、制訂解決方案過程中的具體表現(xiàn)，評價其能力的發(fā)展情況。評價側重于評估學生運用知識和技能解決實際問題的能力，即評估學生是否能夠迅速準確地識別問題的核心要點，以及在學習過程中展現(xiàn)出的態(tài)度和價值觀。

二要利用數(shù)字化平臺進行過程性評價。例如，浙江省中小學信息科技學習平臺為教師提供主題教學、在線測評、問答、問卷、班級管理等功能記錄學生的學習過程、分析學習數(shù)據(jù)，為評價提供科學依據(jù)。教師可以依托該平臺實現(xiàn)全面的教學過程管理以及多元化評價。

三要培養(yǎng)學生的反思意識和自我評估能力。在任務結束后，教師可以引導學生回顧學習過程，使他們能夠主動審視自己的學習過程和成果，認識到自己的優(yōu)點和不足。

五、總結

本文以“分解問題步驟”一課為例，探討了第二學段“在線學習與生活”模塊中計算思維的培養(yǎng)路徑。該路徑旨在通過構建真實的學習情境、設計具象的任務以及設置可測評的評價指標等策略，提升學生的問題解決能力和計算思維。

在“在線學習與生活”模塊中，計算思維的培養(yǎng)特別注重讓學生在復雜情境中綜合分析并分解問題。利用“望遠鏡思維”來看，學生在第二學段初步掌握了將大問題分解為小問題的方法，并具有了通過文字、圖示等形式描述問題解決步驟的經(jīng)驗，為后續(xù)開展算法教學奠定基礎。這一培養(yǎng)過程需要教師在教學中注重關聯(lián)學生已有的認知基礎和生活經(jīng)驗，靈活設計任務，以實現(xiàn)新知學習與已有經(jīng)驗的關聯(lián)，并建立課本知識與生活的鏈接。

展望未來，我們將持續(xù)深化教學實踐，不斷探索和優(yōu)化計算思維的培養(yǎng)路徑，為學生成長所需的正確價值觀、必備品格和關鍵能力的形成提供有力支撐。

參考文獻

[1][4][5]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][3]魏雄鷹，朱莎，鐘戰(zhàn)華.義教信息科技課程學業(yè)質量標準研究[J].中國電化教育，2023（7）：85-90.

[6] 吳瑜，萬昆，趙健.跨學科學習是什么？如何做？：以義務教育信息科技課程為例[J].課程·教材·教法2023（1）：89-95.

[7] 嚴均鈺.小學信息科技基于核心素養(yǎng)的問題鏈設計研究[J].中國信息技術教育，2021（10）：32-36.

[8] 王海林，唐黎明.搭建學習支架，助力微項目學習[J].教學月刊小學版（綜合），2024（1）：11-15.

責任編輯：李媛