基于计算思维能力培养的PBL教学模式研究

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  【摘要】随着信息技术的发展,如何提高学生的计算思维能力,提升其核心素养尤为重要。计算思维是信息技术课的核心素养,而中小学信息技术课程是培养学生计算思维思想的有效途径。本文以《Excel数据分析与处理》的教学为研究对象,对如何理解计算思维的基本概念,以及如何培养学生的计算思维能力进行了研究。计算机基础教学活动过程中培养学生的计算机思维
  【关键词】计算思维;PBL;Excel
  随着计算机技术的不断发展和日渐普及,人们通过事先编制的“程序”控制计算机有条不紊地工作,自动化地达成预先设定的目标,智能化地处理纷繁复杂的问题。计算机不仅是一种处理信息的便捷工具,更为重要的是:借助计算机,人们还可以运用自己的智慧、发挥自己的创意去解决从前不敢尝试或者无法实现的问题,从而丰富自己对客观世界的认识。这就需要人们在思考、研究、解决问题的时候具备“像计算机科学家一样地思维”的能力,计算思维应成为每一个人应具备的基本素养。2006年,卡内基梅隆大学周以真教授明确提出计算思维的概念:计算思维是一种运用计算机科学基本概念求解问题,设计系统和理解人类行为的方式,涵盖了计算机科学领域广度的一系列思维工具。2010年,她再次补充定义:计算思维是一种解决问题的思维过程,能够清晰、抽象地将问题和解决方案用信息处理代理(机器,或人)所能有效执行的方式表述出来。随着计算思维的提出与深入,人们更关心如何用计算思维更科学、更有效地解决实际问题。因此,计算思维能力的培养成为信息技术教育的新趋势。那么,如何在中小学信息技术课程中落实计算思维能力的培养?华东师范大学任友群教授等人在《数字土著何以可能?》提到:信息技术课程培养学生计算思维的一个重要目标是帮助学生理解计算本质,解决实际问题,而不是灌输计算理论。鉴于此,我们建议采用基于项目的教学策略,引导学生参与真实的项目实践,体验从分析问题、程序创造到形成解决方案的完整流程,推进学生整体思维能力的提升。在项目实践过程中,学生能够直接、频繁地接触计算思维的概念和方法,进一步理解程序和算法的本质特征,感受程序语言文化,发展计算思维,甚至提高自主创新能力。
  一、Excel的课程特点
  Excel是一款功能强大的数据处理软件,它是初中计算机教学中一门重要的专业基础课程,它实用性强且应用面广。由于初中的信息技术课时少、学生基础程序参差不齐,学生虽然能掌握其中的知识与技能,但他们觉得所学的Excel只是电子表格的简单应用,应变能力不强,远远达不到学以致用的效果。出现这种情况,是由于教师在教学上忽视了对学生计算思维的培养,计算思维是培养学生利用计算机知识解决实际问题的思维模式。
  二、PBL教学模式及特点
  PBL(Project-Based Learning,项目式教学),是一套设计学习情境的,以问题为导向的教学方法,是基于现实世界的以学生为中心的教育方式。学生为了成功地完成PBL项目,必须整合自己的各个学科的知识和生活经验,和小组进行配合来解决各种问题。在这个过程中,学生所进行的探究、沟通、创新和协作等行为,是传统教学模式无法触及的,也正是这些行为使得学生的综合素质有了全方位的提升。
  三、基于计算思维能力培养的PBL课堂教学设计
  在PBL教学模式中,问题引导和合作学习是最重要的学习方法。教师通过设计问题引导学生进行小组讨论,帮助小组成员之间合理交流学习资源,促进计算思维的发展。笔者将教学过程分成课前、课中和课后三方面进行设计。在整个教学过程中融入计算思维的思想,旨在潜移默化地培养学生的计算思维能力,引导学生遇到问题时能够自觉运用思维,主动寻找解决问题的方法。教学过程如下图。
  四、教学反思
  在教学过程中,笔者在教学内容和教学方法上都进行了新的尝试,将计算思维作为学生应该具备的一种核心能力进行培养。在这样的计算思维培养教学过程中,学生能够主动参与剖析问题、解决问题、总结问题、拓展问题,能够积极思考、主动动手操作,完成整个思维训练过程的体验。这样的课堂达到了在掌握知识和技能的基础上,实现思维渗透的培养目的,打造了一个基于计算思维培养的高效课堂。
  但是,计算思维培养的最终目的不是停留解决课堂上的问题,而是解决实际生活中的问题。学生遇到实际问题时,能够自然而然地应用自己课堂上形成的思维意识和能力去解决问题,这就是计算思维的特点在学生实际生活中的体现。实践证明,将计算思维与PBL教学模式相结合,可以更有效地培养学生的计算思维。
  参与文献:
  [1]王節,马燕.基于计算思维的自主探究教学模式研究[J].计算机教育,2014(11):30-34.
  [2]陈国良.计算思维[J].中国计算机学会通讯,2012(1):31-34.
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