楊瓊 岳仁超

《普通高中信息技術(shù)課程標準（2017年版）》將計算思維列入高中信息技術(shù)學科的核心素養(yǎng)，因此，如何將計算思維的培養(yǎng)真正滲透到信息技術(shù)課堂教學中，已成為中小學信息技術(shù)教育研究的重點。

● 微項目學習與計算思維培養(yǎng)

項目式學習是一種圍繞項目展開的教學模式，其核心思想是“做中學”，注重實踐性和體驗式學習，強調(diào)在項目的完成中潛移默化地培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。

微項目學習是在項目式學習的基礎(chǔ)上演化而來的一種以項目為核心的教學指導模式。微項目就是“小、近、實、活”的項目。小，即選題小，研究難度小，方法易操作;近，即貼近教學，聯(lián)系實際;實，即解決學習中的真實問題;活，即方法靈活，形式多樣。與項目式學習相比，它對時間、資源的要求更低，具有切口小、周期短、知識承載量少、活動任務(wù)體量較少等特點。

微項目學習強調(diào)基于真實的情境創(chuàng)設(shè)具有驅(qū)動性的挑戰(zhàn)問題，激發(fā)學生的學習內(nèi)動力，讓學生在看到所學知識與真實世界的某種聯(lián)系后，圍繞驅(qū)動性問題進行持續(xù)性的主動探索與回應，充分運用抽象、分解、概括等計算思維的思想方法解決問題。微項目學習可以讓學生在解決實際問題的過程中建構(gòu)知識，發(fā)展思維，提升計算思維能力。

● 面向計算思維培養(yǎng)的微項目學習設(shè)計分析

指向計算思維培養(yǎng)的微項目學習以微項目學習過程為主線，將計算思維的五要素融入項目過程中（如圖1）。

（1）提出項目：創(chuàng)設(shè)真實的問題情境，提出項目問題，激發(fā)學生的學習動機。

（2）分析項目：分析項目主要包含分解和概括兩個部分。教師可以引導學生將項目問題進行分解，降低問題解決的難度;概括則是教師針對所出現(xiàn)的問題引導學生搜索先前解決問題的方法。對于不能解決的問題，教師幫助學生尋找問題之間的關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)問題解決的突破口。

（3）項目規(guī)劃：制訂項目規(guī)劃方案主要包含抽象思維。抽象是指將現(xiàn)實生活中的問題抽象出問題的本質(zhì)，摒棄重復與無關(guān)的信息，快速定位出本質(zhì)問題并表達成計算機可以識別的問題。

（4）項目實施：此過程主要包含算法思維，在此過程中教師要引導學生將規(guī)劃方案生成計算機能理解的方式，如圖形化編程、“畫程”或指令代碼等，并不斷調(diào)試，發(fā)現(xiàn)并改進方案中存在的問題。

（5）項目評價：在此過程中，引導學生用自己的語言去表述創(chuàng)作思路，其他學生根據(jù)描述積極評價，在他人的評價中反思、改進、提升，評估最優(yōu)方案。

（6）總結(jié)反思：該過程主要包含概括，即教師引導學生將此類解決問題的思考方法遷移到其他類似項目中，提高問題解決能力。

● 面向計算思維培養(yǎng)的微項目學習實踐

下面，筆者以“算法——探秘攝像頭的背后”項目為例，對微項目學習助推計算思維培養(yǎng)的課堂教學實踐進行具體闡述。

1.創(chuàng)設(shè)情境，項目導入

師：交通擁堵問題已成為城市發(fā)展的一大難題，很多城市已經(jīng)實行了機動車限號措施，對于違規(guī)者都會有相應的處罰。那是誰在執(zhí)行這個工作呢？（播放視頻《2015年北京單雙號限行，高清探頭抓拍違法》）攝像頭是如何工作的呢？這節(jié)課我們以“探秘攝像頭的背后”項目為例進行算法學習。

設(shè)計意圖：以生活中的真實問題引導學生對問題進行分析，明確本節(jié)課的項目目標——探秘車輛監(jiān)控攝像頭背后的原理。

2.項目分析，走進算法（生活算法）

項目背景知識：車牌號后5（6）位序號組成只有數(shù)字或數(shù)字加字母兩種組合;每個城市限號規(guī)則，我們模擬視頻中的單雙號限號規(guī)則，即判斷車牌中最后一位數(shù)字的奇偶性。

明確項目任務(wù)：如何判斷車輛的單雙號？

活動一：簡要描述人解決這一問題的辦法——①獲取車牌號信息;②取車牌號最后一位數(shù)字;③判斷奇偶數(shù);④輸出相應結(jié)果。

小結(jié)：算法就是解決問題的方案和步驟。如上所述便是生活中的算法。

設(shè)計意圖：從學生的真實生活出發(fā)，感受生活中的算法，用概括的方法將學生生活中無意識的算法轉(zhuǎn)化為有意識的算法思維。在描述過程中特意去其枝葉，用抽象的方法整體把握框架流程，符合程序從整體出發(fā)逐步細化的模塊化思想。

3.項目分解，理解算法（計算機算法）

（1）計算機算法。上述算法對于我們來說每一個步驟都很明確，但計算機卻犯難了。因此，需要把生活中的算法轉(zhuǎn)化為計算機算法，即將解決問題的方法細化成算法的執(zhí)行者——計算機能理解的步驟。

（2）項目方案分解：取車牌號尾數(shù)的方法;輸出單雙數(shù)的判斷方法。

設(shè)計意圖：生活算法的描述相對簡單，只要算法的執(zhí)行者（人）能根據(jù)算法執(zhí)行即可，但用計算機解決問題，需要用計算機能理解的、更明確的、更細化的步驟去描述。因?qū)W生沒有算法基礎(chǔ)，用分治法是把一個較大的項目分成兩個較小的子問題，通過對子問題的求解，對問題各個擊破，分而治之，降低項目難度。

4.項目實施，描述算法

活動二：對任意數(shù)字n，輸出奇偶判斷的結(jié)果。

自然語言描述算法：輸入n;判斷n的奇偶;輸出結(jié)果。

流程圖描述：為了便于交流，在設(shè)計好算法之后，還必須把它準確清楚地表示出來。描述算法的方法有多種，除了用自然語言描述外，還可以用流程圖描述算法，流程圖是用一組規(guī)定式樣的幾何圖形、簡明扼要的文字和帶箭頭的流線來表示算法。

思考并實踐：如何將自然語言轉(zhuǎn)化為流程圖描述？

小結(jié)：利用“選擇”框?qū)l件進行判斷，根據(jù)給定的條件是否成立，從分支路徑中選擇執(zhí)行其中之一，這種控制結(jié)構(gòu)叫選擇結(jié)構(gòu)，也叫分支結(jié)構(gòu)。

活動三：取出車牌號最后一個數(shù)字。

分析問題：用自然語言描述算法，分析循環(huán)條件、循環(huán)體。

實踐：用流程圖描述上述算法（如下頁圖2）。

小結(jié)：利用“循環(huán)”框?qū)l件進行判斷，若條件成立，重復執(zhí)行某個操作，這種控制結(jié)構(gòu)稱為條件循環(huán)結(jié)構(gòu)。

設(shè)計意圖：用“畫程”畫圖的方式編寫程序，學生只需用拖拽圖標的方式就能輕松地繪制流程圖。一方面它降低了編程對學生的干擾，把重點放在學生解決問題的思維方式上，而非具體的實現(xiàn)函數(shù)及語法。另一方面這個流程圖是可執(zhí)行的，以驗證算法是否可行，也能讓學生體會到編寫程序并執(zhí)行顯示結(jié)果帶來的成就感。在活動三中，讓學生用自然語言描述，再在教師的引導下一步步進行分解、細化，將生活算法轉(zhuǎn)化為計算機算法。為了降低語法等對學生的影響，本活動采用了半成品策略，將非本課重點內(nèi)容的“輸入車牌號”“是否為字母”“字符串取尾號”“切片”等方法用處理框提供給學生，學生只需要根據(jù)自然語言描述的方法去拖動圖形框的位置即可輕松實現(xiàn)流程圖的繪制，從而將重點放在學生算法思維的培養(yǎng)上。

5.問題解決，總結(jié)算法

活動四：項目整合，調(diào)試程序。

學生將分解的兩個子項目整合為完整的項目算法流程，程序整體依次從上到下執(zhí)行，即順序結(jié)構(gòu)，運行調(diào)試程序，經(jīng)歷從生活算法到計算機算法的完整轉(zhuǎn)換。

算法總結(jié)：用思維導圖的方式展示，梳理算法及基本結(jié)構(gòu)等知識。

設(shè)計意圖：通過項目整合，讓學生感受分治思想的應用，經(jīng)歷用分治的方法將生活算法轉(zhuǎn)化為具體的、可執(zhí)行的、確定的計算機算法。回顧所學，利用思維導圖引導學生將關(guān)鍵知識點整合，進一步鞏固學生的認知結(jié)構(gòu)。

6.項目拓展與提升

各地的限號規(guī)則與多因素相關(guān)，遠比單雙號復雜，限號規(guī)則的不斷完善也是算法不斷優(yōu)化的過程。機動車限號僅僅是緩減交通擁堵的一種方式，各個城市也在做積極探索。播放視頻《鄭州聰明公交車》，感受算法對緩減交通擁堵的作用。生活中其實還有很多這樣聰明、智慧的應用，其背后都是算法在支撐。

設(shè)計意圖：感悟高科技背后算法的作用，體會算法在生活中的應用。

● 教學思考與總結(jié)

本節(jié)課結(jié)合生活中常見的車輛監(jiān)控攝像頭，以“探秘攝像頭背后的原理”項目引發(fā)學生思考，讓學生用自然語言說出解決這一問題的方法步驟，從而理解生活算法，并引導學生將生活中無意識的生活算法轉(zhuǎn)化為有意識的計算機算法思維和方法。但要用計算機解決編程的方式問題，需要將生活算法轉(zhuǎn)化為明確具體的、可行的計算機能理解的算法。因?qū)W生沒接觸過算法，用分治法是把項目分解成“取尾數(shù)”“判斷奇偶”兩個子問題，再用算法的基本結(jié)構(gòu)去各個擊破，并以“畫程”畫圖的方式加以實現(xiàn)，最后再用順序結(jié)構(gòu)進行項目整合。任務(wù)由簡到難，層層深入，環(huán)環(huán)相扣，將計算思維的一般過程融入到微項目學習過程中，讓學生經(jīng)歷由生活算法到計算機算法的轉(zhuǎn)換，從而達到掌握算法概念，學會用流程圖描述算法的目的。

本次教學實踐取得了較好的教學效果。將計算思維融入微項目學習流程，為在信息技術(shù)課堂教學中培養(yǎng)學生計算思維提供了一種新的思路。