高中信息技术课堂项目式学习培养学生计算思维思考

金云

摘 要：计算思维是高中信息技术的核心素养之一，项目式教学作为新课改背景下高中信息技术课程的新兴教学手段，在教学逻辑梳理、教学重点展示、学生计算思维培育等方面均有着积极影响。本文结合高中信息课堂教学情况，先对项目式教学及计算思维两项概念的含义和内容予以概述，随后对信息技术课堂中运用项目式教学手段培养学生计算思维的要点和策略予以论述。

关键词：高中信息技术；课堂教学；项目式学习；计算思维

【中图分类号】G633            【文献标识码】A             【文章编号】2097-2539（2023）03-0107-03

近年来，我国科学技术、信息技术发展迅猛，科技产物深入金融、教育、医疗等多项领域，在渴求高素质人才的背景下，中小学信息技术教学改革迫在眉睫。计算思维涵盖逻辑推理、抽象归纳、算法框架等诸多内容，项目式教学可以让教师按照项目开发流程梳理教学内容、突出教学目标，在课堂中达成由浅入深、循序渐进的教学效果。

1.项目式教学概述

（1）项目式教学的含义

“对事物加以分类或对活动细节予以确定”是“项目”一词在现代汉语词典中的官方解释，其应用于教育领域便是指教师按照项目实践过程细化各项教学环节，为学生制定翔实而科学的学习任务，按照内在逻辑完成教学任务。

（2）项目式教学在高中信息技术课堂中的实践价值

第一，有助于营造自由思考氛围，激发学生实践意愿。高中信息技术课程涉及编程加工、人工智能等多方面知识，逻辑性、抽象性特征鲜明，课堂教学对学生数学思维、理性思维等各项素养要求严格。然而高中阶段教学科目多、教学压力大，多数学校每周只会安排1～2节信息技术课程，紧张的教学课时致使教师为确保教学效果常将课堂教学主导权紧紧攥在自己手中，知识讲解、操作示范占比较重，学生缺乏独立思考、自主实践的机会。项目式教学打破了传统信息技术教学模式制约，给予学生项目主题、项目设计、项目实践等具体内容的实践选择权利，课堂教学氛围更为轻松活泼。

第二，有助于多种教学情境引入，培养学生发散思维。“情境”即一段时间内不同事件发生的或全面或独立的发展境况，基于此，情境教学便是在课堂中还原、模拟生活情境、实验情境，给予学生沉浸式学习体验。项目式教学的分析与设计环节实质上便是多个情境的融合成果，其在简化教学难度、拆解教学层次、激发学生创新发散思考方面均有着积极影响。

第三，有助于教材知识联系生活，推进课外活动实践。诚如前文所述，信息技术课堂教学时长有限，项目实践常需要较长周期支持，为确保项目开展的有效性教师不仅要在课堂中帮助学生梳理项目开展细节问题，还要鼓励学生在离开课堂后积极投身于具体实践中，以此保障理论知识与实际生活的有机融合。

2.計算思维概述

（1）计算思维的含义

“计算思维”即运用计算机科学解决问题的思考方式，其涵盖软件使用、系统设计、算法建模等诸多内容。由于计算思维的践行载体为计算机，这便造就了计算思维的抽象性、机械性特征。而学生作为计算机实践的主要对象，计算思维也因之带有人类特有的个性化、创新化色彩。此外，信息技术的基本构成单位即一条条按照规定运行的电脑程序，编写、设计、运算电脑程序均需数学知识加持，故信息技术课程与数学课程关系较为密切，计算思维也因之具有抽象思维、逻辑思维、算法思维等内在特质。

（2）计算思维在高中信息课堂中的培养价值

第一，有助于改善学生思维方式。思维二字体现了学生看待事物、认知事物的角度及方式，计算思维便是希望学生具备严谨的、缜密的、科学的思维模式，面对问题能直指问题根源，并在脑内构想出有条理、有逻辑的解决步骤。总之，计算思维有助于学生以多视角、多层次分析问题，按照一定规则或逻辑有序解决问题，避免思维混杂、手足无措的情况出现。

第二，有助于提升学生操作能力。信息技术与美术、体育、音乐等课程较为相似，比起知识讲解信息技术课堂更为重视学生实践能力、创造能力的培育，在课上或课后学生都需在电脑平台进行大量实践。这并非意味着信息技术课堂无需开展知识教育，事实上知识是所有操作开展的基础，若不知“解题思路”学生便无从下手，计算思维便得不到实践展现。

第三，可与其他学科形成良好互动。诚如前文所述，数学运算、逻辑推理、数字建模等数学知识在信息技术教学中有着诸多体现，而界面设计、三维建模、人工智能开发等则需借鉴美术学科教学力量。由此可见，信息技术课程并非独立存在的，教师应在课上融合各学科教学价值，为学生创设计算思维实践情境，以此提升学生综合素养。

3.运用项目式教学手段培养学生计算思维的要点

2018年我国教育部正式颁布《普通高中课程方案和各学科课程标准》（以下简称《标准》）文件，将“信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任”四大要素并称为高中信息技术学科核心素养。《标准》同样肯定了项目式教学价值，就实践而言教师应将信息技术核心素养培育目标融入项目式教学中，在项目实践中培养学生素养、增长学生知识、训练学生能力。

（1）项目分析：挖掘项目目标和功能，培养学生的分析能力和想象能力

项目分析即学生确定项目开发主题、调查项目开展背景的实践过程，其也是项目式教学的首要环节。项目分析环节的主要任务在于明确项目开展目标和项目应实现的功能，有效培养了学生的想象能力和分析能力。就实际教学而言，高中信息技术的教学目标在于培养学生的核心素养、提升学生的实践能力，项目主题需切合学生认知能力、操作能力，因而项目目标通常不会过难，功能也相对简单。碍于课堂教学时长有限，部分教师在实际授课中会直接给出项目主题，有意减少课题导入及项目开发时长，这对学生计算思维培养并无益处。因此，教师应适当给予学生更多开发时长，引导学生深入探究、自主思考，以此提升学生计算思维的缜密性、创新性。以“树及其应用”一课为例，“树状图”是数学学科中用于分析数据关系的一类常见手段，像是比赛赛程推进便是“树”这一知识的主要应用领域。对此，教师可在课题导入环节展示已有赛程公示图，引导学生据此开展项目研究，将数据录入电脑系统，并输入背景信息让电脑程序对赛事进展做出预测，以此明确自身的目标及功能。

（2）项目设计：分解项目流程和内容，培养学生的统筹能力和协作能力

明确项目目标并对项目成果有所预期后，教师可将项目教学推进至项目设计环节。如果说项目分析是背景建设和前提铺垫，那么项目设计便是对项目内容的进一步细化与分解。所谓项目分解便是将整体、复杂项目拆解为若干个简单的小任务，交由组内不同成员承担。所谓流程设计便是探求小任务间的内在联系，以图表展示手段加强各模块、各环节联系，以此提升整体项目开展效果。以“图书馆图书借阅系统”项目为例，这一项目的设计背景在于方便校内学生查询馆内藏书情况及自身借阅情况，所用知识源自“信息系统的设计与开发”章节段落。就实践而言，教师应将班级学生分为若干小组，并指导组内成员承担不同任务，哪些组员负责数据搜集、哪些组员负责数据录入、哪些组员负责数据更新、哪些组员负责界面设计，只有项目细化到位组内学生才能最大程度上发挥自身力量。

（3）项目实践：落实项目运行和后续观察，培养学生的概括能力和操作能力

项目实践便是按照项目设计内容开展实践操作，仍以前文提及的“图书馆图书借阅系统”项目为例，学生需结合教材知识在电脑中建立数据库模型，将前期数据录入数据库中，并做好数据更新、数据观测端口。并非将项目由理论变为现实便是实践结束，数据库会不时出现出现信息缺失或是需重新录入数据等情况，这便需要学生做好后续观察、优化任务。总之，项目实践的教学过程实质上是引导学生运用已知知识解决问题，在实践中总结、提炼教材知识，以此完善自身知识框架建设。

（4）项目评价：总结项目成果和改善方向，培养学生的反馈能力和调适能力

项目评价可看作项目式教学手段对传统教学评价环节的借鉴与改革，项目评价给予学生回顾项目确立、项目设计、项目实践这一整个过程，让学生自行反思实践中遇到的各类问题，及项目成果的哪些方面未能达到自身预期。项目评价环节不仅给予学生自我认识、自我反思机会，同时给予学生相互交流、相互学习机会。同样是系统设计，为何他人系统能接纳更多数据、为何他人系统界面更为简洁、为何他人系统更为稳定等，便是学生在交流中才能考虑清楚的。

4.运用项目式教学手段培养学生计算思维的策略

（1）转变教师教学理念

传统信息技术课堂中，授课教师空有一身技能，却只是照本宣科，机械性讲解教材知识，学生听讲及教学效果大打折扣。在计算思维背景下，教师应积极转变原有教学思想，对授课内容及教学设计作出必要调整。就具体实践而言，一方面，教师应从学生视角出发，帮助学生理解教材知识；另一方面，教师需做好知识迁移工作，鼓励学生自行实践。以“我们身边的数据”一课为例，数据是生活信息在电脑平台的存在形式，小到购物消费大到交通运输，人们的生活实践均离不开数据支持。对此，教師无需照本宣科、简单复述教材文本，而要在课堂中为学生设定数据收集情境，在项目挖掘、实践过程中提升学生的思维认识。

（2）增强学生思维认识

思维是学生行为的内在指导，学生只有思路清晰，实践行为才能有条不紊、按部就班。学生通常会将材及教师视作实践主要参照对象，教材以外的领域于学生而言是陌生而抽象的，因而教师应充分发挥自身引导价值，在实践中潜移默化增强学生的计算机认识。以“数据编码”一课为例，计算机编码采用的进制规则为“二进制”，因此“0”和“1”两个数字便是数据信息存在的基本形式。教师需要在课堂中引导学生横向对比“十进制”与“二进制”的运算差别和转换关系，学生的数据认知准确无误那么后续的“加密与解密”教学才能顺利开展。

（3）改善教师教学手段

教师教学手段调整与教学理念更新是一脉相承的，教师教学理念更新后，其教学手段自会随之发生改变。传统信息课堂以教师讲解、示范为主教学手段，师生交流、互动力度有限，学生缺乏自主实践机会。为改善现有教学模式教师便可引入对话教学、小组教学等新兴教学手段，让学生在相互配合、相互交流过程中增长彼此信息技术核心素养。以“信息社会的建设”单元为例，这一单元分为“信息社会的伦理与道德”“信息社会的法律与法规”“信息社会的未来发展”三方内容，单元设计充分展现了信息技术的“双刃剑”功效。为端正学生态度、加深学生认识，教师可在课堂中播放近年来隐私泄露、数据造假等负面新闻报道，在视频观看中帮助学生明确为何信息社会发展需要伦理道德和法律法规约束。此外，“黑客”这一网络身份在部分高中学生眼中是极为帅气的，但其行为对国家乃至社会造成了深远影响。教师可组织学生围绕“黑客”行为开展课堂辩论赛，通过辩论赛让学生明确能力提升固然重要，但过人能力应用于造福社会而非带来社会动荡。

（4）加大课堂练习力度

信息技术是讲求大量实践的学科，因而增强学生练习量也成信息技术课程改革又一重要内容。“数据库的构建”一课在实际生活中有着广泛应用，教师应给予学生数据库建设的实践机会。除了课堂练习，教师还应向学生推荐操作简单、功能全面的练习软件，让学生在家中也能随时随地自由实践。学校也应定期举办信息技术交流比赛，让学生在良性竞争中提升自身信息技术素养。

5.结语

计算思维是一种全面的、抽象的、逻辑的思维模式，在信息技术课堂培养学生的计算思维实质上就是给予学生深入探究、独立思考、实践求证、总结调试、解决问题的实践机会。培育学生的信息技术核心素养是《标准》文件明确规定的教学目标，身为授课教师，应将计算思维的培育手段自然融入各个教学环节，运用项目构建手段简化实践难度、明确教学任务，让学生在项目攻克过程中潜移默化提升自身计算思维。

参考文献

[1]王燕.高中信息技术课堂应用项目式学习方法的分析[J].中学课程辅导，2022（25）.

[2]苏长堃.项目式教学在高中信息技术课堂中的应用[J].天津教育，2022（19）.

[3]吕彩云.高中信息技术项目式教学促进深度学习的实践研究[D].哈尔滨：哈尔滨师范大学，2022.