基于项目式教学法培养学生的计算思维
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作者:刘海玲 魏东
目前，计算思维的发展如火如荼，并渗透到中小学信息计算课堂教学中。那究竟什么是计算思维？如何通过信息技术教学提升学生的计算思维能力？这类问题都值得探讨。项目式教学法是指师生共同合作完成整个项目，开展项目式教学的价值在于让学生能够分析实际问题，并综合运用知识、视野、技能等方面的能力，通过发现问题、分析问题、分解问题、解决问题等一系列过程，最终解决实际问题。这种教学模式，有助于提升学生的计算思维能力，塑造出符合时代需要的创新人才。笔者所在学校的八年级学生在小学期间已完成Scratch编程的学习，同时，他们对智能手机具有浓厚兴趣，以手机APP开发来代替传统的编程训练，更易激发他们在短时间内开发出一些功能强大的应用。基于以上因素，笔者选择App Inventor課程作为培养学生计算思维能力的理想工具，开展实践研究。
对于八年级的学生而言，模仿程序不会很困难，但是如何独立完成一个完整的、具有个性化创新性的程序，是相当困难的，学生需要在特定的情境下，设想要制作的模型，分析模型有哪些需求，如何将需求化繁为简、化整为零。这就需要确定一个主题项目，再把项目分解成几个小任务，逐个击破，进而培养学生的计算思维能力。下面，笔者以“灌篮高手”这一项目为例，谈谈具体的教学实践。
● 巧设情境，确定项目
“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”，兴趣是最好的老师。作为课堂教学的组织者，教师要善于引导学生进入课堂，能够根据教学目标巧设情境，尽量运用生活情境创设项目，将生活问题项目化，提高学生自主学习的动机。在本节课教学中，笔者以很多学生都喜欢看的《灌篮高手》动画片导入，拉近师生之间的距离。很多学生都喜欢球类运动，但是都会碰到一个问题，那就是身边没有计分板，要是能在随身携带的手机上安装一个具有计分功能的APP，该有多好。就这样，笔者通过动画引出了本节课的主题项目——制作“灌篮高手”计分器。
● 分析需求，化整为零
笔者抛出主题活动后，抓住关键点，引导学生思考：如果要下载一款手机计分软件，你希望软件具有哪些功能？学生根据实际情况进行分析，学会思考：需要哪些功能？功能通过什么组件实现？核心组件的工作流程是怎样的？界面如何布局？利用算法如何实现。学生在这个环节里对项目进行综合分析，将一个完整的项目分解成若干个小任务，并得其细化为自然语言描述、需求分析（如下页图1）、设计界面、算法设计（如下页图2）、块语言设计等小环节，再逐个击破。通过思维碰撞，学生能够完整、系统地分析，计算思维能力得到提升，为项目的完成奠定了理论基础。
● 分步实施，不断调试
1.设计界面
作品UI界面如何布局？需要创建哪些组件？每个组件实现哪些功能？笔者引导学生巧用平面布局与表格布局等功能规划程序界面，调整各组件属性，使软件界面美观大方。
2.编写程序
如何实现计分功能的算法设计，并根据分值运算、判断、呈现比赛结果，这是教学的重点及难点。笔者提示学生，可利用投篮的类型，显示当前的分值，再根据条件语句实现比赛结果的判定。可这个环境的代码块冗长，因此可以先完成1分球的程序的编写。笔者依靠导学案、微课等资源的支撑，将大问题化解成若干小问题，再利用小代码构建大程序，这种化整为零的教学方法，既能顺利完成既定的教学目标，又能培养学生分析问题、解决实际问题的能力，这对计算思维能力的培养尤为重要。
3.调试完善
完成模块搭建和代码的编写之后，学生利用AI伴侣检测、调试程序，并能及时根据模拟的手机程序运行情况，调整界面或代码块。这个环节着重培养学生善于发现问题、分析问题、解决问题的能力，学生通过独自调整、完善作品，逐渐学会利用计算思维来解决实际问题。
● 拓展思维 改版升级
学生在完成基础功能的模块运行过程中发现，现有的作品只实现了加分与判断结果功能，其实，还有优化升级模块功能，如添加比赛倒计时功能，在比赛开始、结束时增设开场、结束音乐的功能。有的学生利用标签显示比赛时长，再结合计时器与数字滑块显示倒计时;有的学生认为作品不仅可以用于篮球赛，还可以用于其他比赛，用户可以在文本框中自主设定比赛时长（如图3），这样作品会更灵动、更完美。在本环节中，笔者提供了微课资源，激励学有余力的学生在作品中融合个性化创意，进一步优化、迭代、更新。
● 结语
北京大学李晓明教授在2019年12月做的“对计算思维的理解与教学实践”主题报告中，提出计算思维问题求解的教育教学应重在实践，尤其是结合学科交叉的实践。当前，利用App Inventor可视化编程工具与实用的项目相结合的方式，将理论与实践有效融合，在培养学生信息素养方面得到了广泛应用，学生综合应用能力得到了有效的检验，计算思维也日趋受到认可与重视。作为一线教师，要将相关理论与实践相结合，以项目研究为抓手，巧设情境，培养学生学会利用算法与计算思维的方式，提升分析问题、转化问题、分解问题、解决问题的能力。
项目式教学法具有独特的优势，学生通过一个完整的项目研发，能够塑造、延伸创新能力和计算思维，但是，就目前的教学实践而言，仅靠以上方式来提升所有学生的计算思维、创新能力，还是远远不够的。
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