開啟跨學(xué)科“密碼”激發(fā)計(jì)算思維潛能

摘要：跨學(xué)科學(xué)習(xí)作為一種綜合應(yīng)用多學(xué)科知識(shí)解決真實(shí)問題的學(xué)習(xí)模式，是面向素養(yǎng)本位課程改革的新探索。如何通過(guò)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)凸顯信息科技課程的跨學(xué)科屬性，促進(jìn)課程核心素養(yǎng)培養(yǎng)，成為教師關(guān)注的重點(diǎn)。本文通過(guò)梳理相關(guān)文獻(xiàn)，基于《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》，以建構(gòu)主義理論和兒童認(rèn)知發(fā)展階段理論為理論基礎(chǔ)，提出了基于跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)培養(yǎng)小學(xué)生計(jì)算思維與促進(jìn)小學(xué)生編程能力提升的教學(xué)策略。關(guān)鍵詞：跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)；計(jì)算思維；教學(xué)策略引言《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》將計(jì)算思維列為信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)之一，因此，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維成為當(dāng)前中小學(xué)信息科技教學(xué)的關(guān)注重點(diǎn)，也是教學(xué)的重難點(diǎn)。而跨學(xué)科學(xué)習(xí)作為一種綜合應(yīng)用多學(xué)科知識(shí)解決真實(shí)問題的學(xué)習(xí)模式，打破了學(xué)科之間的壁壘，建立起多個(gè)學(xué)科之間有意義、有價(jià)值的聯(lián)系。跨學(xué)科學(xué)習(xí)不是同一主題下不同學(xué)科教學(xué)活動(dòng)的簡(jiǎn)單疊加，而是在問題解決過(guò)程中綜合運(yùn)用各學(xué)科的知識(shí)概念、思維模式和探究技能，注重各學(xué)科之間的協(xié)同作用。那么，如何通過(guò)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)凸顯信息科技課程的跨學(xué)科屬性，促進(jìn)計(jì)算思維培養(yǎng)呢？筆者認(rèn)為，信息科技跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)需要圍繞與學(xué)生生活、學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)相關(guān)的數(shù)字化場(chǎng)景問題，構(gòu)建真實(shí)的學(xué)習(xí)主題和學(xué)習(xí)情境，明確由大概念統(tǒng)領(lǐng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)，以問題鏈的形式組織學(xué)習(xí)任務(wù)，設(shè)計(jì)與學(xué)習(xí)任務(wù)關(guān)聯(lián)的表現(xiàn)性學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)。另外，為了推進(jìn)信息科技課程跨學(xué)科學(xué)習(xí)的有效實(shí)施，教師既需要改變“學(xué)科本位”的思維定式，也需要變革傳統(tǒng)教學(xué)中以技術(shù)訓(xùn)練為主的教學(xué)邏輯，具體而言，就是要依托教師群體形成跨學(xué)科思考的教學(xué)理念，落實(shí)以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，建立跨學(xué)科共同體和技術(shù)賦能的支持保障體系?？鐚W(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維能力提升的策略筆者認(rèn)為，從促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維能力提升角度進(jìn)行跨學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生信息素養(yǎng)落地開花，是行之有效的策略之一。同時(shí)，從促進(jìn)學(xué)生編程能力提升的專項(xiàng)訓(xùn)練出發(fā)，以跨學(xué)科活動(dòng)提高學(xué)生分析問題的能力，從而提高發(fā)現(xiàn)并解決問題的能力，可進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維能力的提升。1.以主題活動(dòng)為載體，促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維能力的發(fā)展主題活動(dòng)是學(xué)生知識(shí)技能學(xué)習(xí)與生活實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合的一種學(xué)習(xí)組織方式。在活動(dòng)過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)問題分析、方案設(shè)計(jì)、實(shí)踐應(yīng)用及迭代完善等步驟的深度參與，理解和應(yīng)用學(xué)科知識(shí)和學(xué)科思想方法，促進(jìn)計(jì)算思維能力發(fā)展。教學(xué)實(shí)施強(qiáng)調(diào)以真實(shí)問題和項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)方式開展，鼓勵(lì)學(xué)生“做中學(xué)”“用中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”。①原有設(shè)計(jì)：在進(jìn)行“在線學(xué)習(xí)資源分享”主題活動(dòng)時(shí)，教師經(jīng)常以技術(shù)掌握為主要教學(xué)目的，使學(xué)生學(xué)會(huì)將學(xué)習(xí)資源進(jìn)行在線分享。②設(shè)計(jì)思考：現(xiàn)在的學(xué)生是信息社會(huì)的原住民，多數(shù)具備電子設(shè)備和在線工具使用的能力，本節(jié)課如果僅停留在技術(shù)掌握層面，學(xué)生的積極性會(huì)大打折扣?；谏鲜龇治?，將本節(jié)課設(shè)計(jì)為跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)，結(jié)合語(yǔ)文課最近正在學(xué)習(xí)的四大名著這一真實(shí)需求，用信息科技手段分析問題，學(xué)生在此過(guò)程中體驗(yàn)計(jì)算思維過(guò)程，從而有效解決實(shí)際問題。③改進(jìn)設(shè)計(jì)：以學(xué)生三年級(jí)語(yǔ)文學(xué)習(xí)中的經(jīng)典閱讀為落腳點(diǎn)，讓學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)合作學(xué)習(xí)四大名著的知識(shí)，在線交流對(duì)四大名著的了解、分析及感悟等，協(xié)同創(chuàng)作“我們的閱讀”在線文檔。學(xué)生在探究學(xué)習(xí)傳統(tǒng)經(jīng)典文學(xué)的同時(shí)，也領(lǐng)悟到數(shù)字化學(xué)習(xí)的新模式和新方法，實(shí)現(xiàn)兩種學(xué)科內(nèi)容邏輯的融合，促進(jìn)了計(jì)算思維能力的提高。2.設(shè)計(jì)體驗(yàn)性任務(wù)，逐步形成計(jì)算思維計(jì)算思維的培養(yǎng)不是通過(guò)學(xué)科知識(shí)技能的傳遞達(dá)成的，而是依托真實(shí)情境，由學(xué)生在任務(wù)探索過(guò)程中逐步養(yǎng)成的。例如，在上文提到的“在線學(xué)習(xí)資源分享”主題活動(dòng)中，教師依據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)將學(xué)生的體驗(yàn)任務(wù)進(jìn)行細(xì)化分解，總?cè)蝿?wù)是了解、分析四大名著，子任務(wù)是各小組選擇其中一本書目進(jìn)行在線學(xué)習(xí)，記錄并總結(jié)反思，最后總結(jié)式分享將整個(gè)任務(wù)進(jìn)行在線文檔的整理，讓全體學(xué)生回到總?cè)蝿?wù)上，了解全部書目的知識(shí)。3.設(shè)計(jì)個(gè)性化任務(wù)，提高學(xué)生計(jì)算思維能力編程作為信息科技課堂教學(xué)中的重要內(nèi)容，對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)起著重要的作用。在教學(xué)中，教師應(yīng)抓住編程教學(xué)重點(diǎn)，根據(jù)學(xué)生信息科技理論與實(shí)踐掌握程度的差異，為學(xué)生提供不同層次的任務(wù)，讓學(xué)生可以根據(jù)自己的實(shí)力有選擇性地完成學(xué)習(xí)任務(wù)，不斷培養(yǎng)學(xué)生的編程能力，提升學(xué)生計(jì)算思維能力。對(duì)于初始段的學(xué)生側(cè)重對(duì)概念方面的理解，讓其學(xué)會(huì)使用積木指令完成大概框架的搭建。對(duì)于中間段的學(xué)生則側(cè)重計(jì)算思維的培養(yǎng)，在基本掌握腳本的基礎(chǔ)上，思考作品的完整流程，在編程運(yùn)行與調(diào)試中優(yōu)化作品設(shè)計(jì)。對(duì)于高階段的學(xué)生可以從計(jì)算思維簡(jiǎn)化角度出發(fā)，讓學(xué)生合理利用圖形化編程設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)化的腳本，激發(fā)這部分學(xué)生的思維創(chuàng)意，通過(guò)多途徑探索圖形化編程更多模塊的應(yīng)用。通過(guò)個(gè)性化、精準(zhǔn)化的任務(wù)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)分層培養(yǎng)學(xué)生編程能力，同時(shí)達(dá)到提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題能力的目標(biāo)。4.以項(xiàng)目式任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，促使學(xué)生思維碰撞在教學(xué)中，教師可嘗試通過(guò)問題引領(lǐng)以及項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)等教學(xué)模式，不斷發(fā)揮學(xué)生的主體作用，在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。①原有設(shè)計(jì)：在《青蛙過(guò)河》一課的傳統(tǒng)教學(xué)中，教師一般會(huì)根據(jù)課文內(nèi)容按“坐標(biāo)教學(xué)→坐標(biāo)定位→到達(dá)終點(diǎn)→實(shí)現(xiàn)青蛙旋轉(zhuǎn)”的順序進(jìn)行教學(xué)。②設(shè)計(jì)思考：根據(jù)這樣的設(shè)計(jì)學(xué)生也能完成教學(xué)任務(wù)，但是印象不深，并且學(xué)生缺乏主動(dòng)思考。為了能夠讓學(xué)生更好地利用圖形化編程軟件完成程序設(shè)計(jì)，教師可以采取項(xiàng)目式學(xué)習(xí)法，引導(dǎo)學(xué)生在此過(guò)程中主動(dòng)探索，高效地解決實(shí)際問題，并在思考中潛移默化地提升計(jì)算思維能力。③改進(jìn)設(shè)計(jì)：將教學(xué)目標(biāo)分解成三個(gè)子項(xiàng)目。項(xiàng)目一，利用所學(xué)知識(shí)完成青蛙過(guò)河的舞臺(tái)設(shè)計(jì)。此處要以入門級(jí)的形象設(shè)計(jì)吸引學(xué)生編程的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)一步激活學(xué)生的計(jì)算思維。項(xiàng)目二，探索積木指令中不同“坐標(biāo)”指令模塊的區(qū)別，并通過(guò)合適的積木搭建，實(shí)現(xiàn)青蛙跳躍到河對(duì)岸的效果。從項(xiàng)目一的靜態(tài)設(shè)計(jì)到項(xiàng)目二的動(dòng)態(tài)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了編程教學(xué)的難度提升。項(xiàng)目三，思考問題：“如果青蛙在跳的過(guò)程中未到達(dá)對(duì)岸，會(huì)有何種結(jié)果？”“河中有未知的危險(xiǎn)會(huì)怎么樣？”“到達(dá)終點(diǎn)青蛙會(huì)有何種心情？它會(huì)如何做？嘗試進(jìn)行設(shè)計(jì)并運(yùn)行調(diào)試優(yōu)化?！睂?duì)部分初階學(xué)生來(lái)說(shuō)，項(xiàng)目三可能有一定的難度，這就需要教師適當(dāng)干預(yù)，引導(dǎo)小組內(nèi)的“智囊團(tuán)”帶領(lǐng)本組成員對(duì)此項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，提升組員的編程能力，激發(fā)計(jì)算思維，拓寬思維視野。通過(guò)不同層次項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，能促進(jìn)學(xué)生圖形化編程能力的內(nèi)化以及后期計(jì)算思維能力的發(fā)展與進(jìn)階。開展跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)的實(shí)施建議在課題組內(nèi)多次探討與梳理的基礎(chǔ)上，筆者整理了3～6年級(jí)信息科技教材中適合做跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)教學(xué)的部分內(nèi)容及其策略。1.在線學(xué)習(xí)與生活本模塊包括“在線生活”“在線學(xué)習(xí)”“在線安全”三部分內(nèi)容，其中很多內(nèi)容可進(jìn)行跨學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)。例如，第一單元第2課《在線學(xué)習(xí)生活更從容》，可從多學(xué)科角度進(jìn)行導(dǎo)入，如通過(guò)問題“學(xué)校最近舉行經(jīng)典閱讀活動(dòng)，你知道哪些經(jīng)典閱讀的書目？了解內(nèi)容嗎？”導(dǎo)入在線學(xué)習(xí)方法，或者從學(xué)生最近喜歡的音樂、喜歡的藝術(shù)家、剛學(xué)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入在線學(xué)習(xí)。在任務(wù)設(shè)計(jì)中，教師可以采取項(xiàng)目式學(xué)習(xí)方法，引導(dǎo)學(xué)生分組完成自選書目的學(xué)習(xí)與分享，在完成任務(wù)中滲透計(jì)算思維的培養(yǎng)。2.數(shù)據(jù)與編碼本模塊包含“數(shù)字與編碼”“數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)安全”“數(shù)據(jù)的組織與呈現(xiàn)”三部分內(nèi)容。在本模塊教學(xué)中，教師可通過(guò)身邊的具體事例引導(dǎo)學(xué)生理解日常生活中的“數(shù)字”不一定都是數(shù)學(xué)中的“數(shù)值”，感受編碼在計(jì)算機(jī)中的作用。同時(shí)，在教學(xué)中綜合運(yùn)用信息科技、語(yǔ)文、數(shù)學(xué)、科學(xué)等知識(shí)，讓學(xué)生用數(shù)據(jù)講故事，嘗試用編碼描述秩序，在鍛煉學(xué)生編程能力的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)不同課程學(xué)習(xí)主題與信息科技的有效融合，提升學(xué)生的計(jì)算思維。3.身邊的算法及過(guò)程與控制本模塊包括“算法的描述”“算法的執(zhí)行”“算法的效率”“系統(tǒng)與模塊”“反饋與優(yōu)化”“邏輯與運(yùn)算”六部分內(nèi)容，教學(xué)目標(biāo)是借助其他學(xué)科和生活中的實(shí)例，體驗(yàn)身邊的算法，理解算法是通過(guò)明確的、可執(zhí)行的操作步驟描述的問題求解方案，了解算法的順序、分支和循環(huán)三種基本