以計(jì)算思維培養(yǎng)為任務(wù)的探究式教學(xué)設(shè)計(jì)

朱宋煜

【摘 要】初高中信息技術(shù)教學(xué)需要培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，包括計(jì)算思維、信息意識(shí)等。計(jì)算思維作為信息時(shí)代發(fā)展的重要思維方式，對(duì)于人們認(rèn)識(shí)和改造世界產(chǎn)生了重要的作用。本文采取任務(wù)探究教學(xué)模式，針對(duì)學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的具體策略，以物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)為例進(jìn)行針對(duì)性的分析，從而為提升學(xué)生的計(jì)算思維提供參考。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算思維;任務(wù)教學(xué) ;核心素養(yǎng);信息技術(shù)

【中圖分類號(hào)】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【論文編號(hào)】1671-7384（2021）010-057-03

近年來，在信息技術(shù)迅速發(fā)展的背景下，計(jì)算思維成為新時(shí)代人們必需具備的能力，也成為教育行業(yè)研究的重點(diǎn)內(nèi)容。在《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》頒布之后，針對(duì)學(xué)生進(jìn)行計(jì)算思維培養(yǎng)，從而促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，也受到了教育界的廣泛關(guān)注。尤其是在信息社會(huì)，高中信息技術(shù)課程教學(xué)中必須要注重培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。本文以高中信息技術(shù)課程中物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)內(nèi)容為例，探究計(jì)算思維培養(yǎng)的策略以及任務(wù)探究教學(xué)模式的具體應(yīng)用方法。

計(jì)算思維概述

核心素養(yǎng)是為了適應(yīng)整個(gè)信息社會(huì)發(fā)展，學(xué)生應(yīng)該共同具備的素養(yǎng)，突出了學(xué)科的基本特點(diǎn)，并實(shí)現(xiàn)知識(shí)、態(tài)度和能力的綜合發(fā)展。為了凸顯人才培養(yǎng)過程中核心素養(yǎng)的重要價(jià)值，核心素養(yǎng)必須要在課程中得到有效落實(shí)，并結(jié)合具體學(xué)科的特點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性培養(yǎng)。高中信息技術(shù)課程中要求培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，其中計(jì)算思維是重要組成部分。

計(jì)算思維主要是通過算法來解決現(xiàn)實(shí)問題并遷移到其他問題，是解決實(shí)際問題的具體能力，也是信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)基礎(chǔ)。根據(jù)《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2020修訂） 》可知，計(jì)算思維要求學(xué)生借助相關(guān)的知識(shí)，實(shí)現(xiàn)問題的抽象化，并構(gòu)建模型，最終具有遷移能力，出具完善的問題解決方案。高中信息技術(shù)課程在讓學(xué)生學(xué)習(xí)學(xué)科知識(shí)的基礎(chǔ)上培養(yǎng)核心素養(yǎng)，教師在實(shí)際教學(xué)中必須要為學(xué)生提供現(xiàn)代化的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生能夠利用數(shù)字化的學(xué)習(xí)工具和資源來掌握信息處理的能力，并實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維的抽象化。

任務(wù)式教學(xué)模式

在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生會(huì)在相應(yīng)任務(wù)驅(qū)動(dòng)下開展學(xué)習(xí)，并圍繞相應(yīng)的問題，借助他人，利用學(xué)習(xí)資源，開展獨(dú)立或相互合作的學(xué)習(xí)。教師可以通過具體任務(wù)的創(chuàng)設(shè)，讓學(xué)生在實(shí)際探索過程中不斷地獲得成就感，并激發(fā)個(gè)人的求知欲，從而能夠逐步培養(yǎng)獨(dú)立學(xué)習(xí)以及合作探究的能力。任務(wù)式教學(xué)模式是在相應(yīng)任務(wù)設(shè)定下讓學(xué)生開展學(xué)習(xí)，通過自主學(xué)習(xí)以及合作探究等模式來完成具體的任務(wù)。在物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)中，為了培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，借助任務(wù)教學(xué)模式，可以達(dá)到相應(yīng)的教學(xué)目的。在具體教學(xué)中也需要構(gòu)建一定的任務(wù)探究教學(xué)模式，教師需要以相應(yīng)的任務(wù)為主線來幫助學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)。

教師需要進(jìn)行任務(wù)的設(shè)計(jì)呈現(xiàn)以及實(shí)施，從而進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，使得學(xué)生能夠在相應(yīng)任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下相互協(xié)作探究問題，最終獲得一定的成果，實(shí)現(xiàn)學(xué)生信息處理能力的提升。作為教師在開學(xué)前需要針對(duì)任務(wù)教學(xué)進(jìn)行準(zhǔn)備，包括教學(xué)任務(wù)的設(shè)置、教學(xué)目標(biāo)，以及具體的流程、明確的任務(wù)問題、學(xué)生可以利用的資源以及信息。

在教學(xué)中教師可以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的情境并呈現(xiàn)任務(wù)，為學(xué)生分配任務(wù);而學(xué)生在此時(shí)則可以開展獨(dú)立或協(xié)作學(xué)習(xí)，確定其自身需要解決的問題，并進(jìn)入情境當(dāng)中，最終教師針對(duì)學(xué)生協(xié)作的情況來進(jìn)行總結(jié)，并針對(duì)具體的問題進(jìn)行講授，得到一定的結(jié)論。在這一過程中教師可以加大對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，在其自身任務(wù)驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行集體交流，最終展示成果并進(jìn)行鞏固，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移。

任務(wù)探究式教學(xué)設(shè)計(jì)

為了培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，教師在采取任務(wù)探究教學(xué)模式時(shí)，必須要以具體的活動(dòng)來進(jìn)行引導(dǎo)，在實(shí)際教學(xué)中注重對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)。本文以信息技術(shù)課程中“物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用原理”為例進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)。

1.明確教學(xué)目標(biāo)，奠定計(jì)算思維培養(yǎng)基礎(chǔ)

教學(xué)目標(biāo)是整個(gè)任務(wù)開展的具體綱要，明確了教師需要教學(xué)的內(nèi)容，以及學(xué)生所應(yīng)達(dá)到的知識(shí)水平、掌握的學(xué)習(xí)方法。教學(xué)目標(biāo)是開展教學(xué)組織以及選擇教學(xué)方法的重要依據(jù)，也是培養(yǎng)計(jì)算思維的重要基礎(chǔ)。

當(dāng)前眾多教師在制定教學(xué)目標(biāo)時(shí)主要是依托三維目標(biāo)來進(jìn)行，在實(shí)際教學(xué)中卻忽視了學(xué)生是否掌握解決問題的方法，以及是否形成了正確的價(jià)值觀念。根據(jù)高中信息技術(shù)課程的實(shí)際要求可以得知，教師必須要注重學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，在實(shí)際教學(xué)過程中轉(zhuǎn)變自身的教學(xué)理念，并設(shè)置遞進(jìn)的教學(xué)目標(biāo)。

為了培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，教師需要注意在學(xué)科知識(shí)教學(xué)中，學(xué)生需要形成一定的計(jì)算思維，不僅要明白其所需要學(xué)習(xí)的知識(shí)內(nèi)容，更需要了解學(xué)習(xí)這些知識(shí)的必要性以及具體的方法，從而保證學(xué)科知識(shí)可以得到靈活的應(yīng)用，為培養(yǎng)計(jì)算思維奠定良好的基礎(chǔ)。在進(jìn)行實(shí)際學(xué)習(xí)時(shí)，需要根據(jù)不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)問題的抽象化，并將物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)問題進(jìn)行整體把握，了解其中關(guān)鍵問題的本質(zhì)，與實(shí)際問題進(jìn)行連接，加深對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解。

在解決實(shí)際問題中，學(xué)生則需要將問題解決與相應(yīng)的學(xué)科知識(shí)進(jìn)行有效的連接。問題解決是檢驗(yàn)學(xué)生知識(shí)學(xué)習(xí)狀況的重要方式，也是形成計(jì)算思維的重要方法。在問題解決方面，要求學(xué)生在具體的問題情境當(dāng)中，對(duì)知識(shí)進(jìn)行反復(fù)利用，并結(jié)合相應(yīng)的算法來設(shè)計(jì)具體的解決方案，利用相應(yīng)的數(shù)字化工具進(jìn)行調(diào)試、運(yùn)營，從而構(gòu)建解決問題的模型，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化。計(jì)算思維是一種相對(duì)抽象的思維，在培養(yǎng)的過程中需要進(jìn)行反復(fù)的練習(xí)，學(xué)生需要綜合考慮各方面的因素。

2.創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)環(huán)境，保障教學(xué)順利完成

教師需要為學(xué)生創(chuàng)造良好的教學(xué)情境，使得學(xué)生能夠充分借助現(xiàn)代化信息技術(shù)手段來開展協(xié)作學(xué)習(xí)。尤其是在物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)中，教師采取任務(wù)探究式的教學(xué)模式，需要鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行小組交流與討論，并共同批判多種觀點(diǎn)和假設(shè)，通過協(xié)商的方式解決各項(xiàng)問題，從而使得學(xué)生群體的思維得到共享，共同完成任務(wù)目標(biāo)。如在“互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用原理”教學(xué)中，教師在任務(wù)設(shè)計(jì)中需要結(jié)合學(xué)?，F(xiàn)有的環(huán)境，記錄欠缺的資源，并鼓勵(lì)學(xué)生共同準(zhǔn)備資源，讓學(xué)生能夠事先準(zhǔn)備好相應(yīng)的內(nèi)容并掌握物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用原理的核心內(nèi)容，這就可以幫助學(xué)生進(jìn)一步探索及交流。

3.以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，培養(yǎng)計(jì)算思維

基于計(jì)算思維培養(yǎng)的重要要求是項(xiàng)目的選擇貼近實(shí)際生活，使得學(xué)生能夠具有良好的學(xué)習(xí)興趣。如在“物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用原理”內(nèi)容講解中，教師可以結(jié)合實(shí)際生活中物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的具體實(shí)例來進(jìn)行相應(yīng)的作品展示，引導(dǎo)學(xué)生分析在實(shí)際生活中物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的具體內(nèi)容，教師可以將相應(yīng)的教學(xué)任務(wù)進(jìn)行分解，讓學(xué)生明確自身學(xué)習(xí)的重要方向。為了促使任務(wù)教學(xué)的順利開展，教師可以按照教學(xué)計(jì)劃將學(xué)生所需要掌握的知識(shí)以及技能劃分到相應(yīng)的階段。

（1）任務(wù)確定階段。在任務(wù)確定階段學(xué)生需要結(jié)合實(shí)際生活以及所要學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)來選擇實(shí)際生活中物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容，并對(duì)其進(jìn)行共同探討，學(xué)生在進(jìn)行共同交流以后可以確定“物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用原理”的具體內(nèi)容。這一教學(xué)過程是為了讓學(xué)生歸納總結(jié)物聯(lián)網(wǎng)的概念，學(xué)生可以通過閱讀材料的方式來進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，總結(jié)并了解物聯(lián)網(wǎng)是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，并強(qiáng)調(diào)物聯(lián)網(wǎng)的智能化特點(diǎn)。

（2）任務(wù)實(shí)踐階段。這一過程的主要任務(wù)是引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所學(xué)的物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)來判斷相應(yīng)的案例。開展協(xié)作學(xué)習(xí)可以讓學(xué)生了解物聯(lián)網(wǎng)工作的具體原理，并能夠判斷實(shí)際生活當(dāng)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的具體應(yīng)用。學(xué)生通過合作交流以及深入學(xué)習(xí)的方式來進(jìn)行進(jìn)一步思考，為培養(yǎng)計(jì)算思維奠定良好的基礎(chǔ)，并且在合作探究交流的基礎(chǔ)上能夠培養(yǎng)自身的合作意識(shí)。以實(shí)際生活中汽車所搭建的防護(hù)報(bào)警系統(tǒng)為例，學(xué)生可以進(jìn)行探討和交流，了解報(bào)警系統(tǒng)模型建立所需要應(yīng)用的器材以及實(shí)驗(yàn)的具體要求。這一環(huán)節(jié)可以讓學(xué)生從實(shí)際生活入手，通過更加便捷、準(zhǔn)確的方式進(jìn)行探索，并深入領(lǐng)會(huì)報(bào)警系統(tǒng)模型中的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用原理。在項(xiàng)目實(shí)踐中，教師與學(xué)生可以開展互動(dòng)合作，針對(duì)汽車防護(hù)報(bào)警系統(tǒng)畫出相應(yīng)的示意圖，并簡單介紹各模塊的功能和具體的連接方法，以及在連接當(dāng)中需要注意的事項(xiàng)。在學(xué)生經(jīng)過交流溝通以及動(dòng)手之后，可以總結(jié)出模型系統(tǒng)的核心模塊，并分析其中是否屬于物聯(lián)網(wǎng)的具體應(yīng)用。這種通過案例分析的方式可以加深學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的理解。

（3）任務(wù)總結(jié)評(píng)價(jià)。任務(wù)總結(jié)評(píng)價(jià)主要是在相應(yīng)任務(wù)完成之后，根據(jù)教學(xué)計(jì)劃，讓學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)展示自己的作品，并對(duì)作品進(jìn)行講解，展示個(gè)人的設(shè)計(jì)意圖。學(xué)生在展示的過程中可以根據(jù)教師所提供的課程標(biāo)準(zhǔn)，從內(nèi)容、技術(shù)等多個(gè)方面進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)并對(duì)比自身在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用原理這一內(nèi)容中所掌握的實(shí)際情況。同時(shí)，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生暢想未來，充分發(fā)揮學(xué)生的想象能力。教師可以通過播放未來生活的視頻，讓學(xué)生感受物聯(lián)網(wǎng)所帶來的價(jià)值，并培養(yǎng)學(xué)生對(duì)美好生活追求的意愿。

計(jì)算思維作為高中信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成內(nèi)容，是以解決實(shí)際問題為基礎(chǔ)來培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。教師需要依托具體的教學(xué)設(shè)計(jì)和具體教學(xué)活動(dòng)來開展計(jì)算思維的培養(yǎng)，并結(jié)合相應(yīng)的任務(wù)探究教學(xué)，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

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