基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的PBL教學(xué)模式研究

曾廣萍

【摘要】隨著信息技術(shù)的發(fā)展，如何提高學(xué)生的計(jì)算思維能力，提升其核心素養(yǎng)尤為重要。計(jì)算思維是信息技術(shù)課的核心素養(yǎng)，而中小學(xué)信息技術(shù)課程是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維思想的有效途徑。本文以《Excel數(shù)據(jù)分析與處理》的教學(xué)為研究對(duì)象，對(duì)如何理解計(jì)算思維的基本概念，以及如何培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力進(jìn)行了研究。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)活動(dòng)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)思維

【關(guān)鍵詞】計(jì)算思維;PBL;Excel

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和日漸普及，人們通過(guò)事先編制的“程序”控制計(jì)算機(jī)有條不紊地工作，自動(dòng)化地達(dá)成預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)，智能化地處理紛繁復(fù)雜的問(wèn)題。計(jì)算機(jī)不僅是一種處理信息的便捷工具，更為重要的是：借助計(jì)算機(jī)，人們還可以運(yùn)用自己的智慧、發(fā)揮自己的創(chuàng)意去解決從前不敢嘗試或者無(wú)法實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題，從而豐富自己對(duì)客觀(guān)世界的認(rèn)識(shí)。這就需要人們?cè)谒伎?、研究、解決問(wèn)題的時(shí)候具備“像計(jì)算機(jī)科學(xué)家一樣地思維”的能力，計(jì)算思維應(yīng)成為每一個(gè)人應(yīng)具備的基本素養(yǎng)。2006年，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)周以真教授明確提出計(jì)算思維的概念：計(jì)算思維是一種運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)基本概念求解問(wèn)題，設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類(lèi)行為的方式，涵蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域廣度的一系列思維工具。2010年，她再次補(bǔ)充定義：計(jì)算思維是一種解決問(wèn)題的思維過(guò)程，能夠清晰、抽象地將問(wèn)題和解決方案用信息處理代理（機(jī)器，或人）所能有效執(zhí)行的方式表述出來(lái)。隨著計(jì)算思維的提出與深入，人們更關(guān)心如何用計(jì)算思維更科學(xué)、更有效地解決實(shí)際問(wèn)題。因此，計(jì)算思維能力的培養(yǎng)成為信息技術(shù)教育的新趨勢(shì)。那么，如何在中小學(xué)信息技術(shù)課程中落實(shí)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)？華東師范大學(xué)任友群教授等人在《數(shù)字土著何以可能？》提到：信息技術(shù)課程培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的一個(gè)重要目標(biāo)是幫助學(xué)生理解計(jì)算本質(zhì)，解決實(shí)際問(wèn)題，而不是灌輸計(jì)算理論。鑒于此，我們建議采用基于項(xiàng)目的教學(xué)策略，引導(dǎo)學(xué)生參與真實(shí)的項(xiàng)目實(shí)踐，體驗(yàn)從分析問(wèn)題、程序創(chuàng)造到形成解決方案的完整流程，推進(jìn)學(xué)生整體思維能力的提升。在項(xiàng)目實(shí)踐過(guò)程中，學(xué)生能夠直接、頻繁地接觸計(jì)算思維的概念和方法，進(jìn)一步理解程序和算法的本質(zhì)特征，感受程序語(yǔ)言文化，發(fā)展計(jì)算思維，甚至提高自主創(chuàng)新能力。

一、Excel的課程特點(diǎn)

Excel是一款功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理軟件，它是初中計(jì)算機(jī)教學(xué)中一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，它實(shí)用性強(qiáng)且應(yīng)用面廣。由于初中的信息技術(shù)課時(shí)少、學(xué)生基礎(chǔ)程序參差不齊，學(xué)生雖然能掌握其中的知識(shí)與技能，但他們覺(jué)得所學(xué)的Excel只是電子表格的簡(jiǎn)單應(yīng)用，應(yīng)變能力不強(qiáng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到學(xué)以致用的效果。出現(xiàn)這種情況，是由于教師在教學(xué)上忽視了對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，計(jì)算思維是培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的思維模式。

二、PBL教學(xué)模式及特點(diǎn)

PBL（Project-Based Learning，項(xiàng)目式教學(xué)），是一套設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)情境的，以問(wèn)題為導(dǎo)向的教學(xué)方法，是基于現(xiàn)實(shí)世界的以學(xué)生為中心的教育方式。學(xué)生為了成功地完成PBL項(xiàng)目，必須整合自己的各個(gè)學(xué)科的知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)，和小組進(jìn)行配合來(lái)解決各種問(wèn)題。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生所進(jìn)行的探究、溝通、創(chuàng)新和協(xié)作等行為，是傳統(tǒng)教學(xué)模式無(wú)法觸及的，也正是這些行為使得學(xué)生的綜合素質(zhì)有了全方位的提升。

三、基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的PBL課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

在PBL教學(xué)模式中，問(wèn)題引導(dǎo)和合作學(xué)習(xí)是最重要的學(xué)習(xí)方法。教師通過(guò)設(shè)計(jì)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組討論，幫助小組成員之間合理交流學(xué)習(xí)資源，促進(jìn)計(jì)算思維的發(fā)展。筆者將教學(xué)過(guò)程分成課前、課中和課后三方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中融入計(jì)算思維的思想，旨在潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，引導(dǎo)學(xué)生遇到問(wèn)題時(shí)能夠自覺(jué)運(yùn)用思維，主動(dòng)尋找解決問(wèn)題的方法。教學(xué)過(guò)程如下圖。

四、教學(xué)反思

在教學(xué)過(guò)程中，筆者在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上都進(jìn)行了新的嘗試，將計(jì)算思維作為學(xué)生應(yīng)該具備的一種核心能力進(jìn)行培養(yǎng)。在這樣的計(jì)算思維培養(yǎng)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生能夠主動(dòng)參與剖析問(wèn)題、解決問(wèn)題、總結(jié)問(wèn)題、拓展問(wèn)題，能夠積極思考、主動(dòng)動(dòng)手操作，完成整個(gè)思維訓(xùn)練過(guò)程的體驗(yàn)。這樣的課堂達(dá)到了在掌握知識(shí)和技能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)思維滲透的培養(yǎng)目的，打造了一個(gè)基于計(jì)算思維培養(yǎng)的高效課堂。

但是，計(jì)算思維培養(yǎng)的最終目的不是停留解決課堂上的問(wèn)題，而是解決實(shí)際生活中的問(wèn)題。學(xué)生遇到實(shí)際問(wèn)題時(shí)，能夠自然而然地應(yīng)用自己課堂上形成的思維意識(shí)和能力去解決問(wèn)題，這就是計(jì)算思維的特點(diǎn)在學(xué)生實(shí)際生活中的體現(xiàn)。實(shí)踐證明，將計(jì)算思維與PBL教學(xué)模式相結(jié)合，可以更有效地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

參與文獻(xiàn)：

[1]王節(jié)，馬燕.基于計(jì)算思維的自主探究教學(xué)模式研究[J].計(jì)算機(jī)教育，2014（11）：30-34.

[2]陳國(guó)良.計(jì)算思維[J].中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)通訊，2012（1）：31-34.