面向计算思维培养的PBL 教学模式实践探究——以高中信息技术《周而复始的循环》一课为例

江苏省徐州经济技术开发区高级中学 李才华

一、面向计算思维培养的PBL 教学模式分析

PBL 是基于项目、依托建构主义理论的情景化学习方式，旨在引导学生在项目实施过程中掌握知识。在课堂教学中，引入PBL 教学模式培养学生的计算思维具有以下几点优势：

（一）在具体情境中提出问题，激发学生兴趣，活跃学生思维

驱动问题是PBL 的核心，它以真实情境作为切入点，结合情境内容提出问题。这样的问题能够激发学生的学习兴趣，活跃学生的思维。

（二）引导学生参与问题的解决过程，培养计算思维

在运用PBL 教学模式的课堂中，学生为了解决具体情境中的问题而开展探究，以分析问题、解决问题为主线开展学习。计算思维是一种独特的能力组合，学生在分析问题的过程中需要运用设计思维，在解决问题的过程中需要运用算法思维和批判思维，从而形成更加高效的解决方案。PBL 教学模式注重培养学生综合运用多种思维工具解决问题的能力，体验程序设计的实施过程，直观地感受计算思维的运用。

（三）在交流评价环节，激发学生思维的火花

PBL 教学模式为学生和教师彼此协作、调查问题、交流思想提供了机会。教室成了学习者互动的乐园，学生互相质疑，并对彼此的观点和想法给予反馈，在思维碰撞的过程中激发出智慧的火花。

二、面向计算思维培养的PBL 教学模式的教学案例设计

在实际教学中，应以面向计算思维培养的PBL 教学模式的分析为基础，优化教学案例设计。下面以高中信息技术课程《周而复始的循环》一课为例进行分析：

（一）课前项目准备阶段

1.教材和学情分析

项目的设计要以教学目标为依据，并结合学生的学情。所以，教材和学情分析是项目准备阶段的第一项内容。

以《周而复始的循环》一课为例，本节课的教学内容是数据与计算教材第二单元编程计算部分第三小节——循环结构。循环结构通常包含两种类型，即重复一定次数的计数循环和重复直到某种情况结束的条件循环。本部分内容是在之前学习第二节运用分支结构编程计算解决问题的基础上，通过循环结构编程计算解决问题，是对前面知识的延续与补充，也是对后面第四节学习函数的引导与铺垫。

高一学生在经过一段时间的新教材学习之后，已经具备了一定的逻辑思维能力和分析、解决问题的能力，对Python 编程语言、算法、流程图、代码编写、程序运行也有一定的了解，但计算思维能力和操作实践能力比较薄弱。多数学生对学习编程语言的兴趣不高，觉得比较枯燥乏味，但少数学生能根据实例独自完成程序。所以，教师应尽可能地调动学生的学习兴趣，开展分层教学。

2.设置问题情境，确定项目目标

教师应在这一阶段完成设置问题情境的任务。所设的情境既要符合信息技术教学的要求，还要贴近学生的生活与学习实际，充分发挥计算思维的主导效用。

以《周而复始的循环》一课为例，基于上述考虑，设计“毕业旅游理财规划”项目，分析在本金一样的情况下，根据实际情况选择存款方式，为毕业旅游储备足够的资金。本项目可以分解为两个基本任务，任务一：三年定存——利率不变，计算三年存款总额；任务二：一年定存，自动转存——利率变化，计算三年存款总额。一个拓展任务：小明旅游的经费需求是10500 元，需要多长时间能够存够呢？

3.整合教学目标和项目目标，设计教学流程

本项目的教学流程设计如下图所示：

项目目标的完成要与课堂教学内容相结合。梳理清晰的课堂教学流程，有助于实现教学目标，提高学生的计算思维。

（二）课上项目实施阶段

面向计算思维培养的PBL 教学模式，主要包括以下几个教学实践环节：

1.环节一：创设情境，提出项目

以《周而复始的循环》一课为例，先播放毕业旅游视频，再提问：同学们有没有毕业旅游计划？随后提出项目：小明同学今年上高一，打算高考完去内蒙古旅游，他现在有1 万元压岁钱，为了能够有更充足的资金保证三年后的旅游顺利进行，他准备拿这1 万元进行投资理财。请同学们帮小明同学设计出存款的方式。

2.环节二：自主学习，知识储备

以《周而复始的循环》一课为例，安排学生自主预习教材P35-36，完成导学案自主学习部分的五道题。在此过程中，教师巡视每一位学生的完成情况，先进行个别辅导，再针对学生出现错误较多的题进行统一指导讲解。本节课包含列表、计数循环、range（）函数知识，要通过分析实例和练习引导学生把知识内化。

3.环节三：任务驱动，项目实施

以《周而复始的循环》一课为例，任务一：三年定存——利率不变，计算三年存款总额。如果将1 万元存入银行，选择“三年定存”的存款方式，3 年存款利率不变，均为3.25%，3 年后到期存款总额是多少？为解决这一问题，可以将其分解为三个活动，即活动一：算法分析与描述，请分析每年的存款变化，从中找出规律；活动二：python 编程实现；活动三：程序运行与调试优化。任务二：一年定存，自动转存——利率变化，计算三年存款总额。如果首次存款时的利率是3.25%，自动转存时利率分别是3%、3.75%，那么3 年后到期存款总额是多少？为解决这一问题，可以将其分解为三个活动，即活动一：算法分析与描述，请分析每年的存款变化，从中找出规律；活动二：python 编程实现；活动三：程序运行与调试优化。拓展任务：小明旅游的经费需求是10500 元，需要多长时间能够存够呢？

4.环节四：项目交流与总结

以《周而复始的循环》一课为例，各小组展示项目成果及汇报完成过程，交流在完成任务过程中遇到的问题及解决问题的方法，并从实际出发考虑收益性、风险性、流动性等因素，最后作出选择。

项目总结：通过本项目的学习你学会了哪些内容？学生可以通过绘制思维导图的方式呈现。

5.环节五：项目评价

从三个维度对本项目进行评价，即维度一：小组长完成小组评价表；维度二：每位同学完成在线调查表；维度三：教师评价。最后根据收集的实时数据进行总结评价。

（三）课后总结反思阶段

以《周而复始的循环》一课为例，总结反思如下：

第一，关于课堂的整体构思：结合实际情境引入项目。课堂主线是项目的实施，课堂副线是本课相关知识点的掌握与应用，课堂升华线是信息技术学科核心素养的培育。三条线相辅相成，互相融合，促进了教学目标的达成。

第二，关于本节课重要知识点的处理：先让学生以完成导学案的方式进行自主知识建构，然后对学生进行有针对性的辅导，并结合学生出现的普遍问题进行集中讲解。

第三，关于项目的实现：将项目的实现分解为两个任务，每个任务的完成又分解为三个活动。这是运用计算机思维解决问题的过程，应该把这种习惯与能力的培养投射到每一节课的活动中。

第四：关于课堂评价：本节课设计了三维课堂评价，而且把过程性评价与结果性评价相结合，激发了学生思维的火花。

计算思维的培养，是一种需要通过长期训练才能内化的心理认知过程，必须充分利用PBL 教学模式进行强化训练。