著眼大概念 優化算法模塊教學

〔摘" "要〕" 算法模塊作為小學信息科技課程的重要內容，具有培養學生計算思維的獨特價值。本文基于大概念視域，探討小學信息科技學科算法模塊教學的必要性，提出優化教學設計的具體思路與實施策略。

〔關鍵詞〕" 信息科技；大概念；算法模塊教學；優化策略

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）13" " 0133-03

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱新課標）將“算法”作為小學信息科技教學的核心內容之一，強調其在培養學生計算思維和解決問題能力中的重要地位。然而，當前算法模塊教學普遍存在知識點割裂、實踐活動不足及創新能力培養薄弱等問題，難以滿足新課標要求。大概念教學以主題驅動為主線，通過整合零散知識點為系統性學習，幫助學生構建整體認知，深化對算法的理解與應用。本文基于大概念視域，探討小學信息科技算法模塊的教學設計優化策略。

一、小學信息科技算法模塊教學存在的問題

隨著新課標的實施，算法作為培養學生計算思維的重要載體，逐漸成為小學信息科技教學關注的焦點。然而在實際教學中，算法模塊仍面臨多方面的挑戰，其核心問題在于教學設計未能以大概念視域為指導進行整合，具體表現如下。

（一）知識點割裂，系統性不足

當前，小學信息科技教學多以單課節為單位展開，側重知識點的獨立講解而忽視模塊內部的邏輯關聯。例如，對《自然語言描述算法》與《流程圖描述算法》，本應圍繞“算法的表示方式”這一主題進行系統聯結，但在實際教學中，它們常被割裂處理。這種教學方式導致學生僅停留在對孤立知識點的記憶上，難以形成對算法模塊的整體認知，更無法實現知識遷移。

（二）實踐活動薄弱，缺乏真實應用

實踐活動是算法教學的重要環節，有助于將抽象概念轉化為具體體驗，然而在實際教學中，實踐環節設計往往流于形式。例如，在學習《在線生活中的算法》時，學生僅被要求模仿教材案例的算法邏輯，缺乏基于真實情境的任務設計。這種做法不僅降低了學生對算法的興趣，還削弱了其感知算法應用價值的能力。

（三）任務設計單調，創新能力培養欠缺

在實際教學中，任務設計多以固定答案為導向，缺乏開放性和多樣性。例如，在學習《算法與問題解決》時，學生僅復現既定算法流程，未能在任務中嘗試不同方案或優化策略。這種任務單一的設計限制了學生自主探索的空間，抑制了創造性思維的發展。

二、著眼大概念優化算法模塊教學的必要性

算法模塊的教學目標不僅在于讓學生學習具體的算法知識，更在于培養學生的核心素養。針對算法模塊教學中存在的整體性不足、實踐活動薄弱和創新性缺失等問題，大概念教學以主題驅動、情境化實踐和開放性任務為核心，為教學優化提供了有效路徑。以下從三個方面論述開展大概念教學的必要性。

（一）聚焦主題核心，構建整體化知識框架

大概念教學強調圍繞核心主題整合教學內容，幫助學生從整體上把握知識結構。在浙教版信息科技六年級上冊第一單元“算法的實現”中，圍繞“算法是一組明確定義且可執行的操作，用于描述解決問題的方法及其步驟”這一大概念，可整合《抽象與建模》《算法設計》《算法的程序體驗》和《算法的執行》等課程內容，系統串聯算法從抽象建模到算法驗證的完整過程。

（二）注重實踐與情境化，激發學生學習興趣

實踐活動是將抽象概念轉化為具體體驗的重要手段。大概念教學強調在真實情境中設計任務，幫助學生將所學知識應用于解決實際問題中。例如，在教學《算法的驗證》一課時，教師可以設計任務“驗證猜數字算法的實現”，讓學生通過對不同輸入條件的實驗測試，掌握算法正確性和有效性的驗證方法。

此外，情境化任務能夠幫助學生在實踐中感知算法的應用價值。例如，通過設計任務“優化班級活動安排”，學生可以分析不同安排方案在時間分配上的效率，并以流程圖的形式優化活動流程。這樣，學生能夠通過親身體驗深入理解算法在解決實際問題中的作用，激發學習興趣和探索動力。

（三）倡導開放性設計，培養學生創新能力與高階思維

大概念教學注重設計開放性任務，打破固定答案的限制，引導學生嘗試多種解決方案，逐步培養其創新能力與高階思維。例如，在“韓信點兵”問題中，學生通過比較不同算法的優劣，自主優化策略并提出改進創想，不僅能體驗算法優化的多樣性，還能提出富有創造性的解決問題的方案。

與此類似，在學習《算法的多樣性》時，教師可以設計任務“規劃家庭用電優化方案”，鼓勵學生分析家電的使用特點并設計算法優化方案，幫助學生在解決復雜問題中形成算法優化的深刻認識。

大概念教學在算法模塊中的應用，是解決傳統教學問題、提升教學效果的重要途徑。通過主題驅動的整體設計、情境化實踐活動和開放性任務，教師能夠幫助學生構建完整的知識框架，深化對算法本質的理解，激發學習興趣，并培養高階思維與創新能力。這種教學方式契合新課標核心素養的要求，為學生的信息科技學習與實踐能力提升奠定了堅實基礎。

三、著眼大概念優化算法模塊教學的思路

基于大概念教學理念，小學信息科技算法模塊的設計應從整體化目標設定、教學內容的整合與規劃以及教學方法的創新等方面進行優化，幫助學生在系統學習中深刻理解算法的本質與應用價值。

（一）基于學生大概念學習需求，制定單元教學目標

在大概念視域下，教師要摒棄傳統的單章節教學模式，從全局出發，以大概念為核心，構建單元整體教學目標，貫通多個知識點并與實踐應用緊密結合。

以浙教版信息科技六年級上冊第二單元“算法的效率”為例，教師在制定教學目標前需對教材內容及新課標要求進行深刻解析，從而設計出能夠體現大概念思想的單元目標：在典型的信息技術應用場景中，嘗試采用不同方法解決同一問題，能夠使用自然語言、流程圖和程序等方式基于算法的順序、分支和循環三種基本控制結構，正確描述并實現問題求解的算法；熟悉經典算法的執行過程，并能夠針對不同的輸入數據規模，分析解決同一問題的不同算法在時間效率上的優劣。

通過制定上述單元目標，學生不僅能夠掌握具體的算法知識，還能夠從整體上理解算法效率的概念與內涵。

（二）基于單元目標整合單元內容，提出驅動性問題

在確認單元目標后，應以單元主題為核心，整合教材內容并設計驅動性問題，使學生在問題探究中深度學習，形成系統化認知。

以“算法的效率”單元為例，主題圍繞經典問題“韓信點兵”展開：韓信帶領一隊士兵，3個3個數，余2個；5個5個數，余3個；7個7個數，余2個，一共有多少人？教材介紹了枚舉法、篩選法和同余法三種解決策略。教學的重點不應是讓學生機械學習這三種算法，而是通過比較多種算法，引導學生理解算法的多樣性和效率的差異性。因此，教師在教學時可整合整個單元進行整體教學，提出驅動性任務：“用什么方法解決‘韓信點兵’問題效率更高？”并引導學生探索：有哪些算法可以解決問題？這些算法的效率有什么不同？通過這種方式，學生的關注點從具體算法轉向對“算法效率”這一大概念的深刻理解。

（三）基于單元內容合理劃分課時，形成問題鏈

大概念單元教學模式將單元內容視為一個整體，通過合理劃分課時，逐步引導學生聚焦核心問題，完成從知識點到大概念的遷移與深化。

以“算法的效率”單元為例，教師對教材進行重組后，要根據各板塊教學內容的多少、教學內容中知識之間的連接，將驅動性問題分解為子問題形成問題鏈，同時合理劃分課時，借助合理的課時規劃完成教學任務，優化學生學習體驗，提升學生學習有效性。單元課時規劃如下。

這種結構化的課時安排能夠通過“問題鏈”逐步深化學生對單元主題的理解，并有效連接前后知識內容。

（四）通過實驗教學，提升學生科學實踐能力

算法模塊教學應避免單純地編程技能訓練，也不能停留于理論知識的講解。新課標倡導通過實驗教學、借助科學的實驗過程提升學生的科學認知與實踐能力。在算法模塊中，實驗教學是將抽象算法概念具體化的重要手段。通過設計實驗任務，學生能夠直觀感受算法的運行機制，理解其效率優化的意義，同時在實踐中提高分析問題和解決問題的能力。

以《韓信點兵篩選法的實現》為例，由于本課聚焦的是對“算法的效率”的理解，而不是具體地學習篩選法，學生圍繞“如何合理安排三次篩選”開展了實驗。

實驗1：運行范例程序尋找x除以3余2的數，將結果記錄到表格中。

實驗2：修改范例程序，尋找1000～1100之間除以5余數為3的數，運行程序并將結果記錄到表格中。

實驗3：修改程序，尋找1000～1100之間除以7余數為2的數，運行程序并將結果記錄到表格中。

在完成以上單一篩選實驗后，教師可以引導學生將篩選順序按照“效率優先”原則重新排序，探討最優執行方案，并解釋優化原因。學生通過分析結果可以得出結論，同樣是篩選法，使用不同的算法設計，效率不同，并設計最優算法如下：用a存儲1000～1100范圍內的數；在a中刪除不滿足“x"除以7余數為2”條件的數；在a中刪除不滿足“x"除以5余數為3”條件的數；在a中刪除不滿足“x"除以3余數為2”條件的數；找出a中剩下的數。

進一步的實驗可圍繞篩選法與枚舉法的效率對比展開。例如，通過測量條件檢查次數和程序運行時間，讓學生通過數據驗證篩選法在效率上的優勢。

實驗4：計算枚舉法和篩選法中條件檢查的次數。

實驗5：利用time（""）函數修改教師提供的基于兩個算法編寫的程序，計算程序運行時間。

實驗數據示例：

學生通過實驗得出結論：解決韓信點兵問題時，使用篩選法設計的算法效率會優于使用枚舉法設計的算法。通過實驗探究，學生不僅能夠驗證篩選法的優越性，還能理解“算法的效率”這一核心概念。

（五）構建完善的評價體系

教學評價是信息科技算法模塊單元教學模式中的重要組成部分。教師在相關教學中應有意識地構建完善的評價體系，如，可嘗試構建過程性評價+結果性評價的方式開展評價，可采取課堂評價+單元評價的方式開展評價，可在評價過程中增加學生家長及學生自身等評價主體。這樣的評價模式，更有利于教師取得更客觀全面的教學評價結果，有利于實現以評促教。

四、結語

大概念教學模式不僅契合新課標的核心素養要求，也為小學信息科技教育的持續發展提供了科學的實踐路徑。通過不斷優化教學策略，教師可以引導學生在探索與實踐中逐步形成計算思維和創新能力，為其未來的信息科技學習奠定堅實基礎。

參考文獻

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