计算思维素养的编程计算项目式教学实践研究

朱静艳

（江苏省前黄高级中学，江苏 常州 213161）

计算思维是当前信息技术教学过程中一项重要的培养目标，近年来被高中信息技术教师广泛关注。信息技术课程在培养学生计算思维方面有绝对的优势，当前高中信息技术课堂主要以培养学生实践能力为核心，组织学生掌握各项计算机操作技能，但在计算思维培养方面存在不足。因此有必要以计算思维培养为前提，探索应用项目式教学法进行编程计算教的方式方法。自2017年最新版本的课程标准出台后，对高中信息技术课程教学提出了新的指向与要求，从侧重操作能力培养转向为侧重学生核心素养培养的目标。而计算思维素养尤为重要。因此，绝大多数高中信息技术教师在实践教学过程中会应用编程计算这部分知识内容落实对学生计算思维素养培养的目的。通过对实际教学经验的总结发现，让学生应用编程计算这部分知识来解决实际问题能够达到理想的教学效果，有利于培养学生的计算思维。因此为学生做好编程计算项目式教学设计十分重要，同时在其中向学生渗透计算思维更是考验了教师的能力与水平。

（一）计算思维

计算思维这一概念一经提出便受到了社会各界的广泛重视与关注，有学者将计算思维定义为思维活动。还有学者将计算思维定义为一种解决问题的过程。新课程下将计算思维定义为应用计算机领域的学科知识解决问题的一种学科思维。综合上述定义，可以将计算思维理解为应用计算机方法解决问题的一种思维。在培养计算机思维素养的同时，还要关注其他能力。第一，定义问题，要培养学生具备发现难题并对问题进行分析的能力，能够清晰的解读定义问题。第二，抽象建模，要培养学生能够根据问题中的具体信息内容进行抽象思维转换完成模型的建立。第三，算法设计，要求学生在面对问题模型时，能够设计出解决问题的算法，并且能够通过编程计算落实算法。第四，迁移应用，培养学生具备由此及彼的能力，能够灵活熟练的应用所学计算机算法解决遇到的问题，实现对算法思维的深入理解与认知。

（二）项目式教学设计

高中信息技术教师在培养学生计算思维时，需要通过引导学生对问题进行分析与解决的途径进行，在此过程中教师要关注学生的学习过程，发挥出自身的引导作用，在学生遇到问题时适时予以引导与帮助，保证学生在课程中的整个思路清晰正确，在面对问题时能够提出正确的解决思路，辅助学生更好的解决问题，在具体实践过程中，应用项目式教学法展开教学，便于对学生计算思维的培养与提升。因此教师在课前要对学生的具体学情进行充分的了解，然后对问题进行分解，最后设计具有针对性的教学方案落实教学计划。这就要求教师掌握学生的学习能力、知识基础与兴趣爱好，然后透彻分析教材内容，为学生设计符合其学习与成长需求的学习项目，让学生在学习过程中展开思考与分析，实现对学生计算思维的培养。教师在为学生设计项目方案时要考虑以下内容：其一，学生原有的知识经验；
其二，教材中的教学内容。并将这两方面内容有机融合，让学生通过项目学习解决问题，促进学生计算思维水平提升。

（一）以单元为基础设计项目式教学内容与目标

高中信息技术教师在为学生编写教案时，要基于学生的实际情况与具体的教学内容。而有些教师在进行教学的过程中，直接应用项目式教学，没有对教材中的教学内容进行深入透彻的分析与设计，如此一来容易出现教学目标与方式效率低下，最终难以达到理想的教学效果。因此，高中信息技术教师在课堂教学前的准备阶段需深入研究即将教授的知识内容，以及充分分析在教学后学生应掌握的程度与水平，把握本单元教学内容之间存在的内在联系，然后为学生设计优质的教学计划，达到理想的教学效果，培养并提升学生计算思维素养。在对项目式教学内容进行分析时，教师可以将整个单元内容作为对象开展分析工作。在日常编程计算教学过程中，教师会根据教材中教学内容的先后顺序实施教学工作。通过对整个单元内容的分析能够从侧面了解到教材编排方式的目的以及整个知识点安排的构思，掌握整个教材安排的思路与逻辑。高中信息技术教材中编程计算项目式教学设计要展现出编程计算知识的整体性，要展现出编程计算知识的重点内容与核心内容，以及本单元中各部分知识内容的关联性，以此完成对编程计算教学设计。

例如，在教科版高中信息技术教材中，强调了项目式教学，通过“计算机解决问题的过程”“做出判断的分支”“周而复始的循环”“可以复用的代码”这四个教学模块贯穿整个单元。本单元全面系统地借助项目设计与实施让学生经历从“认知Python程序设计”到“掌握算法原理”，再到“使用Python编程解决问题”的全过程。高中生在面对Python编程知识内容时会产生畏惧心理，对Python编程知识的价值缺乏了解与认知。因此，教师要对本单元内容进行全面梳理后，确定教学目标展开教学。首先，让学生了解程序设计与程序设计语言，要求学生理解相关知识点的概念与特点，并且能够掌握基础的算法。其次，组织学生学习数据对象与类型，目的是培养学生了解程序设计语言产生与发展的过程，以及不同种类程序设计语言的特点。然后，带领学生对流程控制与算法方面的知识内容进行了解与探究，引导学生对计算机语言知识进行学习，使其在面对简单的问题时，能够灵活熟练的应用程序设计语言。最后，让学生认识常规情况下如何进行程序设计，具备程序设计与运行调试的基本能力。

（二）从生活中为学生设计项目学习主题

计算机思维培养状况直接关系到学生问题解决能力的高低，使得学生能够在面对问题时应用计算机学科知识进行思考与解决，这种能力的培养并非易事，也不是短时间内能够达成的，若信息技术教师在教学过程中单方面向学生讲授计算机知识内容，是难以实现这一培养目标的。因此，在具体实践过程中，高中信息技术教师在以培养学生计算思维素养为目的开展Python编程教学时，要认识到此种思维的特点，如：进阶性、情境性等，以学生在日常学习与生活中的所见所闻为例，为学生设计相应的问题情境，将计算机知识内容融入到情境中、落实到具体任务中，在学生动手实践的过程中，教师要对学生进行观察与指导。

例如，学生每一年都会进行体能测试，这一工作的具体实施必将伴随大量的数据产生，若据此设计利用Python进行体质数据统计分析的项目式活动，能够让学生感受带Python编程内容的真实性与实用性。因此，教师可以为学生设计“统计体质测试数据”项目。该项目共有2张数据表，其一为包含了全部学生的测试数据，“全部.xls”其中将近有6000条记录，其二为部分学生的测试数据，“部分.xls”其中将近有600多条记录。然后为学生布置学习任务：如何用第二张表中学生的数据覆盖掉第一张表中部分学生的数据？教师先要对学生进行引导，展开对问题的分析，若直接通过复制粘贴操作进行，就会在第一张表中多出500多条相同的信息记录。若是通过手工操作从第二张表中复制粘贴到第一张表中，将相同的信息覆盖掉，则会花费大量的时间与精力，并且容易出现错误。那么，有没有快速、精准的操作方式进行数据处理呢？此时教师可以顺势引出Python知识，让学生尝试应用Python知识对表中的信息进行操作，以此达到目标效果。在具体操作过程中，学生先要掌握读取表格中信息的方法，然后学习将数据写到表格中的方法，最后引导学生掌握双层循环替换法，并通过这样的方式处理表格中的数据。该主体项目灵感来源于学生实际生活，学生在面对这种具有真实性的编程问题时，学习兴趣更为浓厚。经过这样的项目式学习能够让学生认识到在实际生活中算法与程序设计的实用性，并且能够将生活中的问题与编程方面的知识结合在一起。

（三）让学生经历实践过程强化解决问题的能力

通过计算思维培养要让学生能够科学合理的应用算法，设计出解决问题的方案，并且能够将所学知识内容应用到解决问题中。培养学生计算机思维的方法有待教师进行深入探究，而项目式学习是实现这一教学目的的方法之一，也可以理解为一种教学载体，最终的教学目的是培养学生能够掌握应用所学知识解决现实问题。因此，教师让学生在课堂中发挥出自身的主体地位，让学生组成学习小组，并在小组合作学习过程中进行通过实践完成学习，在小组成员的共同努力下反复推敲方案，最终得出大家一致认可的方案计划，让学生意识到面对问题时要进行亲自动手实践。通常情况下真实的编程问题，都十分复杂且问题具有综合性，面对这样的情况势必要进行分解，教师要培养学生具备利用所学知识和经验，找到解决问题方法的能力，达到项目教学的目的，通过项目式教学能够实现对学生计算机思维培养的目标。

（四）评价项目传授经验技巧

在高中信息课堂引入项目式教学法，并非能够立竿见影的取得计算机思维培养的成效，要意识到此过程需要一定的时间，并且要在整个高中信息技术教学过程中践行这一教学目标。由于项目教学中能够为学生提供良好的学习体验，有利于激发学生的学习兴趣，从而使得学生能够勇于面对复杂难懂的具有一定难度的知识点，并尝试通过自己的努力攻破难关，在此过程中有利于提升学生的自主学习能力，当前教师重视学生的课堂学习感受为了让学生获得良好的学习体验，教师要在学生参与课堂学习时，对学生的全程参与情况进行观察与指导，提醒学生在结解决问题的同时要注意时间，要具备时间概念，以此促进学生学习效率提升，了解学生在项目式学习过程中是否顺利，并且在第一时间予以学生指导，在教学过程中教师可以将学生在学习中出现的问题及学生在学习过程中存在的疑问集中在一起，专门利用一节课时，解决这些问题，确保整个项目教学模式的顺利可进行。

另外，教师要重视学生参与项目式教学的情况做出评论，并根据学生的具体表现对学生进行相应的鼓励与肯定，让学生感受到完成项目的成就感、荣誉感，激发学生对高中信息技术课程的喜爱之情。而且项目不同完成方式与过程也会存在差异。项目式教学模式下，教师要为学生进行归类总结，让学生在面对不同的问题时，能够及时作出正确的选择，熟练应用相关技巧。值得注意的是，在高中信息教育阶段教师就应重视培养学生形成编写程序代码的意识与习惯，且要重视编写过程是否规范且具有可读性。最后，教师在教学过程中要让学生具备能够从他人身上看到闪光点的习惯，彼此间要分享交流学习过程中获得的经验，还能从中发现自己的不足之处，并将他人的成果经验借鉴到自己的问题中，掌握正确的处理方式，从而提升学生的实践能力与计算思维素养培养的目标。教师若发现学生在项目进行过程中遇到问题，要给予学生努力过程的肯定，鼓励学生大胆尝试动手实践，认识到自己的问题并找到正确的解决办法，让学生在学习这部分知识内容时能够更加高效顺利，达到理想的教学效果。

在高中计算机课堂中计算机思维素养是一项重要的教学目标，需要教师在教学的过程中通过教学内容有效落实，为了提高计算思维素养培养效果与效率，教师要积极探索项目式教学法的应用方式，为学生构建优质的信息技术课堂，为学生提供参与项目式学习的机会，实现对学生计算思维素养培养的目的。