基于计算思维的高中信息技术课程创新型学习项目设计与实施

邵芳芳

摘要：本文从计算思维、项目式学习等概念出发，阐述了本研究的设计背景与目的，详细描述了基于计算思维的创新型学习项目设计与实施的过程，最后对创新型学习项目设计与实施的意义加以总结和反思。

关键词：计算思维；创新型学习项目；项目式学习

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2023）10-0055-04

概念表述与理解

1.计算思维

周以真教授认為，计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计，以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。就信息技术课堂教学而言，培养学生的计算思维就是教师要帮助学生搭建现实与用“计算机解决”之间的桥梁。

2.项目式学习

项目式学习是一种动态的学习方法，是将原本抽象的知识融入每一个项目任务活动中，以学习项目为抓手，引领学生在真实的项目（任务）情境中亲身探索、实践，主动探索和挑战现实世界的问题，在有意义的学习实践历程中发现学习知识的价值与意义，自主实现知识意义的建构，形成技能，发展能力。

3.创新型学习项目

创新型学习项目以“创新”为着力点，以设计具有创新意义的科技作品为最终目的，科学设计完整的项目学习活动，让学生在项目化学习的实践体验、内化吸收、探索创新中深度思考，在此过程中落实计算思维和创新能力的培养和提升，获得知识技能和学科素养的纵深发展。

设计背景

笔者与学校信息技术教研组全体成员以及所在区部分信息技术教师一起，以课标为引领，以课题为主线，以学习项目为抓手，设计了一系列创新型学习项目，以期在项目的设计与实施过程中，逐步培养和提升学生的计算思维，感悟技术创新的重大意义。

基于计算思维的创新型学习项目设计与实施

下面，笔者以项目“列表的综合应用——社区卡口车辆自动识别开关门模拟系统”为例，详细阐述项目的设计与实施过程。

1.项目设计背景

笔者从学生真实的生活情境出发，设计了“社区卡口车辆自动识别开关门模拟系统”项目作为本课的主线和内容，引领学生对项目进行需求分析、算法设计与实现，并在此基础上进行创意设计。

（1）学情分析

本项目的授课对象为高二年级的学生，他们的学习基础和能力较好，喜欢动脑思考，喜欢挑战和探究新事物。经过前一阶段的学习，学生掌握了（顺序、分支、循环）算法的三大控制结构，学习了列表的相关知识（创建、添加、删除元素等）和一些简单函数的使用方法，但还没有对列表进行综合应用的经验。

（2）教学目标

①基于真实项目情境，从信息系统开发的角度设计问题链，引发深度思考，运用计算思维形成解决问题的方案，并应用Python模拟和实现方案。（计算思维、数字化学习与创新）

②在完成项目的过程中，在遇到技术问题时，能够有意识地阅读教师提供的学习资料寻求帮助，进而解决技术难题。（信息意识、数字化学习与创新）

③灵活运用列表知识结合算法的控制结构，完成项目的设计与实现，在此过程中体验信息技术行业实践者真实的工作模式和思考方式。（计算思维、数字化学习与创新）

（3）教学重难点

重点：“社区卡口车辆自动识别开关门模拟系统”项目的分析设计和算法描述；灵活运用列表知识，结合算法的控制结构，完成自创项目的设计与实现。

难点：根据项目主题，准确分析项目需求，灵活运用列表相关知识，结合算法的控制结构，高效完成项目的分析、设计与实现。

2.项目评价设计

笔者为学生设计并提供了“项目评价量规”（如表1），从思维、创新、交流表达三个维度为学生的学习与实践提供指引。以“需求分析→算法描述→程序实现”贯穿项目的每个环节，并将学生每一环节的完成状况与评价量规中的对应指标进行比对，以实时掌握学生设计与开发本项目的思考过程与落实情况，以及教学目标的达成和教学重难点的突破情况。

3.项目教学过程

（1）创设情境，引入新课

笔者带领学生回顾上节课后布置的作业——“社区卡口车辆自动识别开关门模拟系统”项目的设计与实现，明确项目设计背景。提出问题：如何设计一个“社区卡口车辆自动识别开关门模拟系统”，对进出社区的车辆进行车牌号识别，为车主提供更便捷的出行服务？

设计意图：基于真实问题情境设计项目导入课题，激发学生学习兴趣，帮助学生感悟信息技术与信息社会的紧密关系。（信息意识）

（2）项目引领，熟悉流程

教师展示某位学生课后作业的完成过程，以及和教师交流作业过程的记录（如下页图），引导学生关注在完成项目之前思维过程的重要性，以此引出本课设计“系统开发任务书”的意义所在。

教师从“系统分析”（为什么要设计该系统？系统的使用对象？）、“系统设计”（系统的功能？输入数据？输出数据？系统实现的算法？）、“系统实施”（Python编程实现）三方面，以问题链的形式引导学生深入思考，分析“社区卡口车辆自动识别开关门模拟系统”项目的“系统开发任务书”（如下页表2）中的各项内容，在帮助学生掌握信息系统项目开发基本流程的同时，注重计算思维过程的培养。

设计意图：从信息系统开发的角度，设计问题链，引发学生思考，提升学生的信息意识与计算思维，在此过程中，帮助学生熟悉信息系统开发的基本流程。

（3）自创项目，思维进阶

拓展作业：以小组为单位交流探讨“还能应用列表（List）结构，模拟或设计哪些其他项目？”，并将自己的想法填写在“自创项目系统开发任务书”中的指定位置。

设计意图：验证学生对知识的迁移能力；检测学生是否有足够的创新意识和创新能力去设计和实现一个好的项目。

（4）作品展示，评价交流

学生展示并介绍自创项目系统的设计方案。

①项目主题。

②设计背景描述。

③系统分析。（a.为什么要设计该系统？b.系统的使用对象？）

④系统设计。（a.系统功能？b.输入数据？c.输出数据？d.系统实现的算法？）

教师根据学生的项目作品介绍和展示，对其项目系统的设计与实现中的优点与问题进行点评和小结。

设计意图：帮助学生梳理自己的思维过程，强化计算思维与信息意识，提高交流表达能力。

创新型学习项目设计与实施的意义及反思

通过一系列创新型学习项目的设计与实施，与项目实施前相比，学生更加关注生活、关注社会，能够熟练掌握用计算机可以处理的方式界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据并设计算法形成解决问题的方法，能用自己熟悉的数字化编程工具创造性地解决问题。在项目作品的解析与设计开发过程中，学生熟悉了项目开发的全流程，了解了创意和思维对项目开发的重要性，体验到一个好项目对社会生产生活的重要影响，学生的计算思维和数字化学习与创新能力都得到了显著提升。

作为科技教育工作者，应从大处着眼、小处着手，于教育变革中深入实践，勇于质疑、探索、反思、提升，做学生的引路人，使其在成长期拥有一定的科学思维和创新意识，并借助技术的物化作品来塑造自我，回馈社会。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]陈永存.小学信息技术教学实施策略研究之计算思维的培养[J].中小学信息技术教育，2021（07）：83-85.