任務驅動式教學探索與實踐

范海明

【摘 要】通過學習編程來培養(yǎng)小學生的計算思維已經越來越受到重視。筆者結合GoC編程工具的特點，以計算思維形成一般過程中的分解問題、模式識別、抽象概括、算法設計等四要素為導向，將計算思維培養(yǎng)融入任務驅動式教學中。本文以粵教B版六年級下冊信息技術第5課“筑長城”為例，闡述如何對小學GoC編程繪圖教學任務進行優(yōu)化設計，把教學任務分解成讓學生容易理解的子任務，層層迭代上升，從而優(yōu)化小學生的學習體驗，提升小學生的計算思維能力。

【關鍵詞】計算思維;任務驅動教學;小學生;GoC編程畫圖

任務驅動式教學是一種建立在建構主義學習理論和教學理論基礎上，教師引導學生提出任務，學生以任務為導向，自主探究學習的教學方法。任務驅動式教學法是小學信息技術課中最常用的教學方法之一。任務驅動式教學法的核心內容有：任務完成的主體是學生，知識和技能蘊含在一個個具體任務中，學生們通過分析、實踐等完成任務，從而實現(xiàn)知識建構。

計算思維是學生信息技術學科的核心素養(yǎng)之一，是指個體運用計算機科學領域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產生的一系列思維活動。目前學習計算機編程是培養(yǎng)學生計算思維的主要途徑。但在小學信息技術課的教學實踐中，往往存在關注編程工具的具體功能使用，缺乏計算思維滲透的方法;關注編程任務分析，缺乏指導學生建模的方法，從而弱化了計算思維訓練和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

任務驅動教學方案設計

計算思維包含四個核心要素，分別是分解問題、模式識別、抽象概括和算法設計。將計算思維的核心要素落實到具體的小學編程教學中，需要對任務驅動式教學進行計算思維“要素化”的設計。下面就以粵教B版六年級下冊信息技術第5課“筑長城”為例，運用GoC編程工具實現(xiàn)融入計算思維培養(yǎng)的任務驅動教學設計方案。教學對象是小學六年級的學生，這些學生之前已學過Scratch和諾寶編程，有一定編寫程序的知識基礎，具備一定的信息素養(yǎng)。

1.分解問題

將一個復雜的問題轉化成若干個子問題，可以降低解決問題的復雜度，使問題得到簡化，從而達到解決問題的目的。分解問題的核心就是將數(shù)據(jù)、流程或問題分解為更小且易于處理的幾個部分。如圖1所示的四個繪制圖形任務中，引導學生對圖形由易到難地進行觀察，發(fā)現(xiàn)圖形生成的規(guī)律，幫助學生根據(jù)任務由簡單到復雜進行推理和分析。

任務一圖形分解成6個一樣的“幾”;任務二圖形分解成7個一樣的“小山丘”;任務三圖形分解成6個大小一樣的正三角形;任務四圖形分解成12個大小一樣的五角星?？梢钥闯觯蝿找坏饺蝿账姆纸獬鰜淼膱D形復雜度是層層遞進的，只要先繪制出這些分解出來的最小基本圖形，就可以通過程序指令生成相應的復雜圖形。

2.模式識別

模式識別是指對表征事物或現(xiàn)象的各種形式（數(shù)值、文字和邏輯關系）的信息進行處理和分析，以對事物或現(xiàn)象進行描述、辨認、分類和解釋的過程。觀察任務一到任務四的圖形代碼（圖2），每個任務都用到了循環(huán)模式，循環(huán)體里都是被分解出來的最簡單圖形代碼;被分解出來的基本圖形代碼從任務一到任務四出現(xiàn)了從簡單到復雜的趨勢。

如任務一旋轉的角度是90度，最后RT（180）是讓筆的方向回到初始角度，容易理解;任務二圖形下面加一條輔助直線，每個小山丘是一個等邊三角形，每個內角是60度，外角是120度，就能理解程序開始是RT（30），到了頂點用RT（120），最后回到初始方向為LT（150）;任務三圖形在任務二的基礎上知道畫三角形外角是RT（120），緊接著讓畫筆前進到畫下一個三角形的起點，并初始到合適的角度;任務四圖形在前三個任務的基礎上尋找規(guī)律，獲得正N邊形外角的公式360/N，從而得出旋轉角度是144度，前進到起點，畫筆方向轉到合適方向。由易到難，形成任務驅動的效果。

3.抽象概括

抽象是指抽取客觀事物的一般的、本質的屬性的思維方法;概括是指把抽象出來的個別事物的本質屬性連接起來，推及其他同類事物，從而歸結全類事物的共性的思維方法。抽象概括是指從具體的具有共性的事物中揭示其本質意義的兩種思維活動。

通過對四個圖形任務的代碼模式識別，可以抽象概括出：（1）復雜圖形分解成基本圖形，基本圖形作為循環(huán)體，用循環(huán)模式解決問題，從而概括出了復雜問題簡單化、簡單問題自動化的思維模式原理。（2）理解初始化概念，在畫出第一個基本圖形后，都要確定好畫下一個圖形的初始位置和方向，這是解決問題的一個關鍵初始規(guī)律。（3）通過畫正三角形旋轉120度、畫正六邊形旋轉60度、畫正12邊形旋轉30度……抽象出畫正N邊形外角旋轉的角度公式為360/N。任務驅動，迭代上升，抽象概況能力得到提升。

4.算法設計

算法設計代表著采用系統(tǒng)的方法描述解決問題的策略。算法既可以用文字描述，也可以用流程圖進行描述。根據(jù)平時教學實踐，學生操作任務一時，往往會用到順序算法，教師可提出如果畫1000個“長城”基本圖形怎么辦呢，引出循環(huán)算法，修改變量，具體要畫多少個循環(huán)的基本圖形就設置循環(huán)多少次，由計算機自動執(zhí)行，理解自動化思維概念;任務三和任務四還可以引出循環(huán)的嵌套算法，初步體會模塊化抽象。任務驅動，通過一個個由簡單到復雜的任務構造，不斷優(yōu)化算法，提升算法思維。

任務驅動教學的實施與反思

“筑長城”這節(jié)課是在學生學習了上一節(jié)課變量定義和賦值及運算符的使用基礎上，結合計算思維的四個核心要素，讓學生找規(guī)律，探索循環(huán)的秘密，要求學生會用for語句重復多次操作，同時掌握正多邊形旋轉角度的計算方法，靈活運用循環(huán)體中旋轉角度的命令改變圖形的形狀繪制創(chuàng)意圖形。因此，在本節(jié)課的教學過程中，教師采用基于任務驅動的教學方法，利用設計好的四個任務引導學生由易到難地學習通過GoC編程繪制不同的圖形，讓學生體驗到信息技術課堂中學習的建構性特征，幫助學生形成計算思維。在這個過程中，學生體會到用GoC編程的樂趣，充分調動學生的學習興趣，激發(fā)學生的創(chuàng)造性思維。

培養(yǎng)小學生的計算思維就是培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)和洞察事物背后規(guī)律及其相互聯(lián)系的能力，就是培養(yǎng)學生對問題進行解構并且會歸納總結的能力，就是培養(yǎng)學生建構模型并尋找易被計算機解決的方案的能力，這樣就能夠讓學生面對未知、模糊、復雜或開放的問題，知道從哪里開始、知道如何系統(tǒng)分析、知道用計算機解決問題的方法和步驟，提升學生解決問題的能力和自信心。因此，就信息技術課堂教學而言，培養(yǎng)學生的計算思維，就是教師要幫助學生搭建現(xiàn)實與用“計算機解決”之間的橋梁。

計算思維的培養(yǎng)是希望學生像專家那樣去思考利用信息技術解決問題的方法與過程。因而融入計算思維培養(yǎng)的任務驅動式教學不能局限于程序設計本身，還應體現(xiàn)在各種內容的學習中，根據(jù)學生的自身問題開展教學，根據(jù)學情和問題分析設計任務，使教學更有效地激發(fā)與培養(yǎng)學生計算思維能力，引導學生理解與掌握利用信息技術解決問題的學科方法，從而提高解決問題的能力，發(fā)展學科素養(yǎng)。

參考文獻

任友群，黃榮懷. 普通高中信息技術課程標準解讀[M]. 北京：高等教育出版社，2018.

Google. computational thinking course[EB/OL]. https：//computationalthinking course.withgoogle. com/course？ use_last_location =true. 2018-01-04.

王榮良. 中小學計算思維教育實踐[M]. 上海：上?？萍冀逃霭嫔纾?019.

巴軍. 搭建現(xiàn)實與“用計算機解決”之間的橋梁——淺談信息技術課堂教學中計算思維能力的培養(yǎng)[J]. 中小學信息技術教育，2020 （11）.

武蓬蓬. 計算思維素養(yǎng)下程序設計項目式教學探索與實踐[J]. 中小學信息技術教育，2021 （Z1）.