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基于计算思维的项目式教学实践

摘要：立足计算思维核心素养的培养，对项目式教学进行探索，可以进一步提高高中信息技术学科教学的质量。在高中信息技术学科教学中，教师基于计算思维运用项目式教学方法进行教学实践，可通过实施项目设计、计划制订、实施过程、学生自评、展示交流、综合评价等六个步骤，有效落实学生计算思维核心素养的培养。

关键词：计算思维；项目式教学；“设计算法实现用数学公式计算”

《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课程标准》）明确了高中信息技术学科核心素养包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任等四个核心内容，信息技术学科核心素养是学生在接受信息技术教育过程中逐步形成的信息技术基本知识、关键能力和方法、情感态度和价值观等方面的综合表现。《课程标准》修订过程中，“计算思维”被引入信息技术学科核心素养中。随着教育改革的不断深入，如何利用有效教育方法提升学生的计算思维，是目前高中信息技术教育需要重点思考的问题之一。为此，笔者以上海科技教育出版社信息技术教材必修1《数据与计算》“项目七——设计简单数值数据算法”第一节“设计算法实现用数学公式计算”教学为例，探索立足学生计算思维培养的高中信息技术学科项目式教学。

一、计算思维和项目式教学概述

（一）计算思维

“计算思维”最先由美籍华人计算机科学家周以真教授提出，《课程标准》对“计算思维”这一核心内容做出了明确的界定，即计算思维是指个体运用计算科学领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动，具体表现为解决问题过程的“形式化”“模型化”“自动化”“系统化”。相关文献显示，计算思维的重要核心在于计算科学，是通过计算科学概念的有效运用对相关问题进行有效设计和求证，从而帮助学习者理解相关知识内容，是一种维度较为宽广的思维活动方式［1］。计算思维在教育教学中发挥着越来越重要的作用，将成为日后学生所需要具备的基础技能之一，它与理论思维和实验思维一样，是新时代推动科学技术不断发展的重要思维方式，也是促进人类社会文明不断进步的重要动力。《课程标准》将计算思维作为信息技术学科的四大核心素养之一，根据计算机解决问题的过程和方法抽象出所要解决问题的特征，构建出计算机解决问题的结构模型，并对模型数据进行分析演算，最终形成数字化解决问题的方案，并在实践中不断优化和完善。

（二）项目式教学

项目式教学是一种全新的教学方式，由教师带领学生根据具体项目目标开展教学活动，是目前教学实践中应用最为广泛的方式之一。项目式教学作为一种现代教育理论，具有建构主义的基本特点，同时也充分体现了多元智能理论等全新的教育思想和学习理论，与传统的教育教学方法存在显著不同［2］，其主要可以分为起始阶段、主体阶段、项目收尾阶段等三个阶段。在起始阶段，由教师和学生一起制订项目任务计划和项目工作内容；在主体阶段，由学生小组进行各项目工作内容的分工与落实；在项目收尾阶段，小组成员在全班同学面前分享与交流项目成果。

项目式教学法强调学生在学习中的主体地位，要求教师在教学过程中扮演好引导者的角色，帮助学生通过合作、探究等方式顺利获得更多的知识和经验。在项目式教学中，教师的主要任务不再是将知识灌输给学生，而是为学生营造良好的学习环境和学习氛围，引导学生根据项目任务的内容循序渐进地学习。因此，项目式教学法为学生设计了更加真实的工作环境，学生通过项目工程的任务驱动进行自主学习，并在此过程中充分调动已有知识解决遇到的问题，不断提升实践技能。可见，项目式教学法给予学生一定的学习自主性，让学生能够在相应的时间内自主安排学习时间和学习计划，并且能够在项目完成时切实体会到学习的成果，有利于进一步提高学生的学习积极性［3］。

二、基于计算思维的项目式教学法实施策略

“Python程序设计”是目前中小学信息技术课程中的一项重要内容，该语言语法简洁清晰，提供大量内置对象和内置函数，编程模式非常符合人类的思维方式和习惯。与C语言系列和Java等语言相比，Python更加容易学习和使用，但这并不意味着学生可以轻松地掌握Python。学生要熟练掌握和运用Python仍需要通过大量的练习来锻炼自己的计算思维和熟悉Python编程模式。在“Pyton程序设计”中运用计算思维，能够充分体现该程序设计语言计算思维的本质特点，帮助学生更好地拓展计算思维能力。因此，教师可根据课程的具体要求和特点，并结合学生的实际学习能力，在这一课程教学中利用项目式教学方法开展教学活动，将教学阶段分为三个环节。首先，开展示范项目教学。由教师向学生展示相关知识点和程序设计方法，与学生共同完成项目任务的设计与规划。其次，完成练习项目内容。该环节让学生根据实验指导书的相关步骤指示自主完成练习内容。最后，开展实训项目。该环节让学生自主选择项目课题，按