以提升计算思维为目标的PBL项目活动实践研究

随着教育改革的发展和推进，学校和教师对学生的培养目标正逐步由关注学习结果向关注学习过程发生转变。在传统的以教师讲授为主的课堂教学中，学生能通过学习活动较为轻易地掌握相关学科知识本领，但这些知识往往以理论性的结论为主，与学生的实际生活存在距离。这使得一些学生虽然能够掌握书本上的知识，但在面对实际问题的时候却不知道该如何运用。这种现象的发生，其主要原因在于学生在学习过程中缺乏对学科知识的实践运用和活动过程的深度参与。

在学校“以学生发展为本”的课程理念下，笔者基于信息科技学科教学进行了一系列研究和实践。通过统整学科知识，多元活动内容、开放思维过程等方式,以提升计算思维为目标,开展了以解决实际问题为目标的PBL项目活动(Problem-Based Learning)运用这种基于问题的项目活动，或许能够解决前文中提到的一些问题和现象。

信息时代的计算思维

伴随着信息科技的高速发展与广泛普及,现代学生的生活早已与信息、网络等科技元素密不可分。对于这个时代的个体而言,合理运用周边的信息与科技资源解决所面对的问题成为他们所必须具备的生存能力。合理运用信息科技能够使生活变得高效便捷，如通过虚拟钱包进行无现金支付、使用物联网令家电拥有了智慧的大脑、运用网络视频开展远程教学等等……在这一系列运用信息科技的行为过程中,计算思维起到至关重要的作用。

计算思维是个体在信息科技环境中,运用信息科技工具及相关知识去发现、分析、设计、解决、归纳问题的一系列思维过程的总和。它最早于2006年由美国卡内基梅隆大学的周以真教授提出，并在之后的研究中被逐步重视。研究表明，计算思维能力将直接影响个体在信息科技环境中的学习和工作效率。正因如此，随着科技进一步发展，它正成为人们在当前时代中最重要的思维能力之一。

学生计算思维的培养存在于发现、学习、归纳知识的过程之中。传统课堂教学中常见的师生对话、教师讲授、习题练习等活动是以学科知识和学习方法为导向，在这样的教学活动中结论往往大于过程，学生在学习过程中思维的调用非常有限，因此这样的教学方式难以使思维能力得到提升。思维是人类大脑面对情境解决问题的过程，思维的提升需要学生亲身的参与实践和体验，在学习活动的过程中逐步得到强化。

基于学科的PBL项目活动

计算思维能力的提升离不开亲身的实践与体验。经过这些年的教学改革,信息科技学科的教学方式和学科理念相较于多年前已经有了较大的变化。学科的育人价值被逐步挖掘，单元项目化的活动方式被不断推广，原先单一的知识技能的教学转变为能力素养的培养。然而，尽管单元项目活动能够使学生掌握知识技能的同时培养他们的学习习惯，但是学生的思维仍然限制在教师所给出的指令范围之内局限性的探究活动无法有效地将学生的主动性调动起来。与此同时，常规的项目活动往往对单一学科的知识技能有明确的指向性，这对于学生综合能力的培养也有着较大的限制。

事实上，人们在生活中执行一系列行为动作往往是有一定目标指向的,并且这些行为会随着目标与自身关系的紧密程度而产生变化。简单地说，当一个目标是由个体的主观需求而产生并确定，那么他在达成目标过程中所表现出的积极性也将更高。

于是,笔者在过去一段时间的教学实践中逐步调整项目活动的方式，通过模拟生活的真实情境和开放性问题引发学生的思考。学生以问题为导向，从中发现自己的学习目标，主动建立项目活动并开展探究学习。这是一种基于生活实际问题所开展的项目式探究活动，即PBL项目活动。

在PBL项目活动中，学生不再只是一名简单的学习者或执行者，而是知识的发现者和实践者，他们在完成项目的过程中逐步发现学科知识并将其掌握。教师在活动中则是问题的启发者、活动的参与者、探究的协助者。教师和学生角色的改变，使学生从学习的客体转变为活动的主体,学习的主动性和积极性得到提升。同时，通过项目化的活动方式也更加有利于帮助学生培养责任意识，养成良好的生活和学习习惯。

活动实施的教学案例

“草药自动遮阳系统的设计研究”项目是以信息科技学科为基础,融合学校校本课程“中草药探究课程”元素所开展的一次PBL项目活动。活动以探究“草药遮阳系统”为核心目标。每个小组分别制订并完成各自的探究内容，最终完成项目任务。学生们在探究的过程中需要合理运用不同的信息科技工具，还将涉及诸如中草药、自然、语文等学科的知识内容。

接下来，笔者以“草药自动遮阳系统的设计研究”项目为例，简述以提升计算思维为目标的PBL项目活动的实施特点以及学生在活动中的收获。

一是问题驱动,项目活动。“草药自动遮阳系统的设计研究”是学生在体验了草药种植活动之后开展的项目活动。活动以学生体验种植活动后的感受为基础,通过问题引导使学生对日常种植环节开展思考。

在活动开始前，每个学生都参与体验了学校中草药课程中的草药种植环节。面对每天都需要重复进行的种植维护的行为，许多学生产生了相似的想法--是否能够设计一个自动种植的机器。以这个问题为起点，学生们展开思考，以头脑风暴的方式罗列了各自的想法，形成待选的项目。通过讨论并对待选项目进行预估,确定项目过程的趣味性和可实现性，最终学生们确定了“草药自动遮阳系统的设计研究”项目主题本次PBL项目活动也正式开始了。

二是学科融合,还原本质。在项目实施的过程中，学生们以小组为单位，根据制订的研究方向开展探究和学习活动。正如同人们在现实生活和工作中会以不同的分工来提高效率，项目活动中的学生也会根据自身特点开展不同方面的研究。例如有些学生侧重于资料的收集，有些学生则负责数据分析等等。

活动过程中，学生面对的不再是单一的学科知识，而是更加真实、综合的融合学科。在解决项目任务和问题的过程中。学生会主动接触并掌握不同的学科知识，这使得学科的学习不再是显性或独立的,而是自然掌握的过程。例如学生为了深入了解植物的特性而运用网络工具查找资料:为了寻找植物光照与生长的规律而运用表格统计数据:为了查找更多的资料而养成阅读的习惯。

在项目活动的过程中，学科之间不再存在明显的界限，它们更多地成为学生为实现自身目标而使用的工具。正是这样的多学科知识融合，还原了学科知识在实际生活中原本的面貌，令学生能够在无形间更加直观地接受、掌握、内化相关知识。

三是围绕学科，提升思维。尽管PBL项目活动是弱化学科之间的界限，但是不同学科的思维过程仍存在于学生探究活动的过程之中。对于现代学生而言，他们的探究活动往往与信息科技有着紧密联系。可以说，PBL项目活动的过程其实也是运用信息科技及相关工具解决问题的过程，这使得计算思维成为学生在活动中必不可少的一项思维能力。

思维是解决问题的行为和思考过程，因此同样以过程为核心的项目活动能够比常规教学更加有效地提升学生的思维能力。活动中，学生不断分析他们所遇到的问题和困难，例如学生在研究常见的机械遮阳结构及特点的时候，他们会通过网络查找相关资料、运用软件分析核心结构、通过抽象的方式归纳常见的遮阳方法等等。

四是塑造人格,提升品质。在“草药自动遮阳系统的设计研究”活动中，学生以主体的方式参与到项目活动的每个环节之中,令他们能够更加切身地体会包括发现问题、搜集资料、解决问题等每一个探究活动的过程。尽管这是一次模拟的项目活动,但学生在这个探究活动的过程中依然能够体验到真实的项目实施过程。

就如同在真实的社会环境中，每个人在不同的岗位上都有着各自的分工与职责，如果能够让每个人的能力特点合理发挥并加以运用，便能够起到事半功倍的效果。"草药自动遮阳系统的设计研究"项目活动中的学生也正是如此。他们以相同的目标而分工合作,各自发挥自身的能力特点。随着活动的深入，学生能够尝试找到自身的特点和发展方向，更懂得真正的合作并非是“多人围观一人做”。

后记

尽管在PBL项目活动中开展学习的学生面对单一学科的理论知识的掌握速度相比传统教学而言有所减慢，但是他们对所学知识的牢记程度以及运用能力却是传统教学无法相比的。当学生面对未知的问题的时候，他们不再只是畏难或盲目地尝试,而是有目的性地运用信息科技工具开展研究，克服困难。

通过开展以生活实际问题为导向的PBL项目活动，学生不仅能够如同在常规单元项目活动中一般掌握知识本领、学会过程方法，更使自身的思维空间得到解放，使计算思维能力得到提升。同时，贴近生活实际的任务目标和活动方式为学生在今后生活中更好地适应信息化社会环境打下基础。