項目式學(xué)習(xí)驅(qū)動下小學(xué)信息科技計算思維的培養(yǎng)

新時代背景下，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術(shù)快速發(fā)展及在社會各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，創(chuàng)生出一個全新的數(shù)字化生存環(huán)境。信息時代對人才培養(yǎng)的要求，已從基本的讀、寫、算等技能發(fā)展為具備交流協(xié)作、問題解決、數(shù)字化創(chuàng)新等能力，同時計算思維作為小學(xué)信息科技課程明確培養(yǎng)的核心素養(yǎng)之一，成為人們在數(shù)字化環(huán)境中解決綜合問題的一種重要能力。為此，人們逐漸認識到，計算思維是現(xiàn)代社會中不可或缺的核心能力。小學(xué)階段作為學(xué)生基礎(chǔ)思維能力形成的關(guān)鍵時期，如何在信息科技教學(xué)中高效培養(yǎng)學(xué)生計算思維，是當前教育改革的熱點與難點。項目式學(xué)習(xí)這一以學(xué)生為中心、以實踐為導(dǎo)向的教學(xué)方法，為教師探索小學(xué)生計算思維的培養(yǎng)提供了新的視角與途徑?；诖?，本文將系統(tǒng)探討項目式學(xué)習(xí)在小學(xué)信息科技課堂中的實際應(yīng)用，深人分析其對學(xué)生計算思維能力提升的具體影響，為學(xué)生未來的學(xué)習(xí)發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)，從而促進小學(xué)信息科技課程的改革與創(chuàng)新。一、設(shè)計情境化項目，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣情境是知識創(chuàng)造、分享及建構(gòu)的載體，在真實情境中開展知識教學(xué)能收到更好的學(xué)習(xí)效果。小學(xué)信息科技教學(xué)中，教師可通過構(gòu)建與學(xué)生生活經(jīng)驗緊密相關(guān)的情境，讓學(xué)生充分感受信息科技的力量，然后采用項目式學(xué)習(xí)來培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，迅速拉近學(xué)生與抽象知識之間的距離，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與探索欲望，從而使他們的興趣表現(xiàn)出明顯的信息科技指向，促使學(xué)生從“要我學(xué)習(xí)\"轉(zhuǎn)向“我要學(xué)習(xí)”。以《義務(wù)教育信息科技教學(xué)指南》四年級全一冊《數(shù)據(jù)表達我做主》這一單元內(nèi)容為例，它是數(shù)據(jù)與編碼模塊的內(nèi)容單元。根據(jù)新課標，學(xué)生需要建立“數(shù)字化編碼有利于高效處理信息\"這一單元大概念，逐步形成數(shù)據(jù)與編碼模塊大概念，理解數(shù)據(jù)編碼使信息得以有效利用的意義。教師可以創(chuàng)設(shè)名為“小小數(shù)據(jù)分析師”的情境項目，這個項目中，學(xué)生將化身為數(shù)據(jù)分析“小專家”，親身經(jīng)歷從數(shù)據(jù)收集到圖表制作的全過程。項目啟動之初，教師引導(dǎo)學(xué)生從身邊的生活實例入手，思考哪些數(shù)據(jù)值得關(guān)注，如班級同學(xué)的身高、體重分布、最喜愛的運動項目等。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生設(shè)計并發(fā)放調(diào)查問卷，這一環(huán)節(jié)不僅鍛煉了學(xué)生的觀察力與數(shù)據(jù)敏感度，更讓他們在實際操作中感受到數(shù)據(jù)收集的趣味性與重要性。隨著項目的推進，教師引入信息科技工具，如Excel等電子表格軟件或在線圖表制作平臺，引導(dǎo)學(xué)生嘗試將收集到的原始數(shù)據(jù)整理成規(guī)范的形式，選擇合適的圖表類型進行可視化展示。這一過程中，學(xué)生需要深入理解各種圖表類型的特點和適用場合，如柱狀圖適用于展示不同類別的數(shù)據(jù)對比，折線圖則更擅長展現(xiàn)數(shù)據(jù)隨時間的變化趨勢。通過不斷實踐，學(xué)生不僅掌握了圖表制作的基本技能，還在數(shù)據(jù)分析的過程中逐步培養(yǎng)了計算思維，學(xué)會如何運用數(shù)據(jù)來洞察問題的本質(zhì)和規(guī)律。為進一步提升學(xué)生的計算思維和創(chuàng)新能力，教師可設(shè)置更具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。例如，鼓勵學(xué)生自主選題，設(shè)計一份關(guān)于環(huán)保意識、健康狀況或?qū)W校文化活動等方面的數(shù)據(jù)調(diào)查報告，制作相應(yīng)的統(tǒng)計圖表。這樣的任務(wù)既能鞏固拓展學(xué)生知識技能，又能讓學(xué)生在自主探究過程中體驗到創(chuàng)新的樂趣與成就感。項目實施過程中，教師還應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作和溝通能力，通過分組合作方式，讓學(xué)生在團隊內(nèi)部分工協(xié)作，共同完成任務(wù)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神，激發(fā)他們的思維火花與創(chuàng)新靈感。評價是學(xué)科核心素養(yǎng)落地的“最后一公里”。教師可以通過舉辦“數(shù)據(jù)分析成果展示會”等活動，讓學(xué)生有機會向全班同學(xué)展示自己的作品和成果。展示和評價過程中，學(xué)生能夠獲得來自同伴和教師的寶貴反饋和建議，從而進一步完善自己的作品，提升自我認知和評價能力。這樣的展示會是對學(xué)生項目學(xué)習(xí)成果的全面檢閱，更是對他們計算思維以及信息素養(yǎng)的有效提升。二、引入問題解決導(dǎo)向，深化計算思維訓(xùn)練在“雙新”背景下，新課標和新教材中的各內(nèi)容模塊都倡導(dǎo)以主題式學(xué)習(xí)或項目式學(xué)習(xí)為主線。無論采用哪種主線，學(xué)習(xí)的本質(zhì)均指向問題解決。因此小學(xué)信息科技教學(xué)中，問題解決導(dǎo)向的教學(xué)策略對于深化學(xué)生的計算思維訓(xùn)練至關(guān)重要。通過項目式學(xué)習(xí)方式，學(xué)生能夠在解決實際問題的過程中，積極運用和發(fā)展計算思維，提升分析解決問題能力。這是促進學(xué)生正確使用信息科技的重要手段，也是增強學(xué)生創(chuàng)新意識和實踐能力的必由之路。以《義務(wù)教育信息科技教學(xué)指南》四年級第14課《編碼也能動起來》為例，教學(xué)目標引導(dǎo)學(xué)生在解決項目所蘊含的問題過程中，建構(gòu)學(xué)科知識，發(fā)展學(xué)科思維，形成核心素養(yǎng)。教師可以設(shè)計一項名為“動態(tài)編碼創(chuàng)意工坊\"的項目，旨在引導(dǎo)學(xué)生制作富有動感和創(chuàng)意的動態(tài)編碼，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維。項目啟動時，教師可展示一系列引人入勝的動態(tài)圖像作品，可以是動畫短片、動態(tài)海報或具有交互性的圖像等，以激發(fā)學(xué)生的好奇心和創(chuàng)作欲望。隨著項目的推進，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生深人分析這些動態(tài)編碼作品的特點和制作技巧，包括了解動態(tài)編碼的基本原理，如網(wǎng)格繪制的差異、路線設(shè)計的不同等。通過這一系列環(huán)節(jié)，學(xué)生可初步掌握動態(tài)編碼制作基礎(chǔ)知識。接下來，教師還要設(shè)計一系列具有層次性和挑戰(zhàn)性的任務(wù)。起初可讓學(xué)生從基礎(chǔ)技能入手，如制定相同的編碼方案等。隨著學(xué)生技能的逐漸提升，教師可引導(dǎo)學(xué)生嘗試更為復(fù)雜的任務(wù)，如設(shè)計一個具有故事情節(jié)的短片，或者將編碼量、精確度等因素融入動態(tài)編碼，增強作品的表現(xiàn)力與感染力。這個過程中，計算思維的訓(xùn)練應(yīng)貫穿始終，教師可通過引導(dǎo)學(xué)生運用抽象思維，將復(fù)雜的動態(tài)編碼制作過程簡化為一系列可理解的步驟，還可引導(dǎo)學(xué)生運用分解思維，將整體任務(wù)細化為若干子任務(wù)，有助于學(xué)生逐一解決并攻克難題。教師還應(yīng)著重培養(yǎng)學(xué)生的模式識別能力，促使他們在實踐中發(fā)現(xiàn)規(guī)律、總結(jié)經(jīng)驗，提高制作效率與質(zhì)量。團隊合作與互動交流在項目式學(xué)習(xí)中也扮演著重要角色，教師可安排學(xué)生分組進行創(chuàng)作，鼓勵他們在團隊內(nèi)部進行分工協(xié)作，共同完成任務(wù)。教師可定期組織進度匯報與成果展示，助力學(xué)生及時了解同伴的進展，并從彼此的作品中汲取靈感，不斷完善自己的創(chuàng)作。項目結(jié)束時，教師可以實施多方參與、通力協(xié)作的評價方式，如開展別開生面的“動態(tài)編碼創(chuàng)意大賽”，為學(xué)生提供展示自己作品的平臺。通過評選以及頒獎環(huán)節(jié)，學(xué)生不僅能夠體驗到成功的喜悅，還能進一步激發(fā)創(chuàng)作熱情和探索欲望。三、強化算法思維訓(xùn)練，構(gòu)建計算思維框架培養(yǎng)小學(xué)生計算思維過程中，算法思維的培養(yǎng)無疑占據(jù)了核心地位。算法思維，簡而言之就是通過一系列邏輯清晰、條理分明的步驟去解決問題的思維模式，要求學(xué)生面對問題時能夠準確闡述問題本質(zhì)，有針對性地規(guī)劃解決方案，有條不紊地執(zhí)行操作，最終對結(jié)果進行嚴謹驗證。為夯實學(xué)生的算法思維基礎(chǔ)，在小學(xué)信息科技教學(xué)中，教師應(yīng)精心設(shè)計一系列兼具實用性與挑戰(zhàn)性的算法實踐活動。學(xué)生的算法思維不可能憑空生成，需要經(jīng)歷韓信點兵、雞兔同籠、一筆畫、漢諾塔等問題的解決逐步形成。以《義務(wù)教育信息科技教學(xué)指南》五年級中《用算法解決問題》章節(jié)知識點教學(xué)為例。遞歸算法作為一種典型的算法思想，在提升學(xué)生計算思維能力方面發(fā)揮著重要作用。教師可以策劃一個名為“遞歸探索之旅”的項目，引導(dǎo)學(xué)生通過親身實踐深刻領(lǐng)會遞歸算法的精髓，進而錘煉他們的計算思維。項目啟動之初，教師可通過演示一些簡單的遞歸實例，如階乘的計算或斐波那契數(shù)列的生成，幫助學(xué)生建立起對遞歸的初步認識。通過這些實例，學(xué)生能夠清晰理解遞歸的基本原理，即一個函數(shù)在執(zhí)行過程中會直接或間接地調(diào)用自身，并且每次調(diào)用都會將問題規(guī)?？s小，直至達到可以直接求解的基準情形。隨著項目的推進，教師可以逐漸增加問題的難度，如引入經(jīng)典的漢諾塔問題等更為復(fù)雜的遞歸應(yīng)用場景，讓學(xué)生以移動漢諾塔、總結(jié)移動規(guī)律、建構(gòu)遞歸模型、繪制遞歸流程圖和編寫遞歸代碼等思維進階過程為學(xué)習(xí)邏輯，以漢諾塔游戲的體驗與漢諾塔之美的感悟為生活邏輯，并進行有機融合。最終在解決這些問題的過程中，學(xué)生能夠系統(tǒng)地分析問題的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，明確遞歸的終止條件和遞歸調(diào)用的具體步驟，構(gòu)思出切實有效的遞歸算法，讓學(xué)科實踐在課堂中生根。為幫助學(xué)生更好地把握遞歸算法的實現(xiàn)細節(jié)，教師可引導(dǎo)學(xué)生利用偽代碼或流程圖直觀展現(xiàn)算法的執(zhí)行流程。這樣，學(xué)生不僅能夠?qū)⒊橄蟮倪f歸思維轉(zhuǎn)化為具體可行的操作步驟，還能在實際編程中不斷調(diào)試和優(yōu)化自己的算法設(shè)計。教師還可積極倡導(dǎo)學(xué)生之間的團隊協(xié)作與互動交流，通過小組討論和協(xié)作編程，引導(dǎo)學(xué)生在集思廣益中拓寬思路，共同攻克遞歸算法中的技術(shù)難關(guān)。這種團隊合作的學(xué)習(xí)方式，不僅能夠提升學(xué)生的算法設(shè)計能力，還能培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作和溝通協(xié)調(diào)能力。項目收尾時，教師可通過組織學(xué)生進行項目成果展示和經(jīng)驗交流活動，讓學(xué)生有機會從實踐中提煉經(jīng)驗，體驗并感受采用不同算法解決同一問題在時間效率上的差別，進一步加深對遞歸算法以及計算思維的理解。教師還可鼓勵學(xué)生思考遞歸算法在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用潛力，反思問題解決的過程和方法，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維與實踐欲望。四、實施探究式學(xué)習(xí)，培育學(xué)生計算思維探究式學(xué)習(xí)作為項目式教學(xué)的核心構(gòu)成，對學(xué)生計算思維的培養(yǎng)起著舉足輕重的作用。小學(xué)信息科技教學(xué)中，教師要加強知識學(xué)習(xí)和學(xué)生經(jīng)驗、現(xiàn)實生活、社會實踐之間的聯(lián)系，在保障每個學(xué)生充分自主學(xué)習(xí)探究的基礎(chǔ)上，建立高效的協(xié)作學(xué)習(xí)機制，確保每個學(xué)生都能深度參與到項目中，充分釋放其潛能與創(chuàng)造力。以《義務(wù)教育信息科技教學(xué)指南》六年級第3課《我是小小控制員》的教學(xué)為例，該課程不僅關(guān)注機器人的技術(shù)層面，更側(cè)重于通過探究式學(xué)習(xí)，培育學(xué)生的計算思維與創(chuàng)新精神。項目啟動之初，教師便精心策劃，將學(xué)生分成若干小組，并明確各自的職責與目標，通過頭腦風暴激蕩思想，通過方案討論深化認知，再通過相互評價取長補短，共同推進項目的順利實施。探究式學(xué)習(xí)過程中，教師始終堅持以問題解決為導(dǎo)向，不是簡單地傳授知識，而是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會運用計算思維分析、解決問題，培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力，促使學(xué)生能夠從紛繁復(fù)雜的現(xiàn)象中提煉出問題的本質(zhì)；注重加強學(xué)生的邏輯推理訓(xùn)練，引導(dǎo)他們形成條理清晰、邏輯嚴密的思維習(xí)慣。教師還可指導(dǎo)學(xué)生將一個宏大的問題拆解成若干個小問題，通過逐步解決小問題，最終達成解決大問題的目標，這個過程鍛煉了學(xué)生思維能力，促使學(xué)生掌握了解決問題的有效方法?！段沂切⌒】刂茊T》項目實施過程中，教師嚴格遵循“問題導(dǎo)人、探究實踐、成果展示、拓展提升\"教學(xué)流程。問題導(dǎo)人階段，教師通過引導(dǎo)學(xué)生觀察校園生活中的信息化應(yīng)用場景，特別是機器人在教學(xué)領(lǐng)域的實際應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的濃厚興趣與探索欲望。進入探究實踐階段，學(xué)生在教師指導(dǎo)下分組進行校園信息采集工作，深人了解師生對教學(xué)機器人的具體需求與期望，運用信息技術(shù)工具對數(shù)據(jù)進行整理、分析和可視化處理，提升了數(shù)據(jù)處理能力，培養(yǎng)了計算思維。同時，項目實施過程以學(xué)習(xí)評價為落腳點，教師堅持過程性評價和結(jié)果性評價相結(jié)合，全面了解學(xué)生對于知識的掌握情況，尋找項自開展中的重點與難點，并進一步修改與完善項目設(shè)計，促進學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展。當項目進入成果展示階段時，各小組根據(jù)自己的調(diào)研結(jié)果設(shè)計出各具特色的教學(xué)機器人解決方案，通過演示文稿或?qū)嵨锬Ｐ瓦M行精彩展示。其他小組學(xué)生則進行觀摩學(xué)習(xí)并提出改進建議，互動交流的學(xué)習(xí)方式極大促進了學(xué)生之間的思維碰撞與智慧共享。最后的拓展提升階段，則是整個項目的點晴之筆，教師鼓勵學(xué)生將教學(xué)機器人的應(yīng)用場景從校園延伸到更廣闊的領(lǐng)域，探索機器人在教育以外的行業(yè)中的潛在應(yīng)用，開放式的探索激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，也讓學(xué)生在實踐中進一步鞏固和提升了計算思維能力。