跨学科项目式学习赋能计算思维培养的设计与实施

摘 要 在数字时代 计算思维既是基本素养 也是信息科技学科的核心素养 更是跨学科项目式学习的一项关键能力 其正逐渐融入教育领域的其他学科 并对学生的生活产生深远影响 在数字教育中项目式学习是一种培养学生计算思维的重要教学方式 开展跨学科的项目式学习 不仅充分调动学生解决实际问题的积极性 还有效拓展了学习空间 真正为学生计算思维的发展赋能

关键词 计算思维 跨学科 项目式学习

中图法分类号G633   文献标识码A

１ 计算思维的定义

计算思维（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｔｈｉｎｋｉｎｇ，ＣＴ），又称为计算素养（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｌｉｔｅｒａｃｙ）、运算思维等。它的定义是多元的，本文主要关注计算思维的操作性定义和情感定义。

１．１ 操作性定义（强调具体的操作或实践过程）

为便于在中小学开展计算思维培养，２０１５ 年，国际教育技术协会（ ＩＳＴＥ）、计算机科学教师协会（ＣＳＴＡ）和来自各教育领域领导人联合提出了计算思维的操作性定义。计算思维包含６ 大要素的问题解决过程：提出可解决的问题、逻辑组织和分析问题、通过抽象的方式表征数据、实施并优化最有效的解决方案、通过有序的步骤支持自动化的解决方案、概括问题解决的过程并迁移应用［１］ 。

１．２ 情感定义（强调态度与精神）

国际教育技术协会（ＩＳＴＥ）指出，学生在获取这些技能的过程中，需要一系列计算思维的倾向或态度的支持和强化。这些倾向或态度包括：（１）处理复杂性的信心；（２）对困难问题的坚持处理；（３）对不确定性的容忍；（４）解决开放式问题的能力；（５）与他人沟通并共同合作完成目标的能力。

２ 计算思维培养的重要意义

２．１ 计算思维的培养是当前教育的重要任务

作为一种解决真实世界复杂问题的能力，计算思维是当今社会的核心竞争能力，近年来其受到越来越多的国家重视［２］ 。２０１７ 年，《地平线报告（基础教育版）》指出，培养中小学生的计算思维是２１ 世纪一个重要的课题，也是学生发展核心素养的重要组成部分，其教育重视程度决定了各国未来创新竞争力的水平。同年，相关部门发布了《新一代人工智能发展规划》，提出了新时代人工智能发展的战略目标，该文件指出教育界对人工智能教学和编程教育中计算思维培养的重视，这标志着我国计算思维的培养从高等教育逐步向Ｋ１２ 教育挺进。２０２２ 年４ 月，相关部门颁布了《义务教育阶段信息科技课程标准》，明确了计算思维作为学科核心素养的地位。

２．２ 跨學科项目式学习符合社会发展的需要

２０２１ 年７ 月，相关部门印发了《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》（简称“双减”政策），要求减少中小学生课业压力，提质增效，开展全面素质教育。

在现实生活中，需要应用综合能力解决实际生活中的复杂问题也越来越多。跨学科项目式学习将学科间的知识巧妙地结合起来，通过寻求学科间的深层联系，引导学生构建跨学科知识网络，以更全面、广阔的视角看待世界。拓展解决问题的思路，实现多学科育人理念， 满足学生多样化需求， 从而落实提质增效［３］ 。

２．３ 跨学科项目式学习是计算思维的发展方向

２０１８ 年，国际教育技术学会（ＩＳＴＥ）发布了《计算思维能力标准（教育者）》。该文件不仅对计算思维教育者的身份和需要具备的能力进行了阐述，还强调了不应只在信息科技课程中进行计算思维的培养。提倡利用计算思维构建问题解决的活动能力，并将其融入不同学科的学习活动中。构建基于计算思维的问题解决架构与模式，并在不同学科间建立联系，打破学科之间的界限，促进学生计算思维能力的培养，提高问题解决的效率，从而提升核心素养。

３ 跨学科项目式学习赋能计算思维的具体对策

本文以“点亮毕业季”这一项目为实例，对跨学科项目式学习在小学信息科技教学中的应用加以阐述。“点亮毕业季”这一跨学科项目立足于学生，从小学六年级学生的实际需求出发，秉持“以终为始”的项目理念对其进行逐步推进。整个项目依据计算思维的操作性定义，分为６ 个阶段。“点亮毕业季”项目操作流程如图１ 所示。

３．１ 课标分析

２０２２ 年的新版《义务教育阶段信息科技课程标准》多次强调推进跨学科主题，倡导真实性学习，即创新教学方式，以真实问题或项目驱动，引导学生经历原理应用过程、计算思维过程和数字化工具应用过程，从而建构知识，提高问题解决的能力［４］ 。注重创设真实情境，引入多元化数字资源，提高学生的学习参与度，凸显学生的主体性。可以看出，跨学科项目式的学习与新课程标准的要求相一致，而“点亮毕业季”这一主题项目正是基于毕业班学生的真实需求，在其迫切期望下开展的。__

３．２ 项目主题

（１）学情分析。六年的小学生活即将画上圆满的句号，在这个特殊的日子里，部分学生拿出留言本撰写毕业留言，拍摄毕业合影，赠送毕业礼物等，甚至还有人在课堂上“偷偷地”实施自己的毕业计划。因此，教师决定引导学生共同思考：希望表达自己怎样的毕业感受？ 希望用怎样的方式来表达？ 结合所学知识，如何设计并制作心仪的毕业作品来表达这份情感？是否满意项目作品的制作，以及整个项目的开展？

（２）项目主题。基于小学六年级学生毕业季的实际情境，以跨学科项目式学习的方式进行开展，内化多学科统整的概念，为学生搭建设计交流、作品制作、作品展示，以及情感表达等平台，皆在为学生营造一个难忘的毕业季。

３．３ 项目目标

（１）课程知识目标。

语文层面：学习如何向他人表达感恩，探究、习得合理的情感表达方式。美术层面：完成一个能表达内心情感（感谢、感激、祝愿……） 的作品设计图，使毕业设计更具表现力。

工程层面：通过动手搭建毕业设计，创意物化一份能表达自己内心情感的毕业作品，提升学生工程搭建的能力。信息科技层面：感受“技思融合”的项目理念，利用ｍＢｌｏｃｋ 平台软件设计及编写表达情感的作品及程序。

（ ２）５Ｃ 关键核心素养或能力。

沟通素养：毕业之际，学生之间学会倾听和理解彼此的毕业想法，从而有效地表达师生间及学生与学生间的内心情感。

合作素养：在小组的思维碰撞以及探究、合作中，内化小组合力，提升实际问题的解决能力。

审辩思辨素养：在毕业作品设计、制作乃至程序支持的过程中，通过反复验证、调试，从而合理表达自己的设计想法。

创造素养：创意物化一个表达内心情感的毕业设计作品。

３．４ 项目活动设计

项目活动设计如表１ 所列。

４ 案例总结与反思

４．１ 跨学科项目式学习，表达了学生的生活实际和情感需求

“点亮毕业季”这个项目是基于六年级学生的生活实际和真实情感而开展的。教学对象是即将毕业并对母校生活、教师教导、学生情谊都有着复杂而真挚情感的六年级学生。通过与学生交流，对学生的问题和需求有了充分了解，最后共同确定了“点亮毕业季”这个跨学科项目。满怀激情与期待，教师与学生共同经历了项目的全过程。在项目开展过程中，学生按照“点亮毕业季”的项目主题，进行选择、设计、搭建等，集多个学科于一体，完成设计方案，并通过展示等形式呈现该项目，从而解决了学生的实际需求，实现了学生的毕业心愿［５］ 。

４．２ 跨学科项目式学习，有效赋能计算思维的培养

随着技术的不断发展，新的教学模式和教育形态也在不断涌现。“点亮毕业季”这个跨学科项目，在开展过程中，重点关注计算思维培养的具体落实［６］ 。计算思维的操作性定义包含提出可解决的问题、逻辑组织和分析问题、通过抽象的方式表征数据、实施并优化最有效的解决方案、通过有序的步骤支持自动化的解决方案、概括问题解决的過程并迁移应用６ 个问题解决过程。而这６ 个过程分别在项目的６ 个阶段逐步渗透，并在具体的实践探究中，有针对性地进行培养。学生从项目需求分析到项目作品设计，从材料收集整理到毕业作品搭建，从撰写程序脚本到毕业作品的评价展示，学生都能体会到作为一名研究者的乐趣。

此外，在项目开展的全过程，学生的多种情感相互交织，在各个阶段都会遇到不同的困难，尤其面对开放性的问题，需要与团队成员进行沟通与合作后，才能完成“点亮毕业季”这个项目的制作与表达，其中少不了学生的坚持和处理问题的能力。而这也正是本研究中有关计算思维情感定义的体现。跨学科项目式学习有效助力了计算思维的培养。

参考文献：

［１］ 刘育东．国外项目学习的历史沿革及发展趋势［Ｊ］．教育理论与实践，２０１９，３９（１９）：６０?６４．

［２］ 郑旭莲．高中化学项目式学习的案例设计与实践研究［Ｄ］．南京：南京师范大学，２０２１．

［３］ 田梦园．学科融合视域下ＰＢＬ 在高中地理教学中的应用［Ｊ］．西部素质教育，２０２２，８（８）：１８２?１８５．

［４］ 尹以晴，李宁宇，柳晨晨，等．人工智能时代计算思维培养的七种教学策略［Ｊ］．中小学数字化教学，２０２１（４）：２３?２７．

［５］ 郝连明，綦春霞，李俐颖．项目学习对学习兴趣和自我效能感的影响［Ｊ］．教学与管理，２０１８（２４）：３２?３４．

［６］ 李幸，张屹，黄静，等．基于设计的ＳＴＥＭ＋Ｃ 教学对小学生计算思维的影响研究［Ｊ］．中国电化教育，２０１９（１１）：１０４?１１２．

作者简介：

赵林林（１９８３—），硕士，研究方向：信息科技教育教学。