摘? ? ? 要：計算思維是高中信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)之一，但當前信息技術(shù)教學(xué)中存在學(xué)生計算思維培養(yǎng)缺位的問題。對此，可以“大任務(wù)”為高階理念，引領(lǐng)信息技術(shù)教學(xué)的育人方向，厘清大任務(wù)驅(qū)動下的教學(xué)模式與計算思維培養(yǎng)模式的映射關(guān)系，總結(jié)提煉出大任務(wù)驅(qū)動下計算思維的培養(yǎng)路徑。

關(guān) 鍵 詞：大任務(wù)；計算思維；核心素養(yǎng)；信息技術(shù)教學(xué)；任務(wù)驅(qū)動

引用格式：周新.大任務(wù)驅(qū)動下信息技術(shù)教學(xué)的計算思維培養(yǎng)路徑[J].教學(xué)與管理，2024（04）：51-54.

信息技術(shù)的迭代更新推動了社會的快速發(fā)展，也改變著人們的認知模式和思維邏輯。進入高中階段，學(xué)生對信息技術(shù)與社會發(fā)展之間的邏輯關(guān)系有更清晰的認知，信息技術(shù)素質(zhì)培養(yǎng)就顯得尤為重要，而在這個階段中計算思維是信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)之一。計算思維具體表現(xiàn)為數(shù)據(jù)抽象與自動化運算這兩種方式，它有利于幫助人們更好地適應(yīng)數(shù)字新時代，解決在大數(shù)據(jù)社會中所面臨的諸多問題。但在現(xiàn)實的高中信息技術(shù)課堂中卻忽視或輕視了學(xué)生計算思維的培養(yǎng)，造成了學(xué)科素養(yǎng)與實際教學(xué)之間的割裂。

在傳統(tǒng)的信息技術(shù)課堂教學(xué)中，教師通過布置相關(guān)任務(wù)，對任務(wù)中所學(xué)知識點、語法進行講解，有序指導(dǎo)學(xué)生完成學(xué)習任務(wù)，最后教師加以反思與總結(jié)。信息技術(shù)教學(xué)過程中過于強調(diào)編程語言和語法等知識點，學(xué)生跟著教師的步驟來完成任務(wù)，教學(xué)目標停留在關(guān)注知識片段和孤立的訓(xùn)練技能，課堂教學(xué)缺乏整體意識，學(xué)生未經(jīng)歷整個思考過程，難以構(gòu)建知識體系，使得思維鍛煉流于形式，高中生的計算思維難以得到有效培養(yǎng)，從而造成了在信息技術(shù)課堂教學(xué)中學(xué)生的計算思維培養(yǎng)缺位的問題。因此，亟需一種高階理念來引領(lǐng)高中生計算思維培養(yǎng)的發(fā)展方向，這個高階理念就是“大任務(wù)”。“大任務(wù)”指將單元模塊涉及的知識與技能、學(xué)科核心概念等有機融入到解決生活中的某一主題或活動問題中，由其來統(tǒng)領(lǐng)、驅(qū)動的一個“完整的學(xué)習事件”，強調(diào)知識點、操作技能、教學(xué)活動、探究問題的結(jié)構(gòu)化。計算思維則是指人通過利用計算機學(xué)科的知識和概念來思考和分析問題、建立模型以及解決問題的思維方式和行為，主要包括抽象思維、算法思維、問題求解思維、創(chuàng)新思維。對此，亟需厘清兩者之間的邏輯關(guān)系和契合之處，以“大任務(wù)”驅(qū)動學(xué)生計算思維的有效培養(yǎng)，探索信息技術(shù)課堂教學(xué)中學(xué)生計算思維培養(yǎng)的優(yōu)化路徑。

一、大任務(wù)驅(qū)動與計算思維培養(yǎng)的映射關(guān)系

結(jié)合大任務(wù)與計算思維兩者之間的契合點，現(xiàn)將大任務(wù)驅(qū)動下的教學(xué)模式與計算思維培養(yǎng)的五個維度一一映射（如圖1），構(gòu)建以終為始的教學(xué)理念，將單元模塊涉及的知識與技能、學(xué)科核心概念等有機融入一個活動或者主題之中。從學(xué)生思維發(fā)展的角度來分解大任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生自主探究，形成解決問題的具體方案。以項目完成的思維策略，將一個完整的大任務(wù)分解為多個系列子任務(wù)，經(jīng)過分析與探究，借助解構(gòu)、融合、集成等方式，形成一個完整的項目作品。如此，基于真實生活情境，學(xué)生經(jīng)歷了問題的分析、任務(wù)的分解、抽象與建模、算法調(diào)試、編程驗證、總結(jié)反思、知識遷移等全過程，可以加深對舊知識的理解，使之內(nèi)化為自身知識結(jié)構(gòu)的一部分，再借助知識遷移來解決問題，提升復(fù)雜問題的解決能力，在“潤物細無聲”中培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。

1.創(chuàng)新任務(wù)主題，滲透計算思維

根據(jù)皮亞杰的認知發(fā)展理論，中學(xué)生處于形式運算階段，擁有較豐富的生活體驗，具備一定的抽象思維能力，是學(xué)生計算思維形成的重要時期。因此，教師要樹立為培養(yǎng)學(xué)生計算思維而教的育人理念，課堂上巧設(shè)能夠引起學(xué)生認知沖突的大任務(wù)。首先，大任務(wù)主題的確定要與學(xué)生的生活背景相關(guān)聯(lián)，喚起學(xué)生已有的感性認識，了解任務(wù)完成的實際意義，從而激發(fā)學(xué)生自主探究的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習內(nèi)驅(qū)力。其次，大任務(wù)內(nèi)容的確定要契合學(xué)生已有知識結(jié)構(gòu)，貼近學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，引導(dǎo)學(xué)生展開頭腦風暴，積極主動思考，并運用計算機的思維方式來完成大任務(wù)，在無形中滲透用計算思維解決問題的意識。

2.創(chuàng)新任務(wù)實施，培養(yǎng)計算思維

計算思維的培養(yǎng)是一個系統(tǒng)工程。學(xué)生在完成具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)過程中，通過分析任務(wù)并將其與生活實際相關(guān)聯(lián)，激活已有認知，在發(fā)散性思維的基礎(chǔ)上從多個視角來抽象問題的特征，用計算機科學(xué)領(lǐng)域的思想方法來聚焦和轉(zhuǎn)換問題，并建立相應(yīng)結(jié)構(gòu)模型，然后通過算法來形成解決任務(wù)的方案，使用畫程軟件、Python等數(shù)字化資源來模擬、仿真和驗證算法，最后交流、反思優(yōu)化任務(wù)的解決方案，并將這個能力遷移到其他任務(wù)的完成。學(xué)生經(jīng)歷解決任務(wù)的螺旋式過程，在數(shù)字化的學(xué)習環(huán)境中主動構(gòu)建知識，掌握知識之間的聯(lián)系并形成知識鏈。學(xué)生自主合作探究，積極主動對任務(wù)完成進行檢查、控制、調(diào)節(jié)和反饋，培養(yǎng)其批判思維和元認知能力，發(fā)展學(xué)生任務(wù)完成的創(chuàng)新力和實踐力，從而提高課堂學(xué)習的質(zhì)量，有效培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。

3.創(chuàng)新任務(wù)評價，提升計算思維

評價是教學(xué)的重要組成部分，是促進知識應(yīng)用與遷移，提升計算思維的重要途徑。在大任務(wù)驅(qū)動下的信息技術(shù)教學(xué)中，每個階段都要設(shè)計可以證明學(xué)生達成學(xué)習結(jié)果的證據(jù)，開展跟蹤性評價。教師需要充分發(fā)揮評價的診斷和改進功能，注重情境與任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)，突出評價主體多元化，運用問卷星、騰訊在線等多樣性的數(shù)字化資源，對學(xué)生的課前、課中、課后進行多元評價。教師還需要營造寬松、民主的評價氛圍，鼓勵學(xué)生評價個人和同學(xué)的學(xué)習情況，評價教師的教學(xué)，并提出自己的觀點，以評促教；引導(dǎo)學(xué)生對自身認知結(jié)構(gòu)和學(xué)習過程進行批判性審視，對學(xué)習過程進行有效調(diào)控，強化行動和結(jié)果之間的聯(lián)結(jié)，以評促學(xué)，進而提升學(xué)生的計算思維。

大任務(wù)驅(qū)動下的信息技術(shù)教學(xué)使知識之間建立了有效聯(lián)系，有利于學(xué)生的知識遷移和思維生成。從計算思維培養(yǎng)的五個維度來分析、分解大任務(wù)，在整體學(xué)習過程中學(xué)生經(jīng)歷了完整的問題解決過程，將問題解決的能力融入學(xué)生的自主意識，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力、邏輯思維能力，發(fā)展學(xué)生的計算思維。

二、大任務(wù)驅(qū)動下計算思維培養(yǎng)的實踐路徑

高中信息技術(shù)教學(xué)實踐中，教師要以“大任務(wù)”作為重要武器，對信息技術(shù)教育內(nèi)容進行邏輯梳理、綜合考量和統(tǒng)籌兼顧，充分考慮高中生的現(xiàn)有知識結(jié)構(gòu)和身心發(fā)展水平，以發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，以學(xué)科邏輯主線為錨點來有效串聯(lián)系列子任務(wù)中的知識點，以數(shù)字化學(xué)習資源作為問題解決的工具支架，從而使學(xué)生在自主完成大任務(wù)的過程中提升計算思維能力。

1.創(chuàng)新教學(xué)實施，構(gòu)建學(xué)習平臺

教師要立足教材內(nèi)容，充分利用教育資源，不斷創(chuàng)新教育教學(xué)方式，有效組織信息技術(shù)教育活動，指導(dǎo)學(xué)生熟練運用信息技術(shù)手段自主構(gòu)建學(xué)習發(fā)展模型，培育學(xué)生的計算思維能力。教師在實踐教學(xué)中，需要整合各類學(xué)習平臺，廣泛收集優(yōu)秀的教學(xué)案例，提取和凝練有利于學(xué)生學(xué)習和發(fā)展的資源，搭建多元豐富的信息技術(shù)學(xué)習平臺，借助平臺共享和吸納新知識、新思想和新方法，尊重學(xué)生的個性化發(fā)展與個性化需求，呼應(yīng)新時代社會發(fā)展的迫切需要。新時代更加關(guān)注創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，在高中階段進行計算思維培養(yǎng)有利于學(xué)生創(chuàng)新思維、梳理邏輯。學(xué)生在教師搭建的多元學(xué)習平臺中可以掌握知識體系、鍛煉技能技巧，充分發(fā)揮自身潛能，科學(xué)規(guī)劃未來的發(fā)展藍圖。換言之，教師搭建的學(xué)習平臺要給予學(xué)生充足的時間和空間，使學(xué)生能夠充分發(fā)揮自身的想象力、組織力和創(chuàng)造力，在厘清知識發(fā)展脈絡(luò)和思維邏輯結(jié)構(gòu)的動態(tài)發(fā)展過程中逐漸形成計算思維，構(gòu)建計算思維的學(xué)習模型，解決真實問題。

教師需要在教學(xué)實踐中充分考慮學(xué)生的實際情況，科學(xué)規(guī)劃和制定信息技術(shù)教育教學(xué)方案，立足學(xué)生的學(xué)習情況和社會的發(fā)展需要，更新和創(chuàng)設(shè)適合學(xué)生計算思維發(fā)展的教學(xué)內(nèi)容，擬定有意義、有價值、有啟發(fā)的學(xué)習問題，使學(xué)生經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的全過程，從而有效發(fā)展其計算思維，推動其思維的創(chuàng)新性發(fā)展，滿足核心素養(yǎng)發(fā)展要求。大任務(wù)的分解應(yīng)建立在學(xué)生的已有認知基礎(chǔ)上，設(shè)置相應(yīng)的活動任務(wù)，教師需要為學(xué)生完成任務(wù)提供恰當?shù)闹Ъ苄凸ぞ?，引?dǎo)學(xué)生主動探究、合作交流，實現(xiàn)知識的自主構(gòu)建，從而超越當前的最近發(fā)展區(qū)而達到下一階段的發(fā)展水平，不斷提升自己的最近發(fā)展區(qū)。根據(jù)課程發(fā)展目標和學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)來設(shè)置并分解大任務(wù)，將培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)分析、信息加工、算法設(shè)計和自動化編程等素養(yǎng)貫穿于任務(wù)的整體過程中，在提升學(xué)生問題解決能力的同時有效培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。

2.立足生活實際，聯(lián)結(jié)具體項目

大任務(wù)統(tǒng)領(lǐng)下的計算思維培養(yǎng)需要立足學(xué)生的生活實際，融入學(xué)生學(xué)習生活的每個領(lǐng)域，起到潤物細無聲的效果。教師需要聯(lián)結(jié)具體的項目，以項目或任務(wù)驅(qū)動學(xué)生的學(xué)習發(fā)展，促使學(xué)生逐漸養(yǎng)成計算思維。在這個發(fā)展過程中教師要先對學(xué)生的具體情況進行仔細分析，在掌握學(xué)生大致情況的基礎(chǔ)上，因材施教、對癥下藥，選擇采用比較有利于學(xué)生發(fā)展的教學(xué)方式，推動教學(xué)工作的穩(wěn)步發(fā)展；教師要選擇符合學(xué)生發(fā)展的學(xué)習項目，與學(xué)生的實際生活相聯(lián)系，精選適合學(xué)生發(fā)展的項目主題，梳理有利于學(xué)生發(fā)展的項目內(nèi)容，嚴格把控項目準備、設(shè)計、實施、評估等發(fā)展過程，使得項目學(xué)習具有可行性，從而有效培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。例如，Python課程數(shù)字化游戲教學(xué)能夠顯著改善高中生的計算思維態(tài)度，顯著提升高中生的計算思維技能，這是因為游戲來源于生活，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣。

在信息技術(shù)教育教學(xué)中還需要堅持循序漸進的原則，學(xué)習不是一蹴而就的，需要經(jīng)歷一定的發(fā)展過程才能發(fā)展計算思維。例如，在《高中信息技術(shù)·必修1·數(shù)據(jù)與計算》“編程計算”章節(jié)的教學(xué)時，其教學(xué)目標是學(xué)生需要掌握做出判斷的分支、周而復(fù)始的循環(huán)、可以利用的代碼以及計算機解決問題的全過程等知識，且能綜合運用相應(yīng)知識設(shè)計不同結(jié)構(gòu)的代碼程序來實現(xiàn)復(fù)雜問題的解決。這一章節(jié)的學(xué)習內(nèi)容具有一定的復(fù)雜性，需要教師一步一步地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習知識，進行知識的銜接與運用，實現(xiàn)知識遷移。對此，教師可以在這個發(fā)展過程中設(shè)置具體的項目任務(wù)推動學(xué)生的學(xué)習、知識和思維進階，將生活中的問題轉(zhuǎn)換為運用數(shù)字化工具自動解決問題的方案。以“自動求解兔子數(shù)列”的Python教學(xué)為例，教師創(chuàng)設(shè)解決“兔子數(shù)列（斐波那契數(shù)列）”這個經(jīng)典數(shù)學(xué)問題作為本單元大任務(wù)來統(tǒng)領(lǐng)，驅(qū)動目標設(shè)定、教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容的發(fā)展方向，促使學(xué)生在連貫性任務(wù)的完成中進行深度思考，從而持續(xù)地進行計算思維的培養(yǎng)和訓(xùn)練。

3.創(chuàng)建教學(xué)情境，借力實踐任務(wù)

教師在開展信息技術(shù)教學(xué)時需要重視情境對于學(xué)生學(xué)習的重要性，積極創(chuàng)建有利于學(xué)生成長的教學(xué)情境，拉近課程與學(xué)生之間的關(guān)系，激發(fā)學(xué)生的認知沖突，培養(yǎng)學(xué)生探索未知的欲望。教師創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境時可以借助數(shù)字化學(xué)習資源，采用問題、視頻、游戲活動等多元化形式來幫助學(xué)生分析和理解信息技術(shù)知識，深入探索知識背后的邏輯結(jié)構(gòu)和方法觀念，從而在學(xué)習過程中形成計算思維。以問題創(chuàng)設(shè)情境，如以“學(xué)校每天上下課時間的自動打鈴是怎樣實現(xiàn)的？”這一問題導(dǎo)入與“循環(huán)”相聯(lián)系的編程教學(xué)。不同的導(dǎo)入方式，可以創(chuàng)建不同的教學(xué)情境，發(fā)揮不同的教學(xué)效果，產(chǎn)生不同的教育影響。

根據(jù)具身認知理論，在開展高中信息技術(shù)課堂教學(xué)的過程中，教師創(chuàng)設(shè)多元且豐富的教學(xué)情境以激發(fā)學(xué)生對信息技術(shù)學(xué)科的學(xué)習興趣，分配給學(xué)生有梯度的實踐任務(wù)以完成不同選修模塊的學(xué)習內(nèi)容，在實踐任務(wù)的完成過程中形成計算思維。例如，在《高中信息技術(shù)·必修2·信息系統(tǒng)與社會》“信息系統(tǒng)的集成”章節(jié)的教學(xué)時，教師可以借助“微信小程序”信息系統(tǒng)的設(shè)計等新穎方式吸引學(xué)生學(xué)習興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習動機，在發(fā)展學(xué)生知識、技能和思維的過程中聯(lián)系生活實際，學(xué)生綜合應(yīng)用學(xué)科知識有效地解決生活實際問題。又如，在使用Python完成“漢諾塔”搬盤子這一具有難度的任務(wù)過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生分析問題特征，將大的問題分解成規(guī)模較小的問題，建立結(jié)構(gòu)模型，最后通過遞歸函數(shù)來解決問題，在層層遞進的任務(wù)完成過程中，學(xué)生體會到成功的快樂，讓學(xué)習在課堂真正發(fā)生，從而提升了學(xué)生計算思維的深度和廣度。

4.培養(yǎng)邏輯能力，促進思維生成

根據(jù)皮亞杰認知發(fā)展理論，高中生處于形式運算階段，教師在課堂教學(xué)中要加強學(xué)生邏輯思維能力的培養(yǎng)，從而使學(xué)生逐漸形成計算思維。計算思維并不是簡單地指向編程思維，而是包含多層次、多維度的抽象性思維，教師可以在融合多學(xué)科領(lǐng)域的大任務(wù)中嵌入計算思維的教學(xué)，將計算思維作為有效解決現(xiàn)實生活實際問題的有力武器。計算思維的真正形成并不依賴于簡單的知識傳授，更傾向于長期的實踐，與其他常見思維發(fā)展路徑一致，都需要經(jīng)歷一定階段的磨練與反思，才能最終形成計算思維。在這個發(fā)展過程中，編程教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生計算思維最便捷的方法，教師需要創(chuàng)新編程教學(xué)的內(nèi)容與方式，更新編程教學(xué)的方法和過程，助力學(xué)生有效掌握編程知識，鍛煉邏輯思維能力。學(xué)生在編程教學(xué)中通過發(fā)現(xiàn)、分析、解決編程問題，不斷提升自身的邏輯思維能力和抽象思維能力，有利于幫助學(xué)生解決在不同學(xué)科領(lǐng)域中遇到的抽象問題，并將這些抽象的學(xué)科問題轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的計算模型，運用計算思維有效地解決問題。比如，開展游戲化學(xué)習能夠顯著提高高中生計算思維，所以在開展具體的教學(xué)活動時，教師可以在學(xué)科教學(xué)中融入游戲化學(xué)習，深度開展跨科融合，有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習動機，從而提升學(xué)生學(xué)習的積極性。

學(xué)生在任務(wù)解決的過程中主動運用流程圖來表示算法、編程驗證，以解決學(xué)習中遇到的多元復(fù)雜問題，從而在問題的解決過程中提升邏輯思維能力，在提升問題解決能力的過程中自然生成計算思維。在分析問題的過程中，最重要的是要對問題進行抽象化分析，引導(dǎo)學(xué)生找出大任務(wù)共同的、主要的本質(zhì)特征，并舍棄大任務(wù)非主要的特征，進而形成抽象能力。教師從培養(yǎng)學(xué)生抽象思維的角度設(shè)計課堂教學(xué)過程，將課堂教學(xué)抽象成一個問題求解模型，通過自然語言、電子表格等工具分析問題、探尋規(guī)律，構(gòu)建問題解決的數(shù)學(xué)模型，提升學(xué)生的抽象思維能力。問題的抽象是計算思維最重要的特征，在高中信息技術(shù)課堂教學(xué)中，以培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力為目標，引導(dǎo)學(xué)生多角度、多維度分析問題特征、建立問題結(jié)構(gòu)模型，是學(xué)生勝任未來數(shù)字社會挑戰(zhàn)的不可或缺的關(guān)鍵能力，這也是信息技術(shù)學(xué)科中抽象思維最獨特、最核心的育人價值體現(xiàn)。

大任務(wù)驅(qū)動下的高中生計算思維培養(yǎng)，通過創(chuàng)設(shè)基于生活情境中的大任務(wù)進行單元教學(xué)，由一個貫穿始終的大任務(wù)來統(tǒng)領(lǐng)發(fā)展方向，并對大任務(wù)進行分析與分解，形成融合單元知識點及學(xué)科素養(yǎng)的系列子任務(wù)，再對任務(wù)進行抽象與建模、流程圖表示算法、計算機編程自動實現(xiàn)。在解決問題的整體過程中不僅培養(yǎng)了學(xué)生的計算思維，同時計算思維也可以促進學(xué)生解決更深層次的問題，從而實現(xiàn)學(xué)生計算思維的有效培養(yǎng)，形成問題、知識、能力相互支撐、相互促進的良好穩(wěn)定的知識結(jié)構(gòu)。

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【責任編輯? ? 郭振玲】

*該文為2023-2024學(xué)年江陰市教育科研專項資金項目（自主項目）“數(shù)字素養(yǎng)視域下的高中工程創(chuàng)客教育課程體系的建構(gòu)”（JY2023B06）的階段性研究成果