通过项目式教学提高学生计算思维水平

林佳

〔摘    要〕  随着科技的迅猛发展，计算思维将成为未来公民的必备素养之一。项目式教学强调创造真实的情境，关注学生的学习过程，注重引导学生的思维，鼓励学生通过自主探索和实践，提高问题解决、协作和创新能力。本文以五年级“算法初步——餐厅小助手”项目设计为例，以培养计算思维为目标，探究基于本案例研究的项目式教学策略。

〔关键词〕  项目式教学；计算思维；算法

〔中图分类号〕  G424                〔文献标识码〕  A         〔文章编号〕  1674-6317    （2024）  07    010-012

2022年版《义务教育信息科技课程标准》指出，本学科的课程设置以培养学生的核心素养为出发点。而计算思维，作为信息科技的四个核心素养之一，在培养学生综合能力方面发挥了举足轻重的作用。计算思维是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在问题解决过程中涉及的抽象、分解、建模、算法设计等思维活动。

然而，从当前小学信息科技一线教学实践来看，在传统的教学模式下，学生主要跟随教师的演示操作，通过编程技能提升思维，并不能将前后所学的知识系统地串联起来。随着课程难度的增加，他们的学习热情以及对优化解决方案的需求逐步降低。长此以往，对学生计算思维的培养非常不利。

为此，笔者开展了相关主题的课题研究，希望通过项目式教学，为本学科一线教师的课堂教学提供科学有效的策略。

一、项目式教学对提高学生计算思维水平的意义

（一）提高计算思维水平在信息科技教学中的重要性

周以真教授提出，计算思维是运用计算科学的基本概念进行问题求解，确保解决方案的表征形式可被信息处理代理有效执行。作为一种重要的思维方式，计算思维侧重解决问题、构建系统以及理解人类行为，它通过将信息抽象化和自动化来进行表达和处理。培养学生的计算思维，就是让学生以计算机的方式对问题进行思考和处理，从而增强他们的逻辑分析和问题解决能力。具備该思维的学生，可以更有效地吸收和掌握各学科的知识，提升学习效率，也是培养学生核心素养的关键。

（二）项目式教学对提高计算思维水平的作用

在项目式教学中，学生是主体，学生在教师的指导下自主探索、开发设计方案、调查研究、探索实践、学习新知。该模式对小学生计算思维的影响主要体现在以下几个方面。

1.在真实情境中提升问题解决能力

在解决问题的过程中所产生和发展起来的计算思维，与问题解决不可分割，主要涉及问题分解、模式识别、抽象思维和算法设计等解决问题的能力。而项目式教学模式以解决问题为核心，能有效地反映学习的真实性，提高学生对信息问题的敏感性和解决问题时的思维能力。通过项目式教学，学生学会将抽象的计算思维形象化并应用于实际的问题情境。

2.在项目式教学中增强积极性和自学能力

项目式教学强调学生的主动参与和探究，而且项目情境通常来源于真实生活，能有效调动学生的学习热情，促进他们主动参与到项目实践中。同时，通过实践，学生有机会亲手创造出自己的作品。这种成功的体验还可以进一步增强他们学习信息科技的主动性和自学能力。

3.在项目实践中培养团队协作精神

项目式教学鼓励学生自主学习和探索，根据自己的想法和需求设计和实施项目，而且项目通常需要学生和其他同学一起合作完成。为完成项目，学生要在项目实践的过程中学习与其他同学合作，在产生矛盾时，学会协调和解决人际关系问题。这对于培养他们的计算思维、创新思维和团队协作精神都有很大的帮助。

二、在“算法初步”项目式教学中提高学生计算思维水平

基于对项目式教学模式的文献学习及理论研究，笔者构建了培养小学生核心素养的项目式教学框架（如下图），同样也适用于培养核心素养之一的计算思维。同时，通过实践课题组设计“算法初步——餐厅小助手”项目式教学案例，探究以培养计算思维为目标的项目式教学策略的可行性。

（一）创设真实情境，点燃学习激情

无论学生处于教育的哪一个阶段，只有在面对与生活有关的真实问题时，他们才真正渴望去探究和解决该问题。因此，选取一个与现实生活息息相关的项目主题，可以有效地激发学生学习的兴趣和热情。教师选择项目的时候，应当以培养学生核心素养为宗旨，围绕课标的学段目标，选取与学生真实生活密切相关、与其学习能力水平匹配的项目主题。以“算法初步——餐厅小助手”这一项目教学为例，教师通过展示朋友餐厅的视频，创设一个真实的问题情境：教师的朋友开了一家餐厅，但由于缺乏专业的财务知识，计算每月的餐厅营业额对他而言一直是个令人头疼的问题。因此，他向教师求助，希望学生能借助信息科技的力量帮助他解决问题。基于以上真实情境，教师激发学生开展头脑风暴，完成项目手册的第一项任务——选择合适的工具进行餐厅一星期营业额的计算。学生围绕问题情境，开展小组讨论，选择适合自己的工具进行计算和计时。本环节结束后，教师发放餐厅小助手程序至学生机，体验用程序计算营业额。通过比较各种计算方法，学生感受到使用程序计算营业额的精确、便捷和高效之处。

（二）学会化繁为简，分解问题步骤

对于较复杂的项目，教师可以引导学生本着“化繁为简”的思想，先从简单的案例下手，从中探索出一定的规律，接着再用该规律解决更复杂的问题。教师还可以引导学生将一个复杂的大问题分解成几个子问题，在解决一个又一个子问题的过程中逐渐完成项目任务。子问题既要连贯又要层层递进，富有挑战性，以激起学生探究的兴趣，促进整个项目教学过程的顺利开展，也让学生体验了算法中的步骤分解。小学生在进行算法学习时，主要用自然语言和流程图两种方式对算法进行描述。此外，他们也可以通过生活中真实的例子了解算法的特性和效率，然后使用编程验证来确定特定任务的执行过程。

本案例中，教师用数学中的“植树问题”引导学生理解“化繁为简”的数学理念，引导学生对复杂的问题进行简化：可以先在程序中添加一天的营业额以求出“总数”，接着再扩展该程序，根据用户需求，添加所需天数的营业额，计算“总数”。

（三）指导学生分组，明确任务分工

确定项目以后，教师遵循组间同质性及组内异质性的原则指导分组，每组还需要确定一名组长，以带领小组合作顺利开展。教师要引导组长根据项目需求和每个组员的特长和性格特点，为其合理分配任务，让每个组员都能够充分发挥自己的长处，并在协同合作中互补不足，共同成长。

（四）及时支持帮助，引领合作探究

在项目实施过程中，教师需要密切关注学生的学习动态以及在学习过程中遇到的困难，以便及时为他们的项目学习提供必要的帮助和技术支持。而学生在进行团队合作探究时，不仅要明确自己的角色和任务，积极参与，共享资源，提高解决问题的效率，还需要学会尊重他人，接纳不同的意见，并通过协商找出最优的解决方案。

例如，学生在完成程序体验后，教师要引导学生对该过程展开小组讨论，将该算法用自然语言描述，记录在项目手册中，并请其中一个小组上台讲解。接着，教师采用层层递进的策略，引导学生将自然语言转换成流程图。教师先向学生呈现常见的流程图符号及其对应的文字意义，让学生初步了解流程图，接着呈现与自然语言对应的流程图示例，并引导学生再次分组合作，绘制与刚才记录的自然语言相对应的流程图。该环节为学生提供了充裕的时间，让学生进行充分思考和讨论，通过小组合作自主探究完成。教师作为引导者和支持者在旁观察，密切关注学生在活动中的表现，确保项目教学有效开展。本环节结束后，绝大部分学生都能够体会算法的特征，利用程序需求，准确画出流程图。通过将两种描述方式进行比对，学生能够得出结论：用流程图描述算法更加直观、高效。

（五）作品展示共交流，多元评价促提升

项目作品的展示交流，不仅是对学生理解和掌握项目的检验，更能让学生学会有条不紊地阐述他们的学习过程。展示可以在全班进行，也可以是小组间的交流，让学生互相学习和借鉴。在展示的过程中，所有学生再次进行头脑风暴，在质疑的同时，不断纠错调试。

项目式教学评价应注重多元化。为防止学生毫无目标地评价，教师应事先设计项目的评价指标，如完成度、创新性、团队合作、解决问题能力等，以便对学生的项目学习过程和结果进行公正客观评价。例如，进行团队合作评价时，看组员间交流的顺畅度，以及分工合作的有效性。这样既可以保证评价的实时性，又能让学生从多角度了解自身的学习情况。此外，根据评价结果，教师可以有的放矢地对现行教学策略做出及时调整和优化，学生也可以明确自己的长处和短处，从而自我完善。

项目完成后，教师和学生一起总结，反思解决问题的过程，也可以让每个小组写一篇反思报告，记录自己在项目中的角色、所取得的成效以及需要改进的地方。这样可以帮助他们更好地回顾自己的学习过程，也可以为以后的项目教学提供参考。此外，学生还可以在教师的指导下进行项目作品的迭代优化，再利用再创造，提升计算思维。

项目作品的展示和评价是一个需要师生共同参与的動态过程，旨在通过多元化的评价方式全面了解和评估学生的学习情况，促进教学效果的提升。

三、结语

通过实践研究，笔者发现，项目式教学不仅能鼓励教师进行教学方法的创新和实践，还可以显著提升学生的计算思维水平。同时，这种教学模式也能增强学生的学习热情和自信心，从而推动教学质量的提升。在未来的教育教学实践中，教师应不断拓展教学思路，关注学生的需求和发展，尝试不同的教学方式，提高教学效果，以满足学生的个性化需求，实现核心素养的培养。笔者也将在之后的小学信息科技课程教学中，实施和推广以培养计算思维为目标的项目式教学模式。

【本文系福建省教育科学“十四五”规划2022年度课题“基于核心素养的小学信息科技项目式教学模式探究”的研究成果，立项编号：FJJKZX22-337】

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.义务教育信息科技课程标准[M].北京：北京师范大学出版社，2022.

[2]蔡晓宇.项目式学习驱动下小学信息技术计算思维的培养[J].新课程导学，2023（5）：59-62.