鮑瑩瑩 江蘇省南京市第二十九中學(xué)天潤(rùn)城分校

對(duì)于初中信息技術(shù)學(xué)科而言，在教學(xué)中融入計(jì)算思維的理念，不僅指要幫助學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)軟硬件知識(shí)，更重要的是要培養(yǎng)學(xué)生利用信息手段最優(yōu)化解決問(wèn)題的意識(shí)。本文從分析編程教學(xué)中的問(wèn)題出發(fā)，在基于“微項(xiàng)目”相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，以學(xué)生為學(xué)習(xí)主角，將計(jì)算思維融入微項(xiàng)目教學(xué)的整個(gè)過(guò)程，使微項(xiàng)目教學(xué)形式切實(shí)且有目標(biāo)地實(shí)施，幫助學(xué)生更好地理解現(xiàn)實(shí)生活中的信息技術(shù)，更好地立足于信息化和數(shù)字化的社會(huì)。

● 初中編程教學(xué)現(xiàn)狀

①重教學(xué)流程、輕計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。多數(shù)教師為了能更高效率地傳遞知識(shí)與技能，常采用講授法為主的教學(xué)方式，按部就班地照著設(shè)定的課堂活動(dòng)環(huán)節(jié)“熟練地走流程”，在此過(guò)程中忽視學(xué)生的主體地位，不能及時(shí)對(duì)學(xué)生的反饋?zhàn)錾钊虢馕觥?/p>

②知識(shí)瑣碎、任務(wù)間關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)的主題教學(xué)。大部分教師認(rèn)為項(xiàng)目式教學(xué)即為有一定主題的教學(xué)，在限定的主題任務(wù)下，將知識(shí)點(diǎn)牽強(qiáng)地融入每個(gè)環(huán)節(jié)，導(dǎo)致各環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)性很弱，學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程跳躍性太大，知識(shí)不能形成系統(tǒng)的架構(gòu)。

③重個(gè)體能力提升、輕團(tuán)體協(xié)作的課堂教學(xué)。教師在課堂上習(xí)慣將關(guān)注點(diǎn)落在少數(shù)基礎(chǔ)好的學(xué)生身上，小組合作也只是按照座位分組，組內(nèi)分工、合作評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)缺失。這導(dǎo)致學(xué)生團(tuán)體意識(shí)、責(zé)任意識(shí)、協(xié)作意識(shí)得不到加強(qiáng)。

● 基于計(jì)算思維的微項(xiàng)目教學(xué)優(yōu)勢(shì)

計(jì)算思維是信息核心素養(yǎng)的要素之一，它是應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的一種解決方案，在不斷優(yōu)化解決問(wèn)題的過(guò)程中完善學(xué)生的思維方式，提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。微項(xiàng)目教學(xué)在項(xiàng)目式教學(xué)的基礎(chǔ)上，更加聚焦于針對(duì)性問(wèn)題的解決，其主題小而精，可操作性強(qiáng)，同時(shí)反映學(xué)科核心內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)世界的關(guān)聯(lián)，是一種重視應(yīng)用性、邏輯性的學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的方式。本研究將計(jì)算思維的教學(xué)理念融入微項(xiàng)目教學(xué)形式中，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)流程方面改善當(dāng)前初中編程教學(xué)中的問(wèn)題。

1.以思維步驟為教學(xué)流程

英國(guó)南安普敦大學(xué)的Cynthia Selby博士和John Woollard博士提出的計(jì)算思維包括五方面要素：算法、分解、抽象、概括、評(píng)估。將計(jì)算思維的各要素融入微項(xiàng)目教學(xué)的整體流程中，具體地講就是在情境導(dǎo)入環(huán)節(jié)將實(shí)際問(wèn)題分解為幾個(gè)相關(guān)聯(lián)的小問(wèn)題，在活動(dòng)探究中對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行抽象、建模，借助數(shù)字化方式對(duì)問(wèn)題進(jìn)行描述與組織建構(gòu)，在方案設(shè)計(jì)與實(shí)施環(huán)節(jié)綜合考量問(wèn)題的解決方法與步驟（這是算法思維的體現(xiàn)），在綜合評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)對(duì)整體方案與流程進(jìn)行評(píng)估。

2.以實(shí)際問(wèn)題為活動(dòng)導(dǎo)向

計(jì)算思維是一種高階的能力，應(yīng)當(dāng)將其融入具體的教學(xué)內(nèi)容中，在實(shí)際應(yīng)用中提升學(xué)生問(wèn)題解決的綜合能力。微項(xiàng)目教學(xué)是從問(wèn)題出發(fā)，在具體問(wèn)題分析中設(shè)計(jì)具體教學(xué)內(nèi)容，以學(xué)生為中心，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)研究、探索嘗試、驗(yàn)證結(jié)果、分析評(píng)價(jià)、綜合改進(jìn)等。

3.以多元能力為培養(yǎng)內(nèi)容

微項(xiàng)目教學(xué)中設(shè)計(jì)的內(nèi)容都是圍繞核心知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生有能力進(jìn)行深度探究的有價(jià)值、有針對(duì)性的問(wèn)題，在整個(gè)探究過(guò)程中，每個(gè)小任務(wù)都要涉及相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)與技術(shù)操作能力，采取恰當(dāng)合理的評(píng)價(jià)方式。

● 計(jì)算思維主導(dǎo)下的微項(xiàng)目式教學(xué)探討

Python是一種相對(duì)簡(jiǎn)單易學(xué)的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言，學(xué)生學(xué)習(xí)Python編程語(yǔ)言可以鍛煉抽象思維能力，提升代碼編寫(xiě)解決問(wèn)題的技能。本文以Python中《循環(huán)結(jié)構(gòu)》一課為例，探討基于計(jì)算思維的微項(xiàng)目教學(xué)方案。主要設(shè)計(jì)思路如圖1所示。

圖1

1.問(wèn)題的情境化設(shè)置

在導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師圍繞生活問(wèn)題創(chuàng)設(shè)解決問(wèn)題的大背景，并對(duì)問(wèn)題進(jìn)行解讀，鍛煉學(xué)生問(wèn)題分解意識(shí)。例如，在《循環(huán)結(jié)構(gòu)》一課中，可以“安全乘坐電梯”為問(wèn)題的案例，給定問(wèn)題：求解正常乘坐電梯超載的情況下，電梯編程語(yǔ)言如何處理這一問(wèn)題。引導(dǎo)學(xué)生借助Python編程解決排隊(duì)等電梯時(shí)，在數(shù)量、重量達(dá)標(biāo)的條件下最多可以有多少人進(jìn)入電梯。在大問(wèn)題確定的前提下，再將此問(wèn)題分解為多個(gè)小問(wèn)題：①模擬每個(gè)人進(jìn)電梯時(shí)逐一累加人數(shù)和體重，此過(guò)程中教師給定每人體重（用w表示）、數(shù)量（用n表示）、總重量（用W表示）的變量；②當(dāng)總?cè)藬?shù)或總重量超過(guò)額定范圍（W＞限定總重量或者n＞限定的總?cè)藬?shù)）時(shí)，應(yīng)減去最后進(jìn)入電梯的那人和體重，得到最后電梯預(yù)設(shè)的人數(shù)與重量。從日常生活中的問(wèn)題出發(fā)，貼合學(xué)生認(rèn)知，更能培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的觀(guān)念與意識(shí)。

2.問(wèn)題的探究性分析

此部分引導(dǎo)學(xué)生借助抽象化的語(yǔ)言表述問(wèn)題，對(duì)案例進(jìn)行剖析，通過(guò)小組合作、自主探究的方式鍛煉信息組織與分析能力。首先，在計(jì)算電梯承載人數(shù)及重量前，讓學(xué)生用自然語(yǔ)言表達(dá)算法，小組內(nèi)商議最佳的算法，不同組之間進(jìn)行評(píng)測(cè)；其次，引導(dǎo)學(xué)生用流程圖的形式將解決問(wèn)題的思路與步驟表現(xiàn)出來(lái)，將思維可視化，將步驟結(jié)構(gòu)化。教師展示學(xué)生繪制的流程圖，講解繪制流程圖中遇到的困難：每一次電梯上來(lái)人，數(shù)量n增加1，總重量W增加當(dāng)前的w，直到累加到限定的數(shù)值，那到底要累加多少次？每一次都要畫(huà)出相同的一段流程圖嗎？引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)“循環(huán)結(jié)構(gòu)”的知識(shí)點(diǎn)。在對(duì)比的情況下講解循環(huán)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，在繪制流程圖中引入新知“循環(huán)結(jié)構(gòu)”的學(xué)習(xí)，帶有目的與期待地迎接新知。

3.任務(wù)的支架式引導(dǎo)

任務(wù)的設(shè)計(jì)與實(shí)施是微項(xiàng)目中難度最大的部分，因此需要教師給予恰當(dāng)合理的引導(dǎo)，同時(shí)在小組分工后，集思廣益，發(fā)揮同伴互助的作用。在解決電梯承載問(wèn)題的Python程序編寫(xiě)中，從剛才分析的兩個(gè)小問(wèn)題出發(fā)，逐一按照流程圖的步驟撰寫(xiě)代碼：

（1）輸入額定數(shù)據(jù)與設(shè)定變量初值，利用輸入函數(shù)輸入電梯的額定承載重量w0和額定人數(shù)n0（如圖2）。

圖2

（2）計(jì)算搭乘的最大人數(shù)與總體重，這個(gè)環(huán)節(jié)教師引導(dǎo)學(xué)生先借助以往所學(xué)的條件語(yǔ)句看是否能實(shí)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)不可以后，引入新知“循環(huán)語(yǔ)句”，從語(yǔ)句格式、執(zhí)行過(guò)程分析其功能，講解循環(huán)結(jié)構(gòu)適用的場(chǎng)合及編寫(xiě)中注意的問(wèn)題。模擬人們排隊(duì)進(jìn)入電梯時(shí)的承載重量和人數(shù)，需要多次重復(fù)流程圖中的“人數(shù)加1—輸入該人體重—總重量加該體重”一段（如圖3），明確在程序中反復(fù)執(zhí)行某一系列操作的結(jié)構(gòu)為循環(huán)結(jié)構(gòu)。

圖3

a.while循環(huán)語(yǔ)句。

語(yǔ)句格式：while＜條件表達(dá)式＞：

循環(huán)體（語(yǔ)句組）

b.計(jì)算電梯承載的人數(shù)及重量的代碼?？梢詫⒑诵牡拇a模塊進(jìn)行講解，以填空題的形式幫助學(xué)生理解，在程序支架的基礎(chǔ)上，學(xué)生不容易產(chǎn)生抗拒的心理，有利于新知的理解。

（3）合成程序，完善

程序的編寫(xiě)。此過(guò)程是將不同步驟的代碼進(jìn)行整合，發(fā)揮每一段代碼的整體作用，同時(shí)有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生個(gè)體與集體的意識(shí)。

（4）調(diào)試運(yùn)行，在程序運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，尋求最佳的解決方案。此過(guò)程借助同伴互助的方式，為尋求最佳的解決方案，共同探討，在智慧的碰撞中產(chǎn)生知識(shí)的火花。

4.評(píng)價(jià)的多元化反饋

最后，以項(xiàng)目交流形式總結(jié)知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生通過(guò)不同的呈現(xiàn)方式表達(dá)自己或本組的作品，并在不同組的對(duì)比中提出修改意見(jiàn)與建議。同時(shí)，升華學(xué)生的認(rèn)知，培養(yǎng)學(xué)生正確的人生觀(guān)、價(jià)值觀(guān)。

● 總結(jié)反思

在高速發(fā)展的信息時(shí)代，信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)成為學(xué)生提升信息素養(yǎng)的重要途徑，教師除了在課堂上教授課本新知外，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生在日常生活中借助已學(xué)的信息知識(shí)分析、解決遇到的問(wèn)題，在問(wèn)題解決中增強(qiáng)信息技能，提升個(gè)人整體信息素養(yǎng)。初中Python教學(xué)應(yīng)將計(jì)算思維的培養(yǎng)融入到微項(xiàng)目學(xué)習(xí)方式中，幫助學(xué)生在知識(shí)學(xué)習(xí)與技能應(yīng)用的過(guò)程中形成獨(dú)特的學(xué)科思維，在合理的學(xué)習(xí)形式中真切感受信息學(xué)科的魅力，全面理解生活中的數(shù)字世界。但在實(shí)際教學(xué)中，筆者認(rèn)為有幾點(diǎn)應(yīng)注意：首先，應(yīng)當(dāng)注重教師引導(dǎo)，發(fā)揮好“腳手架”功能，讓學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)有的放矢；其次，任務(wù)應(yīng)緊緊圍繞微項(xiàng)目主題，通過(guò)分解、抽象、模型建立、算法等微項(xiàng)目解決問(wèn)題的流程，逐層剖析問(wèn)題，讓學(xué)生能夠建立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的模式；再次，在評(píng)價(jià)中綜合考量算法的優(yōu)劣性，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生高階思維的教學(xué)效果，在對(duì)比中發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)主動(dòng)探究；最后，在知識(shí)的遷移中提升學(xué)生信息社會(huì)責(zé)任意識(shí)，增強(qiáng)信息技術(shù)服務(wù)社會(huì)的責(zé)任感，從而提高學(xué)生信息技術(shù)核心素養(yǎng)。