开启跨学科“密码”，激发计算思维潜能

宋明洁

摘要：跨学科学习作为一种综合应用多学科知识解决真实问题的学习模式，是面向素养本位课程改革的新探索。如何通过跨学科主题学习活动设计凸显信息科技课程的跨学科属性，促进课程核心素养培养，成为教师关注的重点。本文通过梳理相关文献，基于《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》，以建构主义理论和儿童认知发展阶段理论为理论基础，提出了基于跨学科主题学习活动培养小学生计算思维与促进小学生编程能力提升的教学策略。

关键词：跨学科主题学习活动；计算思维；教学策略

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2024）11-0009-03

引言

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》将计算思维列为信息科技学科核心素养之一，因此，培养学生计算思维成为当前中小学信息科技教学的关注重点，也是教学的重难点。而跨学科学习作为一种综合应用多学科知识解决真实问题的学习模式，打破了学科之间的壁垒，建立起多个学科之间有意义、有价值的联系。跨学科学习不是同一主题下不同学科教学活动的简单叠加，而是在问题解决过程中综合运用各学科的知识概念、思维模式和探究技能，注重各学科之间的协同作用。

那么，如何通过跨学科主题学习活动设计凸显信息科技课程的跨学科属性，促进计算思维培养呢？笔者认为，信息科技跨学科主题学习活动需要围绕与学生生活、学习经验相关的数字化场景问题，构建真实的学习主题和学习情境，明确由大概念统领的学习目标，以问题链的形式组织学习任务，设计与学习任务关联的表现性学习评价。

另外，为了推进信息科技课程跨学科学习的有效实施，教师既需要改变“学科本位”的思维定式，也需要变革传统教学中以技术训练为主的教学逻辑，具体而言，就是要依托教师群体形成跨学科思考的教学理念，落实以学生为中心的教学模式，建立跨学科共同体和技术赋能的支持保障体系。

跨学科主题学习活动促进学生计算思维能力提升的策略

笔者认为，从促进学生计算思维能力提升角度进行跨学科教学设计，促进学生信息素养落地开花，是行之有效的策略之一。同时，从促进学生编程能力提升的专项训练出发，以跨学科活动提高学生分析问题的能力，从而提高发现并解决问题的能力，可进一步促进学生计算思维能力的提升。

1.以主题活动为载体，促进学生计算思维能力的发展

主题活动是学生知识技能学习与生活实践应用相结合的一种学习组织方式。在活动过程中，学生通过问题分析、方案设计、实践应用及迭代完善等步骤的深度参与，理解和应用学科知识和学科思想方法，促进计算思维能力发展。教学实施强调以真实问题和项目驱动方式开展，鼓励学生“做中学”“用中学”“创中学”。

①原有设计：在进行“在线学习资源分享”主题活动时，教师经常以技术掌握为主要教学目的，使学生学会将学习资源进行在线分享。

②设计思考：现在的学生是信息社会的原住民，多数具备电子设备和在线工具使用的能力，本节课如果仅停留在技术掌握层面，学生的积极性会大打折扣。基于上述分析，将本节课设计为跨学科主题学习活动，结合语文课最近正在学习的四大名著这一真实需求，用信息科技手段分析问题，学生在此过程中体验计算思维过程，从而有效解决实际问题。

③改进设计：以学生三年级语文学习中的经典阅读为落脚点，让学生借助网络平台合作学习四大名著的知识，在线交流对四大名著的了解、分析及感悟等，协同创作“我们的阅读”在线文档。学生在探究学习传统经典文学的同时，也领悟到数字化学习的新模式和新方法，实现两种学科内容逻辑的融合，促进了计算思维能力的提高。

2.设计体验性任务，逐步形成计算思维

计算思维的培养不是通过学科知识技能的传递达成的，而是依托真实情境，由学生在任务探索过程中逐步养成的。例如，在上文提到的“在线学习资源分享”主题活动中，教师依据学习目标将学生的体验任务进行细化分解，总任务是了解、分析四大名著，子任务是各小组选择其中一本书目进行在线学习，记录并总结反思，最后总结式分享将整个任务进行在线文档的整理，让全体学生回到总任务上，了解全部书目的知识。

3.设计个性化任务，提高学生计算思维能力

编程作为信息科技课堂教学中的重要内容，对学生计算思维的培养起着重要的作用。在教学中，教师应抓住编程教学重点，根据学生信息科技理论与实践掌握程度的差异，为学生提供不同层次的任务，让学生可以根据自己的实力有选择性地完成学习任务，不断培养学生的编程能力，提升学生计算思维能力。对于初始段的学生侧重对概念方面的理解，让其学会使用积木指令完成大概框架的搭建。对于中间段的学生则侧重计算思维的培养，在基本掌握脚本的基础上，思考作品的完整流程，在编程运行与调试中优化作品设计。对于高阶段的学生可以从计算思维简化角度出发，让学生合理利用图形化编程设计更加简化的脚本，激发这部分学生的思维创意，通过多途径探索图形化编程更多模块的应用。通过个性化、精准化的任务设计，实现分层培养学生编程能力，同时达到提升学生发现问题、解决问题能力的目标。

4.以项目式任务为驱动，促使学生思维碰撞

在教学中，教师可尝试通过问题引领以及项目驱动等教学模式，不断发挥学生的主体作用，在潜移默化中培养学生的计算思维。

①原有设计：在《青蛙过河》一课的传统教学中，教师一般会根据课文内容按“坐标教学→坐标定位→到达终点→实现青蛙旋转”的顺序进行教学。

②设计思考：根据这样的设计学生也能完成教学任务，但是印象不深，并且学生缺乏主动思考。为了能够让学生更好地利用图形化编程软件完成程序设计，教师可以采取项目式学习法，引导学生在此过程中主动探索，高效地解决实际问题，并在思考中潜移默化地提升计算思维能力。

③改进设计：将教学目标分解成三个子项目。

项目一，利用所学知识完成青蛙过河的舞台设计。此处要以入门级的形象设计吸引学生编程的学习兴趣，进一步激活学生的计算思维。

项目二，探索积木指令中不同“坐标”指令模块的区别，并通过合适的积木搭建，实现青蛙跳跃到河对岸的效果。从项目一的静态设计到项目二的动态运行，实现了编程教学的难度提升。

项目三，思考问题：“如果青蛙在跳的过程中未到达对岸，会有何种结果？”“河中有未知的危险会怎么样？”“到达终点青蛙会有何种心情？它会如何做？尝试进行设计并运行调试优化。”

对部分初阶学生来说，项目三可能有一定的难度，这就需要教师适当干预，引导小组内的“智囊团”带领本组成员对此项目进行设计优化，提升组员的编程能力，激发计算思维，拓宽思维视野。通过不同层次项目的设计，能促进学生图形化编程能力的内化以及后期计算思维能力的发展与进阶。

开展跨学科主题学习活动的实施建议

在课题组内多次探讨与梳理的基础上，笔者整理了3～6年级信息科技教材中适合做跨学科主题学习活动教学的部分内容及其策略。

1.在线学习与生活

本模块包括“在线生活”“在线学习”“在线安全”三部分内容，其中很多内容可进行跨学科教学设计。

例如，第一单元第2课《在线学习生活更从容》，可从多学科角度进行导入，如通过问题“学校最近举行经典阅读活动，你知道哪些经典阅读的书目？了解内容吗？”导入在线学习方法，或者从学生最近喜欢的音乐、喜欢的艺术家、刚学的科学实验导入在线学习。在任务设计中，教师可以采取项目式学习方法，引导学生分组完成自选书目的学习与分享，在完成任务中渗透计算思维的培养。

2.数据与编码

本模块包含“数字与编码”“数据与数据安全”“数据的组织与呈现”三部分内容。在本模块教学中，教师可通过身边的具体事例引导学生理解日常生活中的“数字”不一定都是数学中的“数值”，感受编码在计算机中的作用。同时，在教学中综合运用信息科技、语文、数学、科学等知识，让学生用数据讲故事，尝试用编码描述秩序，在锻炼学生编程能力的同时，实现不同课程学习主题与信息科技的有效融合，提升学生的计算思维。

3.身边的算法及过程与控制

本模块包括“算法的描述”“算法的执行”“算法的效率”“系统与模块”“反馈与优化”“逻辑与运算”六部分内容，教学目标是借助其他学科和生活中的实例，体验身边的算法，理解算法是通过明确的、可执行的操作步骤描述的问题求解方案，了解算法的顺序、分支和循环三种基本控制结构。在教学中，教师可以引用《九章算术》等典籍中的适当问题，如韩信点兵、鸡兔同笼等，以及身边的智能设备（空调、扫地机器人、智能微波炉、声控灯、热水器等），或者学生的社团学习内容如“一笔画”“剪刀、石头、布”“汉诺塔”“迷宫游戏”等，通过讨论这些问题引入算法，将算法学习要点贯穿问题求解的整个过程，让学生在不同算法的具体讨论中养成算法思维。

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（2022年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022.

[2]李锋，兰希馨，李正福，等.单元视角下的信息科技跨学科主题学习设计与实践[J].中国电化教育，2023（03）：90-95+119.

本文为江苏省教育科学“十四五”规划2023年度立项专项课题“跨学科主题活动培养小学生计算思维的教学策略研究”（批准号：C/2023/03/63）、南京市中小学教学研究第十五期立项课题“小学信息科技跨学科主题活动培养学生计算思维的行动研究”（批准号：2023NJJK15-L26）研究成果。