着眼大概念 优化算法模块教学

〔摘""要〕"算法模块作为小学信息科技课程的重要内容，具有培养学生计算思维的独特价值。本文基于大概念视域，探讨小学信息科技学科算法模块教学的必要性，提出优化教学设计的具体思路与实施策略。〔关键词〕"信息科技；大概念；算法模块教学；优化策略《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称新课标）将“算法”作为小学信息科技教学的核心内容之一，强调其在培养学生计算思维和解决问题能力中的重要地位。然而，当前算法模块教学普遍存在知识点割裂、实践活动不足及创新能力培养薄弱等问题，难以满足新课标要求。大概念教学以主题驱动为主线，通过整合零散知识点为系统性学习，帮助学生构建整体认知，深化对算法的理解与应用。本文基于大概念视域，探讨小学信息科技算法模块的教学设计优化策略。一、小学信息科技算法模块教学存在的问题随着新课标的实施，算法作为培养学生计算思维的重要载体，逐渐成为小学信息科技教学关注的焦点。然而在实际教学中，算法模块仍面临多方面的挑战，其核心问题在于教学设计未能以大概念视域为指导进行整合，具体表现如下。（一）知识点割裂，系统性不足当前，小学信息科技教学多以单课节为单位展开，侧重知识点的独立讲解而忽视模块内部的逻辑关联。例如，对《自然语言描述算法》与《流程图描述算法》，本应围绕“算法的表示方式”这一主题进行系统联结，但在实际教学中，它们常被割裂处理。这种教学方式导致学生仅停留在对孤立知识点的记忆上，难以形成对算法模块的整体认知，更无法实现知识迁移。（二）实践活动薄弱，缺乏真实应用实践活动是算法教学的重要环节，有助于将抽象概念转化为具体体验，然而在实际教学中，实践环节设计往往流于形式。例如，在学习《在线生活中的算法》时，学生仅被要求模仿教材案例的算法逻辑，缺乏基于真实情境的任务设计。这种做法不仅降低了学生对算法的兴趣，还削弱了其感知算法应用价值的能力。（三）任务设计单调，创新能力培养欠缺在实际教学中，任务设计多以固定答案为导向，缺乏开放性和多样性。例如，在学习《算法与问题解决》时，学生仅复现既定算法流程，未能在任务中尝试不同方案或优化策略。这种任务单一的设计限制了学生自主探索的空间，抑制了创造性思维的发展。二、着眼大概念优化算法模块教学的必要性算法模块的教学目标不仅在于让学生学习具体的算法知识，更在于培养学生的核心素养。针对算法模块教学中存在的整体性不足、实践活动薄弱和创新性缺失等问题，大概念教学以主题驱动、情境化实践和开放性任务为核心，为教学优化提供了有效路径。以下从三个方面论述开展大概念教学的必要性。（一）聚焦主题核心，构建整体化知识框架大概念教学强调围绕核心主题整合教学内容，帮助学生从整体上把握知识结构。在浙教版信息科技六年级上册第一单元“算法的实现”中，围绕“算法是一组明确定义且可执行的操作，用于描述解决问题的方法及其步骤”这一大概念，可整合《抽象与建模》《算法设计》《算法的程序体验》和《算法的执行》等课程内容，系统串联算法从抽象建模到算法验证的完整过程。（二）注重实践与情境化，激发学生学习兴趣实践活动是将抽象概念转化为具体体验的重要手段。大概念教学强调在真实情境中设计任务，帮助学生将所学知识应用于解决实际问题中。例如，在教学《算法的验证》一课时，教师可以设计任务“验证猜数字算法的实现”，让学生通过对不同输入条件的实验测试，掌握算法正确性和有效性的验证方法。此外，情境化任务能够帮助学生在实践中感知算法的应用价值。例如，通过设计任务“优化班级活动安排”，学生可以分析不同安排方案在时间分配上的效率，并以流程图的形式优化活动流程。这样，学生能够通过亲身体验深入理解算法在解决实际问题中的作用，激发学习兴趣和探索动力。（三）倡导开放性设计，培养学生创新能力与高阶思维大概念教学注重设计开放性任务，打破固定答案的限制，引导学生尝试多种解决方案，逐步培养其创新能力与高阶思维。例如，在“韩信点兵”问题中，学生通过比较不同算法的优劣，自主优化策略并提出改进创想，不仅能体验算法优化的多样性，还能提出富有创造性的解决问题的方案。与此类似，在学习《算法的多样性》时，教师可以设计任务“规划家庭用电优化方案”，鼓励学生分析家电的使用特点并设计算法优化方案，帮助学生在解决复杂问题中形成算法优化的深刻认识。大概念教学在算法模块中的应用，是解决传统教学问题、提升教学效果的重要途径。通过主题驱动的整体设计、情境化实践活动和开放性任务，教师能够帮助学生构建完整的知识框架，深化对算法本质的理解，激发学习兴趣，并培养高阶思维与创新能力。这种教学方式契合新课标核心素养的要求，为学生的信息科技学习与实践能力提升奠定了坚实基础。三、着眼大概念优化算法模块教学的思路基于大概念教学理念，小学信息科技算法模块的设计应从整体化目标设定、教学内容的整合与规划以及教学方法的创新等方面进行优化，帮助学生在系统学习中深刻理解算法的本质与应用价值。（一）基于学生大概念学习需求，制定单元教学目标在大概念视域下，教师要摒弃传统的单章节教学模式，从全局出发，以大概念为核心，构建单元整体教学目标，贯通多个知识点并与实践应用紧密结合。以浙教版信息科技六年级上册第二单元“算法的效率”为例，教师在制定教学目标前需对教材内容及新课标要求进行深刻解析，从而设计出能够体现大概念思想的单元目标：在典型的信息技术应用场景中，尝试采用不同方法解决同一问题，能够使用自然语言、流程图和程序等方式基于算法的顺序、分支和循环三种基本控制结构，正确描述并实现问题求解的算法；熟悉经典算法的执行过程，并能够针对不同的输入数据规模，分析解决同一问题的不同算法在时间效率上的优劣。通过制定上述单元目标，学生不仅能够掌握具体的算法知识，还能够从整体上理解算法效率的概念与内涵。（二）基于单元目标整合单元内容，提出驱动性问题在确认单元目标后，应以单元主题为核心，整合教材内容并设计驱动性问题，使学生在问题探究中深度学习，形成系统化认知。以“算法的效率”单元为例，主题围绕经典问题“韩信点兵”展开：韩信带领一队士兵，3个3个数，余2个；5个5个数，余3个；7个7个数，余2个，一共有多少人？教材介绍了枚举法、筛选法和同余法三种解决策略。教学的重点不应是让学生机械学习这三种算法，而是通过比较多种算法，引导学生理解算法的多样性和效率的差异性。因此，教师在教学时可整合整个单元进行整体教学，提出驱动性任务：“用什么方法解决‘韩信点兵’问题效率更高？”并引导学生探索：有哪些算法可以解决问题？这些算法的效率有什么不同？通过这种方式，学生的关注点从具体算法转向对“算法效率”这一大概念的深刻理解。（三）基于单元内容合理划分课时，形成问题链大概念单元教学模式将单元内容视为一个整体，通过合理划分课时，逐步引导学生聚焦核心问题，完成从知识点到大概念的迁移与深化。以“算法的效率”单元为例，教师对教材进行重组后，要根据各板块教学内容的多少、教学内容中知识之间的连接，将驱动性问题分解为子问题形成问题链，同时合理划分课时，借助合理的课时规划完成教学任务，优化学生学习体验，提升学生学习有效性。单元课时规划如下。这种结构化的课时安排能够通过“问题链”逐步深化学生对单元主题的理解，并有效连接前后知识内容。（四）通过实验教学，提升学生科学实践能力算法模块教学应避免单纯地编程技能训练，也不能停留于理论知识的讲解。新课标倡导通过实验教学、借助科学的实验过程提升学生的科学认知与实践能力。在算法模块中，实验教学是将抽象算法概念具体化的重要手段。通过设计实验任务，学生能够直观感受算法的运行机制，理解其效率优化的意义，同时在实践中提高分析问题和解决问题的能力。以《韩信点兵筛选法的实现》为例，由于本课聚焦的是对“算法的效率”的理解，而不是具体地学习筛选法，学生围绕“如何合理安排三次筛选”开展了实验。实验1：运行范例程序寻找x除以3余2的数，将结果记录到表格中。实验2：修改范例程序，寻找1000～1100之间除以5余数为3的数，运行程序并将结果记录到表格中。实验3：修改程序，寻找1000～1100之间除以7余数为2的数，运行程序并将结果记录到表格中。在完成以上单一筛选实验后，教师可以引导学生将筛选顺序按照“效率优先”原则重新排序，探讨最优执行方案，并解释优化原因。学生通过分析结果可以得出结论，同样是筛选法，使用不同的算法设计，效率不同，并设计最优算法如下：用a存储1000～1100范围内的数；在a中删除不满足“x"除以7余数为2”条件的数；在a中删除不满足“x"除以5余数为3”条件的数；在a中删除不满足“x"除以3余数为2”条件的数；找出a中剩下的数。进一步的实验可围绕筛选法与枚举法的效率对比展开。例如，通过测量条件检查次数和程序运行时间，让学生通过数据验证筛选法在效率上的优势。实验4：计算枚举法和筛选法中条件检查的次数。实验5：利用time（""）函数修改教师提供的基于两个算法编写的程序，计算程序运行时间。实验数据示例：学生通过实验得出结论：解决韩信点兵问题时，使用筛选法设计的算法效率会优于使用枚举法设计的算法。通过实验探究，学生不仅能够验证筛选法的优越性，还能理解“算法的效率”这一核心概念。（五）构建完善的评价体系教学评价是信息科技算法模块单元教学模式中的重要组成部分。教师在相关教学中应有意识地构建完善的评价体系，如，可尝试构建过程性评价+结果性