PBL視角下培養(yǎng)初中生計算思維的教學模式探究

PBL視角下培養(yǎng)初中生計算思維的教學模式探究

Summary伴隨計算機科學如火如荼的發(fā)展，計算思維應運而生，儼然成為人們理解問題、解決問題的必備技能。而在信息科技課程教學中，計算思維亦是課程核心素養(yǎng)的主要組成部分，成為許多教師關注的熱點話題。因此，本文著重以PBL為主線，探討在信息科技教學中如何化抽象為具體，將無形的計算思維轉變?yōu)橛行蔚慕虒W實踐，潛移默化地培養(yǎng)學生的計算思維，進而提升學生運用計算思維解決問題的能力。KeysPBL；計算思維；教學模式；信息科技引言隨著互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等突飛猛進的發(fā)展，使得計算思維的關注度日益高漲。在教育領域也不例外，教師更多關注如何將計算思維的培養(yǎng)滲透在日常教學中。信息科技課程作為計算思維培養(yǎng)的重要載體，多數(shù)教師較側重于學生操作技能的掌握，對于計算思維的培養(yǎng)意識較為淡薄或表面化。而新課標理念的提出亟待當前課堂教學模式的完善，以提升信息科技課程的教學效果，更好地彰顯課程核心素養(yǎng)的價值體現(xiàn)。PBL教學法以真實問題為驅動，由學生合作探究、解決問題，在此過程中建構知識體系。這與計算思維的內(nèi)涵如出一轍，因此本文以培養(yǎng)學生計算思維為導向，以PBL教學法為主線，探討如何在信息科技課堂中展開一系列教學實踐。一計算思維周以真教授于2006年首次對計算思維的具體概念進行了闡述，即計算思維是指運用計算機科學的方法進行問題求解、系統(tǒng)設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學基礎概念的一系列思維活動[1]?？v觀計算思維有關研究，總的來說，計算思維是利用計算機方法解決問題的一種思維方式，關鍵在于形成問題解決的方案，培養(yǎng)學生像計算機科學家那樣去思考問題，是計算思維培養(yǎng)的宗旨。二PBLPBL（problem-basedlearning）即項目式教學法，來源于杜威提出的“做中學”教育理念，以建構主義理論為基礎，立足真實問題情境，學生根據(jù)問題進行合作探究，探尋解決問題的思路與方法，并以一定形式呈現(xiàn)結果，同時在此過程中伴隨著評價和反思的一種教學方法。三PBL視角下培養(yǎng)初中生計算思維的教學模式構建本節(jié)以初中信息科技課程為立足點，構建PBL視角下培養(yǎng)初中生計算思維的教學模式，如圖1所示：在該教學模式中，教師活動主要包括四個環(huán)節(jié)：（1）創(chuàng)設問題情境，導入項目：創(chuàng)設真實的問題情境，以問題導入項目，激發(fā)學生的學習熱情；（2）分析項目，拆分任務：將一個大問題拆分為一個個小任務；（3）細化項目，制定方案：引導學生將問題細化，并制定具體的實施步驟和計劃；（4）適時介入，適當引導：在項目實施過程中，教師應及時給予解答疑惑，以更有序地推動項目的實施；（5）評價交流，總結成果：通過師生互評、生生互評，交流項目完成情況。而對于學生來說，首先根據(jù)教師提出的問題，初步感受項目；然后理解項目，將問題拆分為一個個小任務，通過合作探究收集整理數(shù)據(jù)資料，制定實施計劃；在項目實施結束后進行匯報展示與交流，不斷完善項目。同時在該教學模式中，將計算思維的四大核心要素融合到教學的各個環(huán)節(jié)中。圖1

PBL視角下培養(yǎng)初中生計算思維的教學模式構建四“機器人循跡垃圾分類”項目實施探究本節(jié)在構建上述教學模式的基礎上，以“機器人循跡垃圾分類”項目為例展開實踐探究，該項目重在讓學生以機器人為助手，通過設計算法、借助圖形化編程軟件編寫調(diào)試程序使得機器人巡線行駛，進而實現(xiàn)“垃圾分類”的功能。在項目問題的分解、項目計劃的制定及實施過程中兼顧計算思維的培養(yǎng)。具體實施過程如下：創(chuàng)設情境提出項目為了更高效地對資源進行回收利用，營造綠色生態(tài)環(huán)境。各種智能垃圾分類設備涌入我們的生活，實現(xiàn)了垃圾的自動分類處理。如果現(xiàn)在給你兩臺機器人，如何讓兩臺機器人按照軌跡線行走，分工合作實現(xiàn)垃圾的智能分類？2.立足情境分析項目通過對項目問題的分析，可將項目理解為：讓一臺機器人沿著軌跡線分別行至四個垃圾放置區(qū)，夾取垃圾并將其集中放置識別區(qū)，然后另一臺機器人行至識別區(qū)，根據(jù)顏色將垃圾進行分類，分別將垃圾運送至不同區(qū)域。因此可將項目分為三個小任務：（1）搭建一臺機器人用來夾取垃圾放置識別區(qū)；（2）搭建另一臺機器人用來夾取垃圾放置垃圾回收區(qū)；（3）設計算法，編寫程序，讓兩臺機器人巡線行駛。3細化分解項目設計任務一：搭建機器人小車1學生根自主選擇零件和工具搭建機器人小車。任務二：搭建機器人小車2學生自主搭建機器人小車2：裝置顏色傳感器、灰度傳感器、機械爪等。任務三：設計算法編寫程序教師引導學生分小組合作，根據(jù)機器人要實現(xiàn)的功能自主設計算法。利用圖形化編程軟件拖拽相應的模塊搭建程序，通過分支語句判斷有無垃圾，實現(xiàn)不同路線的行駛，進而放置垃圾。4合作探究項目實施教師為學生提供項目任務表、機器人搭建手冊、路線圖等。學生按照任務表，分小組合作探究，借助圖形化編程平臺編寫程序，運用行駛路線圖紙調(diào)試程序，教師根據(jù)學生完成情況給予實時指導與幫助。5作品展示項目評價項目完成后，學生分小組展示作品，根據(jù)項目完成情況，教師組織各個小組按照評分表進行打分，組內(nèi)成員記錄自己作品存在的問題，及時修正完善。此外，師生共同推選出班級最優(yōu)秀的小組作品，該小組將作為代表去參加相應的青少年科技比賽。五結語隨著“互聯(lián)網(wǎng)+教育”理念的不斷深入以及新課程標準對核心素養(yǎng)的新要求，當前課堂教學模式亟待改革與完善，而初中信息科技課堂作為培養(yǎng)學生計算思維的重要平臺，更應該做出相應調(diào)整以彰顯課程核心素養(yǎng)的價值體現(xiàn)?；诖耍恼乱訮BL為主線，根據(jù)教師活動和學生活動，將計算思維的四個核心部分貫穿教與學的各個環(huán)節(jié)中，構建了PBL視角下培養(yǎng)學生計算思維的教學模式。同時基于該模式，以“機器人循跡垃圾分類”項目展開實踐探究，在該項目中學生的投入度較高，通過小組合作設計方案，在完成項目任務的過程中既掌握了知識技能，同時鍛煉了計算思維。Reference[1]JeannetteM,Wing.Computationalthinking[J]