摘要：隨著信息科技的快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用創(chuàng)生出一個(gè)全新的數(shù)字化環(huán)境，賦予信息科技課程新的內(nèi)涵。與此同時(shí)，計(jì)算思維日益成為人才培養(yǎng)的關(guān)鍵，新課標(biāo)也將計(jì)算思維列為信息科技的核心素養(yǎng)。圖形化編程作為小學(xué)生培養(yǎng)計(jì)算思維的依托工具之一，有著明顯的思維性和趣味性，項(xiàng)目化學(xué)習(xí)則強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者在新的情境中運(yùn)用所學(xué)解決問題。圍繞小學(xué)編程課項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的核心問題，即計(jì)算思維的培養(yǎng)展開研究，從課標(biāo)出發(fā)，以有趣的文字為教學(xué)內(nèi)容，依據(jù)計(jì)算思維解決問題的過程開展項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，為促進(jìn)學(xué)生信息科技核心素養(yǎng)的階段性發(fā)展保駕護(hù)航。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；圖形化編程；項(xiàng)目化學(xué)習(xí)

一、前言

信息科技以新理念、新業(yè)態(tài)、新模式全面融入人類經(jīng)濟(jì)、政治、文化、社會(huì)、生態(tài)文明建設(shè)各領(lǐng)域和全過程。數(shù)字時(shí)代賦予了信息科技課程新任務(wù)，加強(qiáng)信息科技教育，提高全民數(shù)字素養(yǎng)與技能已成為學(xué)校教育的重要任務(wù)?！读x務(wù)教育信息科技課標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱課標(biāo)）明確提出信息科技課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)主要包括：信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任。大量研究表明，項(xiàng)目化學(xué)習(xí)在強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者經(jīng)歷和解決問題的過程、培養(yǎng)多種高階思維上效果顯著，與計(jì)算思維的學(xué)習(xí)過程和培養(yǎng)目標(biāo)有較大契合度。因此，本研究著眼計(jì)算思維的培養(yǎng)，以Kitten Block作為工具平臺(tái)，以本校六年級(jí)學(xué)生為研究對(duì)象，通過建構(gòu)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)模式，整合形成評(píng)價(jià)，為后續(xù)教學(xué)提供理論和實(shí)踐層面的指導(dǎo)。

二、理論與核心概念

科學(xué)規(guī)范的理論指導(dǎo)與概念界定，為本研究的合理性提供支撐。

一是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論。知識(shí)通過交互主動(dòng)建構(gòu)。新舊知識(shí)的雙向互動(dòng)能夠豐富學(xué)習(xí)者的知識(shí)體系。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)被認(rèn)為是一種經(jīng)典的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論教學(xué)模式，學(xué)生需要運(yùn)用原有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)造出新意義和新知識(shí)。

二是計(jì)算思維。計(jì)算思維是指?jìng)€(gè)體運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在問題解決過程中涉及的抽象、分解、建模、算法設(shè)計(jì)等思維活動(dòng)。具備計(jì)算思維的學(xué)生能對(duì)問題進(jìn)行抽象、分解、建模，并通過設(shè)計(jì)算法形成解決方案，能嘗試模擬、仿真、驗(yàn)證解決問題的過程，反思、優(yōu)化解決問題的方案，并將方案遷移運(yùn)用于解決其他問題[1]。

三是項(xiàng)目化學(xué)習(xí)。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的界定很多，如真實(shí)的驅(qū)動(dòng)性問題、在情境中對(duì)問題展開探究、用項(xiàng)目化小組的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)、運(yùn)用各種工具和資源促進(jìn)問題解決、產(chǎn)生可以公開發(fā)表的成果[2]。本研究采用夏雪梅研究對(duì)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的定義：學(xué)生在一段時(shí)間內(nèi)對(duì)學(xué)科或跨學(xué)科有關(guān)的驅(qū)動(dòng)性問題進(jìn)行深入持續(xù)的探索，在調(diào)動(dòng)所有知識(shí)、能力、品質(zhì)等創(chuàng)造性地解決新問題、形成公開成果中，形成對(duì)核心知識(shí)和學(xué)習(xí)歷程的深刻理解，能夠在新情境中進(jìn)行遷移[3]。

四是圖形化編程。圖形化編程語言又稱G語言，是一種比文本編程語言更簡(jiǎn)單、編程環(huán)境更直觀的編程語言。它將晦澀復(fù)雜的程序代碼轉(zhuǎn)換成可拖拽的積木，用戶只需選擇、拖拽、組合操作界面的指令塊就可以像搭積木一樣進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。圖形化編程可以制作故事、游戲和動(dòng)畫，并能直接監(jiān)測(cè)編程進(jìn)度和檢測(cè)編程效果，是集學(xué)習(xí)與游戲于一體的編程方式，是低齡段孩子都可以操作的軟件。該技術(shù)為本研究的開展提供了技術(shù)支持。

三、問題聚焦

綜合上述內(nèi)容，文章在已有研究基礎(chǔ)上，依托項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，結(jié)合計(jì)算思維這一核心素養(yǎng)開展實(shí)踐，具體包括以下三個(gè)方面內(nèi)容：第一，從課程標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，如何選擇、設(shè)計(jì)面向計(jì)算思維培養(yǎng)的課程內(nèi)容；第二，如何設(shè)計(jì)并實(shí)踐面向計(jì)算思維的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)；第三，項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的應(yīng)用是否有利于培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維。

四、研究思路與方法

通過對(duì)日常教學(xué)過程的反思、教學(xué)內(nèi)容的梳理以及相關(guān)研究的分析，具體研究思路如圖1所示。

五、計(jì)算思維量表

由于計(jì)算思維的呈現(xiàn)離不開流程圖，故參考《Flowcharts： A tool for computational thinking》一文，將計(jì)算思維的過程與流程圖進(jìn)行了映射，具體見表1。

六、要求及維度

（一）課標(biāo)對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的要求

算法是計(jì)算思維的核心要素之一。從廣義上講，算法是指按照一定規(guī)則解決某類問題時(shí)采取的明確的、有限的、可執(zhí)行的操作步驟，能夠?qū)⒁欢ㄒ?guī)范的輸入在有限時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化為所要求的輸出。這個(gè)過程可以用自然語言、流程圖等方式進(jìn)行形式化描述[4]。在課標(biāo)中，計(jì)算思維主要以身邊的算法為載體，使學(xué)生了解利用算法求解簡(jiǎn)單問題的基本方式，培養(yǎng)學(xué)生初步運(yùn)用算法思維的習(xí)慣，并通過實(shí)踐形成設(shè)計(jì)與分析簡(jiǎn)單算法的能力。身邊的算法模塊主要包括算法的描述、算法的執(zhí)行和算法的效率三部分。

（二）面向計(jì)算思維的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的六個(gè)維度

面向計(jì)算思維的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)需要從六個(gè)維度進(jìn)行。一是核心知識(shí)：項(xiàng)目化學(xué)習(xí)所指向的核心知識(shí)是什么？從課標(biāo)、教材出發(fā)，核心內(nèi)容為如何將文字信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算思維，從而解決問題。二是驅(qū)動(dòng)性問題：如何將學(xué)科知識(shí)游戲化？本質(zhì)問題直接指向核心知識(shí)中的概念或能力，或可將本質(zhì)問題轉(zhuǎn)化為適合某個(gè)年齡段的學(xué)生，以激發(fā)學(xué)生主動(dòng)投入。三是高階認(rèn)知：高階認(rèn)知的明晰設(shè)計(jì)更能整合基礎(chǔ)知識(shí)與技能，實(shí)現(xiàn)概念知識(shí)的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)歷程。通過計(jì)算思維對(duì)游戲化進(jìn)行分解，從而讓問題具體化。四是學(xué)習(xí)實(shí)踐：根據(jù)項(xiàng)目類型、驅(qū)動(dòng)性問題特征和項(xiàng)目歷程，融入核心概念，有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)與思考。五是公開成果：確定學(xué)習(xí)成果和公開方式。成果要點(diǎn)、最低標(biāo)準(zhǔn)是什么，用怎樣的方式公開呈現(xiàn)或應(yīng)用到個(gè)體的生活中。六是學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)：學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)對(duì)成果和實(shí)踐的初步要點(diǎn)設(shè)計(jì)，通過不斷修正對(duì)題目、配分進(jìn)行細(xì)化。具體如圖2所示。

七、項(xiàng)目設(shè)計(jì)

根據(jù)上述流程設(shè)計(jì)，面向計(jì)算思維培養(yǎng)的圖形化編程項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的安排具體如下：

《課程標(biāo)準(zhǔn)》模塊：身邊的算法。

項(xiàng)目名稱：有趣的文字。

項(xiàng)目課時(shí)：5課時(shí)。

項(xiàng)目簡(jiǎn)述：在編程教育中，學(xué)生很樂于自主創(chuàng)作個(gè)性化的小游戲。但當(dāng)涉及學(xué)科知識(shí)的趣味性小游戲時(shí)，大多數(shù)學(xué)生都無從下手。怎樣才能讓原本枯燥的科學(xué)知識(shí)搖身一變，在編程游戲中趣味十足呢？本項(xiàng)目整合語文字謎和算法結(jié)構(gòu)等學(xué)科概念，讓學(xué)科直接形成關(guān)聯(lián)。項(xiàng)目設(shè)計(jì)始終關(guān)注如何將非游戲情境轉(zhuǎn)變?yōu)橛螒蚧^程。學(xué)生通過搜索、總結(jié)、手冊(cè)設(shè)計(jì)等手段來了解如何將學(xué)科知識(shí)游戲化，并通過小組合作、動(dòng)手實(shí)踐的方式形成基本概念。與此同時(shí)，學(xué)生開展協(xié)作式、探究式學(xué)習(xí)。在解決如何將學(xué)科知識(shí)游戲化問題的過程中，學(xué)習(xí)知識(shí)、建立學(xué)科聯(lián)系、掌握技能、理解知識(shí)與游戲也可以相互融合，寓教于樂。

項(xiàng)目涉及的主要知識(shí)點(diǎn)是信息科技。學(xué)生掌握算法的三種基本結(jié)構(gòu)：順序、循環(huán)和分支，了解游戲化的基本流程，能根據(jù)需求選取合適的游戲機(jī)制，運(yùn)用現(xiàn)有的材料設(shè)計(jì)制作一個(gè)“有趣的文字”小游戲。語文：知道幾種基本的字謎種類；數(shù)學(xué)：正多邊形；綜合：垃圾分類。

內(nèi)容結(jié)構(gòu)：根據(jù)課標(biāo)中的內(nèi)容要求，本項(xiàng)目圍繞算法結(jié)構(gòu)，按照游戲元素—游戲設(shè)計(jì)—游戲效果的游戲化思路進(jìn)行設(shè)計(jì)。游戲化的算法結(jié)構(gòu)教學(xué)思路見表2，“有趣的文字”項(xiàng)目教學(xué)過程如圖3所示。

驅(qū)動(dòng)性問題：第一是本質(zhì)問題，如何將學(xué)科知識(shí)游戲化？第二是驅(qū)動(dòng)性問題，作為一名游戲制作人，近期你接到一份新的項(xiàng)目：把一名小學(xué)生制作的“有趣的文字”猜字謎，開發(fā)成一款趣味小游戲。于是，你組織團(tuán)隊(duì)成員開始討論如下問題：游戲元素、游戲機(jī)制的設(shè)計(jì)如何影響游戲的開發(fā)？如果用編程軟件實(shí)現(xiàn)游戲效果，應(yīng)該如何創(chuàng)作？

成果與評(píng)價(jià)：成果包括個(gè)人成果與團(tuán)隊(duì)成果兩部分，具體見表3。

高階認(rèn)知：主要的高階認(rèn)知策略包括問題解決、決策、創(chuàng)見、系統(tǒng)分析、實(shí)驗(yàn)、調(diào)研等。

教學(xué)過程涉及的學(xué)習(xí)實(shí)踐：一是探究性實(shí)踐，探索各種小游戲的共性，并歸納游戲化的主要標(biāo)準(zhǔn)；二是社會(huì)性實(shí)踐，小組合作并討論游戲化元素和開發(fā)流程，能根據(jù)具體的主題、任務(wù)要求等設(shè)計(jì)和開發(fā)游戲；三是審美性實(shí)踐，根據(jù)需求，設(shè)計(jì)和制作游戲角色和界面，增加游戲?qū)κ鼙娢?；四是技術(shù)性實(shí)踐，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)搜索素材、借助圖像處理軟件摳圖或制作特色文字、用編程軟件制作“有趣的文字”小游戲；五是調(diào)控性實(shí)踐，根據(jù)現(xiàn)實(shí)需求和主題內(nèi)容，調(diào)整游戲開發(fā)流程和相關(guān)程序?qū)崿F(xiàn)方法。

總結(jié)與反思：一是學(xué)完本項(xiàng)目后，你最大的收獲是什么？對(duì)你接下來的學(xué)習(xí)或生活有什么影響？二是學(xué)完本項(xiàng)目后，你有什么疑問？打算接下來怎樣解決？

八、結(jié)語

由于項(xiàng)目化學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生的自學(xué)能力和合作能力要求較高，但學(xué)生相關(guān)能力相對(duì)欠缺，故需要教師提前規(guī)劃好各階段學(xué)習(xí)目標(biāo)和問題。此外，在過程性評(píng)價(jià)和課程安排方面還需要進(jìn)行調(diào)整，5課時(shí)較少，不符合實(shí)際教學(xué)進(jìn)度，最終的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系也還未完成，設(shè)計(jì)一個(gè)能夠覆蓋全程的評(píng)價(jià)體系非常必要。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，要對(duì)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作、作品創(chuàng)作和完成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，動(dòng)態(tài)調(diào)整評(píng)估內(nèi)容，嘗試開展個(gè)性化評(píng)價(jià)。在后續(xù)的課堂教學(xué)中，希望能夠通過不斷的實(shí)踐和調(diào)整，進(jìn)一步對(duì)課程進(jìn)行修改和完善。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

[2]宿慶.面向計(jì)算思維培養(yǎng)的高中信息技術(shù)課程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)研究[D].西安：陜西師范大學(xué)，2021.

[3]夏雪梅.項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)：學(xué)習(xí)素養(yǎng)視角下的國(guó)際與本土實(shí)踐[M].北京：教育科學(xué)出版社，2021.

[4]李鋒.新版課程標(biāo)準(zhǔn)解析與教學(xué)指導(dǎo)（2022版）小學(xué)信息科技[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.