一、引言
《义务教育信息科技课程标准 (2022 年版)》建议一线教师积极建构一种以“学”为中心的教与学关系,倡导将知识建构、技能培养与思维发展融入到运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中,让学生能采用基于项目的学习方式进行学习[1]。它将多个学科知识嵌于项目设计中,学生在完成项目的同时,学习与应用各学科相关知识,提高学生综合运用理论知识分析、解决实际问题的能力,培养学生的高阶思维能力以及自主学习意识。
计算思维是一种同时包含数学思维、工程思维和科学思维的综合性思维,其核心概念是抽象和自动化,计算思维教育的目的是培养一种思维习惯,像计算机科学家思考问题那样的习惯[2]。计算思维是信息科技学科核心素养培养的核心议题,将计算思维融入小学信息科技程,对于提升信息技术课程的“思维性”及“基础性”具有重要价值。
二、以教材为蓝本开发项目式学习课例
以广东省信息技术第四册(下)B版第五课《筑长城》内容为核心,指导学生通过“探长城 寻奥秘”的主题进行项目式学习探究,过程分为五个环节:知长城-懂得长城的历史脉络,探长城-分析长城的结构,爱长城-用实际行动表达对长城的爱,护长城-制作长城主题创意编程作品,分享知长城、探长城、爱长城和护长城的知识技能,反思与迭代-反思主题学习的整个过程,对探究的结构和内容进行再审视,再更新,使整个探究过程更完善,更具有推广性。
三、深入研究教材内容,突出计算思维培养
计算思维(Computational Thinking)这一概念的提出,最早是在2006年3月,周以真(Jeannette MWing)教授在美国计算机权威刊物Communications of the ACM上提出的。周教授认为,计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动[3]。根据周教授的观点,计算思维就是通过简略、融入、转换和仿真的方法把一个看起来比较困难的问题重新解释成一个人们知道用什么方法解决的问题,计算思维与人们的日常生活及工作密切相关,应为人类不可或缺的一种能力。
“探长城 寻奥秘”项目式主题的探究过程便是引导学生从知长城、探长城、爱长城、护长城再到反思迭代的问题解决过程,充分体现了计算思维问题求解,融入生活的理念,护长城一节,通过创意编程仿真的实施,体现对学生生活与计算思维相融合的理念。
(1)研究教材内容重难点
《筑长城》一课围绕使用goc命令绘制长城图形来讲解for循环。For循环是程序设计中经常使用且功能强大的命令结构。小学生刚接触代码式的编程,如何使学生形象直观地理解for循环的作用与执行过程是我初定的重点,而for循环的格式作为难点。本节课的设计旨在帮助学生建立一种分析问题的数学思维,教学重点和难点应突出在如何通过已知次数,让学生变换初值、条件和叠加方式来训练学生的思维能力,并最终通过程序任务的设计来强化这种思维进而体现在用程序解决问题的实践能力上。
(2)结合实际辩证使用教材
教材用到的长城基本图形有四条线,笔画稍多,为了节省更多时间用在重点任务上,经过研讨,我们最终选定了画楼梯的方案,它的基本图形只有两条线。循环的基本体命令简短,这样便于学生将更多精力放在学习重点上。
四、研究学生——精心设计教学活动
项目式学习坚持以学生为本。“以学生为本”的培养模式是把学生当作主体,让学生参与到知识形成的全过程中去,成为整个课程的主体。
(1)学情分析
学生在五年级曾经接触过scratch编程,具有使用循环命令编程的经历。不过与scratch积木式编程相比较,GOC代码式的编程对学生来说是一个不小的挑战,会面临很多格式上的问题。前期学生已经能够运用基本的执行、转向命令编写顺序结构程序,具备一定的基础。
起初设计引入环节为用“scratch小猫下楼梯”来引出循环命令,进而引导学生思考如何在goc实现循环命令。但是在磨课的过程中发现学生对这一引入反响并不好,反而有同学在练习阶段直接用scratch设计程序。这样的结果使得导而不入,经过分析:学生比较喜欢使用积木式、图形化的编程,但是为了学生未来发展,形成良好的编码习惯,应当摒弃这种导入方式。
(2)教学情境设计——紧密联系学生生活实际
杜威认为:“教育上诸多失败是由于给儿童太突然地提供了许多与社会生活无关的专门科目违反了儿童的自然天性”[4],因此课堂教学设计必须结合学生的年龄特点、心理特征和生活实际。教师应选取学生感兴趣的事物进行设计并利用教学过程中创设的情感氛围能够很好地使学生在一定的情绪中进行感受,这有利于学生主动地、快乐地学习,提高学生对信息技术课的兴趣。
本课导入环节经过多次碰撞与推翻,最终选定“营救汪星人”为情境,通过画面、背景音乐与教师声情并茂地故事讲解,使学生进入场景(洪水来了,汪星人在狂风暴雨中拼命挣扎着,忽然一根救命的树枝闪现在它眼前,它拼命地抓住了树枝,顺着树枝爬呀爬呀,等到洪水退去,才发现离地面好高啊,下不去了,怎么办呢?)并要想办法营救汪星人。
(3)形象直观方式突破重难点
学生使用顺序结构程序帮助汪星人画了楼梯连接到地面,并知道了循环次数为3。根据已知的循环次数,来设置for循环的3个表达式。通过接力游戏设计,让学生在游戏活动中直观地理解初值、条件和叠加方式的意义。
1.解释表达式一:初值。
师:我将接力棒交给第一个同学,听清我的指令。我们要报3个数,从1开始,每次加1,报完数的同学将接力棒传给下一个同学。
学生报数开始。
师:我们从哪个数开始报的呀?
师:对,1就是我们的初始值
接力棒就是变量i,在程序里我们怎么定义它呢?
Int i=1;(师板书)
2.解释表达式二:条件
师:老师说报3个数,同学们报到了3,怎么把这个告诉计算机呢?
师:比较接力棒和3?
师:1和2小于3,刚才同学报3这个数了吗?
师:所以就是i<=3;
(板书比较变量关系)
师:记录员i一次只能记一个数,那1怎么变为2,2又是如何变为3的呢?
3.解释表达式三:叠加
师:对了,就是i=i+1;可简化为i++;
(板书)
为了强化学生对三个表达式的理解,要求学生在不改变循环次数的前提下,小组合作,变换初值、条件和叠加方式,以训练学生的思维能力。
最后分小组采取任务驱动的方式巩固提高。教师提供多个重复图形的基本体,让学生发现基本体的数量确定需要的循环次数,并自主设置初值、条件和叠加方式来使用for循环实现。在学生完成任务过程中,播放固定时间的舒缓音乐来使学生在一个愉悦的状态下编码,音乐停则编码停。
教师的主要阵地在教学,项目式学习的关键在于深入了解学生、融入学生生活、突破教材重难点、合理设置课堂活动。解放孩子的双手,善于实践,解放孩子的大脑,善于思考,解放孩子的嘴巴,善于表达,解放孩子的时间,用心创造,最终促进学生主体性发挥和个性的成长。
参考文献
[1] 巫雪琴, 樊绮. 聚焦项目式教学设计 探究以"学"为中心的学习[J]. 中国信息技术教育, 2020(9):4-4.
[2] 邓秀勤, 李文洲, 刘海林,等. 基于计算思维能力培养的离散数学课程教学改革探索[J]. 大学数学, 2017(1).
[3] 王蕾. 基于计算思维的信息技术教学设计模式的研究——以儿童编程单元为例[J]. 中国信息技术教育.
[4] 杜威.赵祥麟等译.学校与社会·明日之学校[M].北京人民教育出版社.2005:19.