項目式學(xué)習(xí)理念下小學(xué)信息科技學(xué)科大單元設(shè)計

孫俊梅 趙梅 董晉軍

摘要：本文設(shè)計圍繞“身邊的算法”大概念，以項目式學(xué)習(xí)為核心，結(jié)合各學(xué)科相關(guān)背景及知識，引導(dǎo)學(xué)生以“鎏金銅蠶”為原型設(shè)計一款“助力金蠶”互動游戲，并使用編程工具開發(fā)互動游戲開展教與學(xué)活動，幫助學(xué)生深入理解算法的描述、算法的執(zhí)行、算法的效率等概念，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：項目式學(xué)習(xí)；身邊的算法；大單元教學(xué)設(shè)計；桑蠶文化

中圖分類號：G434 ?文獻標識碼：A ?論文編號：1674-2117（2023）16-0058-04

大單元設(shè)計理念

項目式學(xué)習(xí)是一種以真實問題為背景，通過團隊合作來共同完成項目任務(wù)的學(xué)習(xí)模式。在項目式學(xué)習(xí)中，教師需要將相關(guān)學(xué)科的知識進行重新組織和編排，將相關(guān)知識轉(zhuǎn)化為一系列具有內(nèi)在邏輯關(guān)系的項目任務(wù)，讓學(xué)生在完成任務(wù)的過程中掌握知識和技能。

“身邊的算法”是《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）第三學(xué)段（5～6年級）的學(xué)習(xí)模塊。新課標對“身邊的算法”這一模塊的內(nèi)容要求包括：①借助學(xué)習(xí)與生活中的實例，體驗身邊的算法，理解算法是通過明確的、可執(zhí)行的操作步驟描述的問題求解方案，能用自然語言、流程圖等方式描述算法。②結(jié)合生活中的實例，了解算法的順序、分支和循環(huán)三種基本控制結(jié)構(gòu)，能分析簡單算法的執(zhí)行過程和結(jié)果。③通過真實案例，知道算法步驟的執(zhí)行次數(shù)與問題的規(guī)模有關(guān)，觀察并體驗采用不同算法解決同一問題時在時間效率上的差別。④針對簡單問題，嘗試設(shè)計求解算法，并通過程序進行驗證。

基于此，筆者圍繞“身邊的算法”大概念，以項目式學(xué)習(xí)為核心，結(jié)合陜西省安康市石泉縣桑蠶人文背景，融合四年級科學(xué)知識“蠶的一生”以及中國傳統(tǒng)文化“國粹之絲綢”，引導(dǎo)學(xué)生以“鎏金銅蠶”為原型設(shè)計一款“助力金蠶”互動游戲，并使用編程工具開發(fā)互動游戲開展教與學(xué)活動，呈現(xiàn)出以學(xué)生為中心的主題式、大單元重構(gòu)的課程樣態(tài)和任務(wù)驅(qū)動的問題解決、合作探究式的教與學(xué)形態(tài)，以“做項目”的方式促使學(xué)生理解現(xiàn)實生活、建構(gòu)知識，培養(yǎng)學(xué)生初步運用算法思維的習(xí)慣，并通過實踐形成設(shè)計與分析簡單算法的能力。

大單元整體教學(xué)設(shè)計

1.學(xué)情分析

本單元的教學(xué)對象為小學(xué)六年級的學(xué)生，他們已經(jīng)具備基本的計算機操作技能，通過前期圖形化編程軟件的初步認知學(xué)習(xí)，掌握了圖形化編程軟件基本的操作方法，知道了積木模塊的大致類別和用法，可以在教師的引導(dǎo)下完成簡單的編程任務(wù)，對本單元的學(xué)習(xí)具有正遷移作用。在認知能力方面，他們思維活躍，觀察、分析能力有了較大提高，思維特點以具體形象思維為主，并逐步向抽象思維過渡，具有強烈的自我意識和濃厚的自主創(chuàng)作意識，善于探索、勇于創(chuàng)新。同時，他們樂于參與動手實踐類活動。

2.課程內(nèi)容

課程內(nèi)容緊密圍繞“身邊的算法”這一大概念進行，從“算法的描述”“算法的執(zhí)行”及“算法的效率”三個子概念出發(fā)，整合并深入解讀教學(xué)內(nèi)容，如圖1所示。

小概念一：算法的描述。引導(dǎo)學(xué)生將問題分析和算法描述相結(jié)合，啟發(fā)學(xué)生對問題進行分解、抽象和模式化，用自然語言和思維可視化圖示描述算法。學(xué)生將了解算法是解決問題的一種有效途徑，具有明確的步驟和輸入輸出。

小概念二：算法的執(zhí)行。引導(dǎo)學(xué)生運用圖形化編程工具編寫和調(diào)試程序，閱讀和理解他人的算法設(shè)計，對現(xiàn)有算法進行改進和優(yōu)化。學(xué)生將逐漸掌握算法設(shè)計的基本技能，形成算法思維。

小概念三：算法的效率。引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注算法的效率問題，讓學(xué)生了解算法在計算機中的執(zhí)行速度，以及如何提高算法的執(zhí)行效率。學(xué)生將學(xué)習(xí)不同算法之間的性能差異，從而更好地理解算法的優(yōu)劣和適用場景。

3.教學(xué)目標

①通過網(wǎng)絡(luò)檢索石泉縣桑蠶文化相關(guān)內(nèi)容。（信息意識）

②利用四格漫畫可視化的形式表達游戲設(shè)計思路；借助思維導(dǎo)圖分析和分解程序角色，描述角色功能和交互關(guān)系；使用流程圖梳理角色的程序任務(wù)流程；編寫每個角色的指令代碼，進行程序的運行及調(diào)試，體會算法的正確性和執(zhí)行效率。（計算思維）

③依據(jù)思維導(dǎo)圖和流程圖，以配對編程的形式，利用圖形化編程工具開發(fā)“助力金蠶”游戲。（數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新）

④了解算法的優(yōu)勢，認識到算法對解決生活和學(xué)習(xí)中問題的重要性。（信息社會責任）

4.教學(xué)實施路徑

教學(xué)實施路徑包含三個獨立課時，每個課時之間緊密銜接，又各有側(cè)重，如圖2所示。

大單元課時設(shè)計

大單元三個課時的活動設(shè)計均以項目驅(qū)動為核心，引導(dǎo)學(xué)生進行項目設(shè)計、實施和評價，具體安排如表1所示。

1.第一課時：項目設(shè)計

在項目導(dǎo)入環(huán)節(jié)，引出項目主題：設(shè)計、開發(fā)一款桑蠶互動游戲—“助力金蠶”。結(jié)合學(xué)生的認知差異和學(xué)習(xí)風格差異，進行異質(zhì)分組，形成4人小組。組織學(xué)生分組檢索石泉縣桑蠶文化相關(guān)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生利用《項目學(xué)習(xí)手冊》中的學(xué)習(xí)支架，以小組為單位繪制“助力金蠶”游戲四格漫畫（開始、說明、游戲、結(jié)束）完成界面設(shè)計；利用思維導(dǎo)圖進行項目問題分解，描述角色、角色行為和角色互動；借助流程圖完成“金蠶”和“桑葉”的動作流程設(shè)計；結(jié)合學(xué)習(xí)評價表開展小組自評和互評。

2.第二課時：項目實施

①回顧各組設(shè)計的“助力金蠶”互動游戲，并將其歸納為迷宮式、接雞蛋式、答題式等幾類。②啟發(fā)學(xué)生借助已經(jīng)學(xué)過的圖形化編程工具實現(xiàn)游戲功能，借助《項目學(xué)習(xí)手冊》中的學(xué)習(xí)支架對金蠶的蠕動、移動，桑葉的出現(xiàn)，金蠶吃桑葉外形逐步變化等幾大功能進行編程指令搭建，在此過程中對所學(xué)的三種程序結(jié)構(gòu)、多種指令模塊等知識點進行綜合應(yīng)用與深化。③結(jié)合學(xué)習(xí)評價表開展小組自評和互評。

在程序搭建與測試優(yōu)化的過程中，小組內(nèi)采用兩兩配對編程的形式，一人為“編程領(lǐng)航員”，一人為“編程駕駛員”（“駕駛員”與“導(dǎo)航員”可隨時相互切換角色）。這樣的分工合作，不僅能夠讓學(xué)生在互相探討與學(xué)習(xí)的過程中提升參與度，還能夠培養(yǎng)他們的團隊合作意識。

3.第三課時：項目評價

項目評價是本單元的最后一課，圍繞項目的展示和評價展開。組織學(xué)生以小組為單位，借助PPT梳理本小組的互動游戲設(shè)計思路、過程、亮點并展示成果，以提升學(xué)生的數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。在分享、評價、反思、優(yōu)化的過程中，引導(dǎo)學(xué)生提出富有建設(shè)性的改進意見，并積極主動地學(xué)習(xí)其他小組的創(chuàng)意和思路，從而進一步提升學(xué)生的表達能力、鑒賞能力和概括能力，具體的評估指標如表2所示。

反思與總結(jié)

①融合多學(xué)科知識，聚焦跨學(xué)科學(xué)習(xí)。本大單元課程內(nèi)容融合了科學(xué)知識、桑蠶文化，并借助編程工具進行文化的表達、傳播和創(chuàng)新，引導(dǎo)學(xué)生深入地理解科學(xué)知識，感受中華民族的璀璨文明。②采用配對編程，增強編程時效。項目實施階段采用配對編程的形式，兩名學(xué)生各自承擔不同的任務(wù)，協(xié)同完成編程任務(wù)。學(xué)生在完成編程任務(wù)的過程中，提高了編程的準確性和效率，激勵了團隊協(xié)作精神。③巧用學(xué)習(xí)支架，助力項目式學(xué)習(xí)?！俄椖繉W(xué)習(xí)手冊》為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)提供強大的支持與輔助，從多個角度、多個層面助力學(xué)生深度參與項目式學(xué)習(xí)，實現(xiàn)學(xué)生信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

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