隨著科學技術的革新與發(fā)展,數(shù)字化生存已然成為常態(tài),社會的進步推動了教育理念的創(chuàng)新,在當前的社會背景下,信息素養(yǎng)教育已然成為教育教學的重要組成部分,也是新時代所需高素質人才的必備技能?!读x務教育信息科技課程標準(2022年版)》(以下簡稱“新課標”)明確指出,信息科技的核心素養(yǎng)由信息意識、計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新以及信息社會責任的綜合四個維度組成。計算思維作為核心素養(yǎng)的重要組成要素,包括抽象、算法、評估、概括、分解等多種思維方式,不僅能夠提高學生掌握信息科技的能力,還是學生學習和生活中必不可少的思維方式。由此可見,計算思維既是落實核心素養(yǎng)教育目標的關鍵所在,又是促進學生可持續(xù)發(fā)展的重要動力。在新課程改革縱深發(fā)展的背景下,信息科技學科受到的重視程度不斷提高,是培養(yǎng)學生計算思維的關鍵平臺。為了充分發(fā)揮信息科技學科的育人功能,作為教育教學者,如何指向計算思維培養(yǎng)構建課堂教學成為熱點問題。基于此,本文立足于新課程改革的大背景,詳細論述了指向計算思維培養(yǎng)的信息科技教學策略的實踐原則以及具體路徑,以期拋磚引玉,提供可借鑒的教學策略,讓核心素養(yǎng)教育目標真正落實在課堂教學活動中。
一、新課標背景下指向計算思維培養(yǎng)的信息科技教學原則
(一)指向計算思維的主體性原則
在新課程改革的背景下,“以學為本”的教學觀指導著教學活動的設計與整合,計算思維的培養(yǎng)需要保障學生作為學習的主人,因此在指向計算思維發(fā)展的信息科技課堂教學中,教師需要充分遵循主體性原則。主體性原則要求教師轉變傳統(tǒng)的教學理念,保障學生在課堂學習中的主體地位,充分發(fā)揮自身的主導作用,為學生的思維發(fā)展提供有效助力。除此之外,主體性原則要求教師樹立創(chuàng)新意識、運用多樣化的教學手段滿足學生的學習需求,為學生的學習活動提供更多的發(fā)展空間與思考自由,如項目化學習等模式,就可以讓學生在實踐過程中真正將所學知識內化于心、外化于行,在實踐中進行高效應用。
(二)指向計算思維的循序漸進性原則
計算思維的培養(yǎng)不是一蹴而就的,而是一個循序漸進的過程,因此教師在教學實踐中也不能急于求成,而應該遵循循序漸進的基本原則,一步一個腳印地搭建教學活動。循序漸進原則要求教師在教學設計中從學生的“最近發(fā)展區(qū)”(現(xiàn)有發(fā)展水平以及在有指導或借助他人幫助的情況下能夠達到的較高發(fā)展水平之間的差距)出發(fā),充分考慮學生的具體學習情況與學習需求,明確把握學生思維發(fā)展的生長點,通過分解教學難題,設計遞進性的教學任務,讓學生實現(xiàn)思維能力的可持續(xù)發(fā)展,也讓核心素養(yǎng)教育目標真正落實在實踐中。
二、新課標背景下指向計算思維培養(yǎng)的信息科技教學路徑
(一)遵循學習規(guī)律,實現(xiàn)化繁為簡,分解學習任務
小學階段,學生的思維能力與學習能力有待提升,然而信息科技學科的抽象性與復雜性在很大程度上給學生的學習活動帶來了困難,阻礙了學生計算思維的發(fā)展。在新課程改革縱深發(fā)展的背景下,教師需要在教學設計中充分落實“以學為本”的教育理念,從學生的具體學習情況出發(fā),基于學生的“最近發(fā)展區(qū)”,遵循學生的學習規(guī)律,讓學生能夠循序漸進地完成學習任務,實現(xiàn)知識的內化與吸收。因此,在信息科技教學中,當學生面臨大任務、大問題、大概念時,教師就需要從綜合角度展開分析與考量,將所面臨的問題進行合理分解,實現(xiàn)化繁為簡,讓學生循序漸進、一步一個腳印地完成學習目標,提高教學效率,從計算思維的生長點出發(fā),實現(xiàn)計算思維的優(yōu)化。與此同時,分解思維是計算思維的核心組成要素,當教師將復雜的問題拆解成多個簡單的子問題時,通過模仿,學生的分解思維也能得到提升,最終實現(xiàn)解決問題能力的發(fā)展。
“授人以魚不如授人以漁”,教師不應急于開門見山地將知識方法呈現(xiàn)給學生,而是通過示范與講解相配合的方式,幫助學生掌握具體的分解思維方法與實踐技巧,讓學生通過逐步完成子問題而完成最終的學習任務,并在此基礎上感受問題拆解的方式方法。當學生有了一定的方法積累,教師便可以放手讓學生自主分析問題、解決問題,實現(xiàn)學生計算思維的初步提升。
有了具體的思維滲透與方法指導,教師需要在此基礎上為學生創(chuàng)造相應的實踐契機,引發(fā)學生對該思維方法的合理運用,促進學生的計算思維自覺自主地發(fā)展。而要想實現(xiàn)這一目標,教師可以基于學生的“最近發(fā)展區(qū)”設計具有復雜性、層次性、綜合性的教學任務,讓學生基于教學任務展開思考,并自覺主動地應用分解思維。分解思維一般可以分為主次分解和順序分解,例如在閩教版小學信息技術三年級下冊第二單元中的“刷子工具試涂鴉”教學中,教師可以提出“畫田野”這一總任務,學生采用主次分解的方法,將這一任務分解為“畫田野”這一主線子任務和“畫樹木”“畫白云”“畫飛鳥”等多個支線子任務,通過完成主線子任務來構建畫面主體,通過添加支線子任務來豐富整體畫面,最終完成“畫田野”的總任務。再如,在閩教版小學信息技術四年級上冊第二單元 中的“我的電子報刊”教學活動中,教師可以提出“制作電子報刊”的總任務,并讓學生對這一任務進行順序分解,通過完成資料收集、版面設計、文章編輯、版面美化等四個順序任務完成最終的教學總任務。將學習活動化繁為簡,在培養(yǎng)學生分解思維的同時,促進了學生思維能力條理性與邏輯性的顯著提升,實現(xiàn)了計算思維的優(yōu)化發(fā)展。
值得注意的是,當學生遇見復雜的綜合任務時,難免會在分解過程中遇到困境,教師要及時結合小組合作這一學習模式,讓學生在交流討論中共享分解思路,優(yōu)化分解成果。同時,當學生完成學習任務后,教師可以通過課堂展示等方式,讓學生在展示作品的過程中分享思路,通過生生互評、班級討論等路徑,實現(xiàn)分解思維的潛移默化,為計算思維的培養(yǎng)奠定基礎。
(二)深研教學內容,貫徹計算思維,推進項目學習
在指向計算思維培養(yǎng)的信息科技課堂教學構建工作中,教師要不斷提高自身的教學素養(yǎng)和教學的敏感度,拓寬自身的教學視野,從而精準定位計算思維培養(yǎng)的關鍵切入點與有效路徑。在教學活動中,教材是教學的核心,也是教師“教”和學生“學”的重要依據(jù),因此教師需要從教材內容出發(fā),立足于計算思維培養(yǎng)視域,捕捉具體教學內容中的計算思維生長點。同時,計算思維的發(fā)展并不是簡單的教師“教”和學生“學”就能實現(xiàn)的,教師還需要強化學生在學習活動中的實踐操作,鍛煉學生的具體應用能力,而項目化學習就為學生的實踐活動提供了良好的契機,是學生自主分析問題、解決問題的關鍵路徑,在完成項目學習的過程中,學生要做學習的主人,自覺分析并解決問題,實現(xiàn)計算思維素養(yǎng)的發(fā)展。為此,教師可以從教材內容出發(fā),找準計算思維培養(yǎng)契機,以項目化學習的模式讓學生在實踐中實現(xiàn)思維能力的自主增長,培養(yǎng)學生項目化解決問題的思維,即項目化思維。
以閩教版小學信息技術三年級下冊第二單元中的“多種形狀展創(chuàng)意”的教學為例,結合教學內容以及上述的思維分析,教師可以以“我設計的小車”為項目主題,并分解該主題,設計以下學習任務,以任務驅動的方式推進學生實踐,關注學生計算思維的發(fā)展。
【總任務】:畫一輛小汽車。
【任務1】:觀察生活中的汽車圖片,找一找汽車的共性特征。
【任務2】:構思自己的小車。
【任務3】:利用畫圖軟件繪制小車。
【任務4】:充分發(fā)揮想象,對小車進行符合邏輯的創(chuàng)新。
【任務5】:展示作品,并交流自己的創(chuàng)作經(jīng)驗。
這五個任務循序漸進,充分體現(xiàn)了學生思維發(fā)展的規(guī)律,讓學生循序漸進地完成項目學習活動。同時,這五個任務巧妙地指向計算思維的不同維度,實現(xiàn)了計算思維的全面發(fā)展。具體而言,學生在完成任務1時,需要通過觀察、分析、整合、提煉,找到汽車的相同特征,并剔除顏色、款式等干擾信息;利用分解思維,將“畫小汽車”這一任務轉化為“畫車輪”“畫車身”“畫車窗”等小任務,將大問題分解為小問題;在完成任務2時,學生需要運用概括思維,對在上一任務中提煉出來的外形特征進行抽象化,并舉一反三,發(fā)揮創(chuàng)造性思維,對自己設計的小車進行構思;完成任務3時,學生的算法思維能夠得到培養(yǎng),需要運用畫圖軟件將自己的構思按照步驟進行有序繪制;任務4是對學生思維能力的一個有效鍛煉,即學生需要發(fā)揮想象但不是憑空亂想;完成任務5時,學生的評估思維得以運用,在這一過程中,學生能夠實現(xiàn)取長補短,對拓展思維廣度很有幫助。
這一項目化學習設計從教材內容出發(fā),指向學生的實踐活動,并且每一個學習任務都展現(xiàn)了對學生計算思維不同維度的考查與鍛煉,能夠讓學生在潛移默化中實現(xiàn)計算思維的發(fā)展,將教學內容在內化于心的基礎上外化于行,結合具體的實踐需求進行綜合應用。
(三)巧設課堂提問,活躍思維,促進綜合發(fā)展
“學起于思,思源于疑”,信息科技教學亦是如此。長久以來,會學不會用、思維僵化等問題導致教學效率低下、成果不佳,究其根本在于教學模式的程式化與刻板化。在傳統(tǒng)的教學模式下,師生互動較少且形式生硬、內容的局限性較強,教師將過多的關注點放在對具體知識與技能的傳授上,導致學生的課堂參與率低、效率不佳。為了解決這一問題,教師需要重視師生互動與課堂提問的設計,讓學生在問題的引領下活躍思維,充分發(fā)展思維能力、收獲學習技能。在這一目標視域下,問題鏈的設計尤為關鍵,教師要找準學生的思維起點進行設問,通過逐步深化的問題幫助學生達成學習目標,探究知識的本質,拓展計算思維的深度。
例如,在閩教版小學信息技術六年級上冊第一單元中的“體驗積木式編程”教學中,教師不要急于將基礎概念呈現(xiàn)給學生,而是通過設計問題序列的方式,引導學生層層遞進地找到答案。首先,教師可以從學生的興趣出發(fā)提出問題,刺激學生思維的活躍性:“同學們,在2024年巴黎奧運會上,我國的運動健兒在乒乓球比賽中表現(xiàn)不凡?,F(xiàn)在我想制作一款火柴人打乒乓球的電腦游戲,你們有什么思路嗎?”針對這一問題,有的學生很快提出“編程”這一概念,這時教師就可以講解編程的類型與特點,進入“Scratch圖形編程軟件”這一教學主題。教師可以通過以下問題序列引導學生循序漸進地開展學習活動。
【問題1】:如何運用Scratch進行自主創(chuàng)編游戲呢?
【問題2】:Scratch的工作區(qū)有哪些板塊分布?
【問題3】:菜單欄里有哪些項目?
【問題4】:控制區(qū)、指令區(qū)的作用是什么?
【問題5】:我們該如何讓火柴人完成打乒乓球的動作呢?
【問題6】:我們制作游戲的腳本是什么?又該如何搭建腳本呢?
這六個問題之間具有緊密的邏輯性與層次性,都是基于“制作火柴人打乒乓球電腦游戲”這一大問題情境展開的,且問題之間相互遞進,前一個問題是后一個問題的基礎,前一個問題的答案刺激了學生對后一個問題的思考。通過解決問題序列,師生之間有問有答、教學相長,學生的計算思維能夠得到充分激活,并將所學知識進行靈活應用,真正讓核心素養(yǎng)教育目標在課堂教學活動中落地生根。
課堂提問的設計不僅能夠幫助學生循序漸進地完成學習任務、落實所學知識,還能夠作為課堂教學的結束與收尾。教師的總結性提問能夠幫助學生實現(xiàn)概括能力的提升,而這也是計算思維的重要組成維度。舉例而言,在計算機的組成教學中,教師可以在介紹完各個外部設備的功能后提出總結性的問題:“我們剛剛介紹了外部設備,其中哪些屬于輸入設備、哪些屬于輸出設備呢?”學生要想回答這一問題,不僅需要對教師所講的內容進行消化吸收,還要進行分類與歸納,把握這些外部設備之間的共性和差異,從而實現(xiàn)概括思維能力的有效發(fā)展。
三、結語
計算思維作為核心素養(yǎng)的重要組成維度,是學生可持續(xù)發(fā)展的關鍵動力,也是學生強有力的社會競爭力之一。因此,教師需要基于學生計算思維的發(fā)展構建高效的信息科技課堂,充分遵循主體性原則和循序漸進性原則,通過分解學習任務、設計學習項目以及巧設課堂提問等科學路徑培養(yǎng)學生的分解思維和項目化思維,在立足于邏輯的基礎上培養(yǎng)學生的發(fā)散思維,拓展學生的思維深度和廣度,讓思維之花真正在信息科技課堂綻放。
注:本文系永安市基礎教育科學研究2023年立項課題“利用信息科技培養(yǎng)學生計算思維的策略研究”(課題編號:YAKT2023072)的研究成果。
(宋行軍)