叶景辉

摘  要：在新的高中信息技术课程标准中，计算思维是信息技术学科的核心素养之一。按照新课程标准倡导项目学习的教学建议，实施以项目学习为模式，着力通过引导学生在完成不同项目的情境中，让学生亲历计算思维的全过程，来实现高中生计算思维的培养。该文在对计算思维以及项目学习的概念解释后，设计了基于项目学习培养高中生计算思维的方法与过程，并结合教学案例来说明项目学习的应用。

关键词：计算思维  项目学习  高中信息技术  新课程标准

中图分类号：G63    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）08（b）-0119-03

在教育部制定的《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》上，计算思维是信息技术学科的核心素养之一。同时新课程标准提倡从被动学习的“任务学习”转向主动学习的“项目学习”的教学建议，因此，在教学中进行了基于项目学习的思考和尝试后，总结出基于项目学习培养高中生计算思维的方法。

1  计算思维与项目学习

1.1 计算思维

2006年，美国卡内基·梅隆大学周以真教授在美国计算机权威期刊《Communications of the ACM》上给出计算思维（Computational Thinking，CT）的定义。计算思维是运用计算机科学基础概念求解问题，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。

新课程标准指出，“计算思维是指个体运用计算机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”。

从上述的关于计算思维的定义中可看出，计算思维是一种思维活动，而产生这个一系列思维活动的过程，正是学生构建知识，解决问题的一个过程。因此，笔者将此过程建立在项目学习中，基于项目学习让学生在完成一个个完整项目的过程中，利用计算机处理的方式去解决实际问题，以促进学生计算思维的提高。

1.2 项目学习

项目学习（Project-based Learning，PBL）是以学科的概念和原理为中心，在现实世界中借助多种资源开展探究活动，并在一定时间内解决一系列相互关联着的问题的一种新型的探究性学习模式 。

新课程标准指出，“基于项目学习是指学生在教师引导下发现问题，以解决问题为导向开展方案设计、新知学习、实践探索，具有创新特质的学习活动”。

1.3 计算思维的培养过程

鉴于计算思维作为一种思维活动，需要在解决问题的过程中不断经历分析思考、实践求证、反馈调适而逐步形成。因而，基于项目学习，把项目建立在课堂教学之中，重新组织教学形式，引导学生在完成不同项目的过程中反复体验计算思考的过程，以实现学生计算思维的提高。

项目学习的实施过程描述，一般可分为6个要素，如图1所示。

笔者基于项目学习六步模式，从不同维度进行计算思维的提升，最大限度地在基于项目学习的课堂中渗透计算思维的培养。

2  基于项目学习培养计算思维的课堂设计

要在教学中贯穿计算思维的培养，教师要从“学会操作”的课堂价值取向转向形成“学科核心素养的价值诉求”，通过项目学习活动，引导学生在完成项目的过程中感受利用计算机分析描述问题、分解问题、解决问题等方面，发展计算思维。

因而，教师在教材处理，设计教学任务当中，要以驱动学生在解决任务中利用计算思维处理问题为着眼点，通过选定项目调动学生对问题解决的兴趣;通过规划设计、探究活动理清问题，领悟解决问题的方法，理清思维;在实施项目的问题反馈调适中提升解决问题的能力，训练思维;通过成果交流、活动评价强化解决问题的意识，塑造思维，最终达到培养计算思维的目的。为此，在基于项目学习培养学生计算思维的教学研究上，主要从以下方面进行尝试（见表1）。

第一，选定项目。选定项目是项目学习的前提，项目设计的好坏直接影响着学生对项目的兴趣，影响着计算思维的兴趣度。教师引导学生站在计算机解决问题的角度分析思考，描述问题，遵循针对性和有实用价值的原则选定项目，盡快使学生形成思维兴趣。

第二，规划设计，探究活动。组织学生对项目进行规划、探究是基于项目学习提升计算思维方法的关键。在这过程教师要建立让学生积极参与的课堂，贯彻“自主学习，合作探究”的教学理念，通过探讨求证项目开发是否有意义，技术上是否可行等问题，让学生一步步地自我启发，形成计算机解决问题的方案，凝练出计算思维方法。甚至可组织研讨会，讨论项目开发中可能出现的问题，共同解决，这样通过师生共同探讨的方法修正自己的思维策略，使思维的发展处于开放的环境中，循序渐进地帮助学生理清思维，提高学生的计算思维方法。

第三，项目实施。项目实施过程中必定会遇到各种状况，师生必须经过反复调试进行化解，这些状况的化解过程同样是经历计算思维的过程，是训练计算思维的重要流程。在实施过程中，教师可以根据情况，通过难题分解、难题抽象、实践探索等，具体化计算思维，帮助学生解决一般性问题。通过组建互助小组，引导学生在交流互助中共同提升思维和能力，达到提高学生计算思维能力的目标。

第四，成果交流，活动评价。学生在完成项目后，演示各自的成果，并反馈开发过程碰到哪些难题、这些问题如何解决，通过这种思维交流的过程，帮助学生得到较全面的知识，这对强化学生计算思维大有裨益。同时，老师的评述要注重引导，点评学生思路的不足和闪光点，客观地检验学生的独立思考和分析能力，继而帮助学生提升计算思维意识的能力。

3  基于项目学习培养计算思维教学案例

为了清晰地介绍基于项目学习培养计算思维的过程，该文引用笔者的一堂APP INVENTOR应用课《“我运动，我做主”制作简易计步器主题项目活动》来进行说明。

课题：《“我运动，我做主”制作简易计步器主题项目活动》

学科核心素养：（1）根据解决问题的需要，自觉地寻求恰当的方式获取与处理信息（信息意识）。（2）能够采用计算机科学领域的思想方法形成解决问题的方案（计算思维）。（3）运用相应的数字化学习资源与工具，提高学习质量（数字化学习与创新）。

教学内容：利用APP Inventor制作简易计步器的主题项目活动。

教学目标：（1）知道分析分解问题、抽象问题、设计算法和程序实现的方法和过程;（2）体验项目开发的过程，提高实践与思维能力。

教学过程：

（1）情境引入。

引言：“你今天运动了吗？每日练走步，不用进药铺”，我们都希望有个强健的体魄，现在很多穿戴设备都有计步等功能，可以测出步数以及相关的健康数据。而一般手机都会带有振动传感器和电子计数器，因此我们也能利用现成的设备设计属于自己的计步器。

学生体验安装在手机上的计步器小程序，体验“开始计步”“结束计步”“语音播报”等功能，初步了解该项目活动要完成的内容。

设计意图：通过将学生引入具体的生活事件中，开展“项目”教学活动，引导学生共同参与计步器的体验和设计，激发学生探究计步器制作的热情。

（2）“计步器制作”主题项目任务说明

该主题采用基于项目学习的方式，过程分为：项目论证与实施方向、项目设计与方案制订、探究活动与项目实施、成果交流与活动评价4个阶段。

环节一：项目论证与实施方向。

教师活动：需要解决的问题：①计步器的作用及原理;②计步器项目研究意义。

学生活动：学生确定项目主题，搜集资料，了解计步器工作原理，论证可行性。

设计意图：确定学生研究兴趣，为完成计步器制作提供理论基础和整体思想。

环节二：制订方案，完成思维导图。

教师活动：结合生活场景，指导学生完成计步器方案和思维导图的完成。

学生活动：按要求完成方案的制订，掌握APP设计的基本思想和方法。

设计意图：通过思维导图的建立，促进关键因素或环节的问题解决。

环节三：探究活动，实施项目。

教师活动：利用APP Inventor平台开发计步器程序，提供相关微课作为参考，个别指导学生，时刻关注课堂生成。

关键问题1：关于文本截取：①截取Screen传来的文本（学号）;②把截取的文本赋值给学号变量。

关键问题2：关于传感器与多媒体：①关于计步器传感器;②关于语音识别器。

学生活动：根据项目主题，理清每项组件的逻辑思路，完成从开发到调试到程序的生成。

设计意图：提高利用计算机解决问题的能力，在项目的开发过程中必定会遇到各种状况，学生必须经过反复调试进行化解，这些状况的化解过程同样是经历计算思维的过程。

环节四：成果交流，活动评价。

教师活动：展示学生成果，点评学生的完成情况。并结合学生在项目开发过程中的表现，客观地对学生进行评价。

学生活动：每组的代表演示各自的项目成果，陈述项目开发过程遇到的难题，这些问题如何解决，并回答师生提出的疑问。

设计意图：通过师生的展示与评价，揭示项目与教材知识点之间的内在联系，理顺其变化发展规律，巩固学生利用计算机方式解决问题的思维能力，提升计算思维意识。

（3）总结引导。

教师总结所学，鼓励同学用所学知识解决现实生活问题，同时能否继续改进计步器，为生活增添乐趣。

学生用心聆聽，体会程序开发对生活、学习的作用。

设计意图：培养学生信息意识、合理使用信息技术。

该案例对计步器的制作实施了基于项目学习的教学方式，分别进行了情境引入、项目论证（形成思维）、制订方案与完成思维导图（理清思维）、探究活动与实施项目（训练思维）、成果交流与评价（提升思维）一系列过程，并利用APP INVENTOR编程工具实现程序开发，使得学生经历以计算机的思维角度去解决实际问题，从而实现计算思维的培养目标。

4  结语

如何基于项目学习培养计算思维，这对许多信息技术教师来说仍是一个难题，笔者在对相关文献学习和思考的基础上，结合教学实际，总结出基于项目学习培养高中生计算思维的方法，希望能为广大信息技术教师实施新课标教学提供参考。

参考文献

[1] 任友群，隋丰蔚，李锋.数字土著何以可能？——也谈计算思维进入中小学信息技术教育的必要性和可能性[J]. 中国电化教育，2016（1）：1-8.

[2] 中华人民共和国教育部.普通信息技术课程标准：2017版[M].北京：人民教育出版社，2018.

[3] 刘景福，钟志贤.基于项目的学习（PBL）模式研究[J].外国教育研究，2002（11）：18-22.

[4] 教育部基础教育课程教材专家工作委员会.普通信息技术课程标准（2017版）解读[M].北京：高等教育出版社，2018.