指向计算思维培养的逆向教学设计与实践——以“农场管理系统”单元为例

吴莹颖 福建省厦门市湖里区教师进修学校附属小学

逆向教学设计包含明确预期结果、确定预期结果达到的证据、安排学习和教学活动三个阶段。基于大概念、大单元的逆向教学设计能将分散的知识点有机重组，有利于学生更好地建立体系化、结构性、立体关联的知识建构，引导学生在真实的生活情境中恰当地连接、理解和使用离散的计算概念，提升学生的计算思维。笔者基于可视化编程软件，以小学信息技术“农场管理系统”单元为例，具体阐述指向计算思维培养的逆向教学设计。

● 以终为始，以结果组织教学

逆向教学设计，以终为始，以结果组织教学，目标设计先行于活动设计，从而避免重“技术”缺“素养”、重“活动”缺“内涵”的信息技术教学两大设计误区，更好地帮助学生建构立体的知识结构，明确预期结果，紧扣学生核心素养发展，促进学生思维的培养。

根据《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》，结合计算思维三维目标，将“农场管理系统”单元的预期结果分为三大层面：①知识层（计算概念）。熟练掌握坐标、条件、变量、重复等基本命令。②实践层（计算实践）。学会分析问题、寻找信息之间的关系、优化算法。③观念层（计算观念）。能够合理使用平台身份，借助平台创作、展示、交流，具有知识产权保护意识，尊重数字作品所有者的权益。此预期结果贯穿整个单元教学始终。

● 以实为证，落实证据设计

在逆向教学设计中，评价设计先于活动设计。在明确“做什么”之后，需落实“怎么证明”。通过设计表现性任务，以评价量规的形式验证学生能否达成预期学习结果，实现“教—学—评”的一致性。在“农场管理系统”单元设计中表现性任务是学生通过综合运用坐标、条件、变量、重复等基本命令制作农场数据系统。该系统能简单模拟植物从种子到开花结果的过程，并统计相应的农产品数量。完成这一任务需要学生熟练掌握坐标、条件、变量、重复等基本命令，同时学生将亲身经历分析问题、算法设计、优化算法等计算实践过程。这一任务能够呈现学生对计算概念的掌握情况，综合分析问题、解决问题的计算实践能力水平以及质疑、表达、分享的计算观念水平（如下表）。

● 以行促学，增进学习理解

在“农场管理系统”单元中，教师根据预期结果设计了四个任务，以任务促进学习，以任务检验学习。通过四个任务引导学生在活动的过程中理解、应用、迁移所学，体验计算实践的过程，提升计算观念，从而达成预期的学习结果，提升学生的计算思维水平。

教师构建单元场景：我们经常会看到或听到农户农产品滞销、瓜果蔬菜贱卖或烂在地里的新闻，这是市场供需问题引起的，而如果把农业生产和销售过程中的数据汇总起来，可实现“供需平衡”。学生通过讨论，以思维导图的形式预设了自己的《农场管理系统》设计图（如下页图1）。在此情境之下，教师设计了四个任务：播种、生根发芽、开花结果、谷物粮仓。每个任务侧重学习不同的计算概念，由简单命令到复杂命令，逐层递进。教师通过九个问题、九个活动联结四个任务，使主题活动逐步深入，整体结构设计如下页图2所示。

图1

图2

1.任务一：播种（学习坐标）

单元任务 预期结果 学习证据播种1.学会分析问题的方法2.熟练掌握使用“当角色被[按下]积木，使用“移动到X/Y坐标”积木块1.根据任务情境分析问题，能够应用思维导图，绘制设计图2.能够实现当种子被单击时，种子被移入农场对应的位置生根发芽1.熟练掌握“等待[ ]”积木2.熟练掌握“下一个造型”积木3.学会使用“重复执行”积木块4.学会优化算法1.能够用语言描述“重复执行”与“重复执行[ ]次”的区别2.能够模拟植物从种子到生根发芽的过程3.记录问题与解决方法，讨论交流，优化算法开花结果1.学会使用“当[ ]”积木2.学会使用侦测积木3.学会设计算法、举一反三1.能够实现当镰刀碰到果实时，果实移动到粮仓2.能够归纳总结“侦测—决策”模型，实现其他“触碰—果实移动”的效果谷物粮仓1.熟练掌握变量积木2.学会优化算法3.能够表达、分享、质疑1.能够通过变量实现果实数量的统计2.结合变量，实现需求与供给的计算3.借助平台展示自己作品，用语言描述自己的作品、简述自己在完成时遇到的问题与解决问题的过程等4.与同伴讨论交流，优化算法，改进作品

在这一任务中，教师展示《播种》范例，引导学生思考问题1：制作这个案例需要添加什么角色？发生什么事件？通过任务分析，使学生学会分析程序，提取程序要素，化繁为简。接着，提出问题2：如何实现“当种子被单击时，种子将被移入农场对应的位置”？教师先展示一张电影票，学生根据非连续性文本阅读，分析座位，再通过电影票的座位迁移到坐标的学习。教师通过连续追问，以“找一找”为活动，引导学生说出“坐标对应点”的思考方式，从而使学生思维外显，再以“播种”这一活动，让学生逐步掌握坐标这一计算概念。

2.任务二：生根发芽（学习造型切换、重复命令）

在这一任务中，学生需要实现模拟种子的生根发芽，当种子被种下2秒钟后，种子逐渐开花结果。教师通过以下问题链引导活动的发生：①如何实现种子的生根发芽？（造型的切换）②为什么种子变成果实后又变回种子？（重复次数）学生在自主探究之后，发现“种子变成果实之后又变回种子这一问题”，从而引导学生思考“重复执行”与“重复执行[]次”的区别，掌握重复的计算概念，体验发现问题、优化算法的过程，培养学生勇于试错的能力，在不断调试中收获成长。

3.任务三：开花结果（学习条件、侦测命令）

在学生熟练掌握坐标、造型切换等命令的基础上，引导学生实现当镰刀碰到果实时，果实移动到粮仓的动画效果。此任务进一步巩固了坐标、造型切换等命令，同时引入新的条件命令的学习。在这一环节中教师引导学生发散思维：除了“镰刀碰到果实，果实移动”这样的效果之外，还能做出什么其他的效果呢？最后归纳总结“侦测—决策”模型，引导学生建立更抽象的模型结构，促进知识迁移。

4.任务四：谷物粮仓

在该任务中，教师将此任务划分为三个分层任务进行教学。任务1：实现果实数量的统计。在这一任务中，教师以动态的粮仓数量清点场景模拟总量的变化，以真实场景下的直观数据变化，引导学生区分变量与常量，从而引导学生学会创建变量，利用变量实现果实数量的统计。任务2：需求量统计。在这一环节中加入随机数的理解，引导学生学会变量与随机数的综合应用。任务3：供需比率计算。教师简单讲解供需比率，介绍供需比率公式：商品供需比率=商品供应量/商品需求量。引导学生应用运算公式与变量的嵌套来模拟供需比率的变化过程。通过三个逐层递进的任务，引导学生熟练掌握变量，在实践过程中不断优化算法设计，并在与同伴的讨论、分享、交流中进一步提升计算观念，优化作品。

任务之间由简到难，层层递进，从简单命令到复杂命令，从分析问题到算法设计，从表象到抽象，通过这四个任务的串联，形成一个完整的作品。学生在活动中有清晰的目标架构，有完整的评价指导，能够在任务中综合应用离散的计算概念，形成立体关联的知识建构，体验计算实践的过程。除此之外，在教学过程中还进行了跨学科融合，渗透道德教育以及跨学科学习。