项目式学习驱动下小学信息科技计算思维的培养

新时代背景下，互联网、大数据、人工智能等信息技术快速发展及在社会各领域的广泛应用，创生出一个全新的数字化生存环境。信息时代对人才培养的要求，已从基本的读、写、算等技能发展为具备交流协作、问题解决、数字化创新等能力，同时计算思维作为小学信息科技课程明确培养的核心素养之一，成为人们在数字化环境中解决综合问题的一种重要能力。为此，人们逐渐认识到，计算思维是现代社会中不可或缺的核心能力。小学阶段作为学生基础思维能力形成的关键时期，如何在信息科技教学中高效培养学生计算思维，是当前教育改革的热点与难点。项目式学习这一以学生为中心、以实践为导向的教学方法，为教师探索小学生计算思维的培养提供了新的视角与途径。基于此，本文将系统探讨项目式学习在小学信息科技课堂中的实际应用，深人分析其对学生计算思维能力提升的具体影响，为学生未来的学习发展打下坚实基础，从而促进小学信息科技课程的改革与创新。一、设计情境化项目，激发学生学习兴趣情境是知识创造、分享及建构的载体，在真实情境中开展知识教学能收到更好的学习效果。小学信息科技教学中，教师可通过构建与学生生活经验紧密相关的情境，让学生充分感受信息科技的力量，然后采用项目式学习来培养学生的计算思维，迅速拉近学生与抽象知识之间的距离，激发学生的学习热情与探索欲望，从而使他们的兴趣表现出明显的信息科技指向，促使学生从“要我学习\"转向“我要学习”。以《义务教育信息科技教学指南》四年级全一册《数据表达我做主》这一单元内容为例，它是数据与编码模块的内容单元。根据新课标，学生需要建立“数字化编码有利于高效处理信息\"这一单元大概念，逐步形成数据与编码模块大概念，理解数据编码使信息得以有效利用的意义。教师可以创设名为“小小数据分析师”的情境项目，这个项目中，学生将化身为数据分析“小专家”，亲身经历从数据收集到图表制作的全过程。项目启动之初，教师引导学生从身边的生活实例入手，思考哪些数据值得关注，如班级同学的身高、体重分布、最喜爱的运动项目等。在教师的指导下，学生设计并发放调查问卷，这一环节不仅锻炼了学生的观察力与数据敏感度，更让他们在实际操作中感受到数据收集的趣味性与重要性。随着项目的推进，教师引入信息科技工具，如Excel等电子表格软件或在线图表制作平台，引导学生尝试将收集到的原始数据整理成规范的形式，选择合适的图表类型进行可视化展示。这一过程中，学生需要深入理解各种图表类型的特点和适用场合，如柱状图适用于展示不同类别的数据对比，折线图则更擅长展现数据随时间的变化趋势。通过不断实践，学生不仅掌握了图表制作的基本技能，还在数据分析的过程中逐步培养了计算思维，学会如何运用数据来洞察问题的本质和规律。为进一步提升学生的计算思维和创新能力，教师可设置更具挑战性的任务。例如，鼓励学生自主选题，设计一份关于环保意识、健康状况或学校文化活动等方面的数据调查报告，制作相应的统计图表。这样的任务既能巩固拓展学生知识技能，又能让学生在自主探究过程中体验到创新的乐趣与成就感。项目实施过程中，教师还应注重培养学生的团队协作和沟通能力，通过分组合作方式，让学生在团队内部分工协作，共同完成任务，有助于培养学生的团队合作精神，激发他们的思维火花与创新灵感。评价是学科核心素养落地的“最后一公里”。教师可以通过举办“数据分析成果展示会”等活动，让学生有机会向全班同学展示自己的作品和成果。展示和评价过程中，学生能够获得来自同伴和教师的宝贵反馈和建议，从而进一步完善自己的作品，提升自我认知和评价能力。这样的展示会是对学生项目学习成果的全面检阅，更是对他们计算思维以及信息素养的有效提升。二、引入问题解决导向，深化计算思维训练在“双新”背景下，新课标和新教材中的各内容模块都倡导以主题式学习或项目式学习为主线。无论采用哪种主线，学习的本质均指向问题解决。因此小学信息科技教学中，问题解决导向的教学策略对于深化学生的计算思维训练至关重要。通过项目式学习方式，学生能够在解决实际问题的过程中，积极运用和发展计算思维，提升分析解决问题能力。这是促进学生正确使用信息科技的重要手段，也是增强学生创新意识和实践能力的必由之路。以《义务教育信息科技教学指南》四年级第14课《编码也能动起来》为例，教学目标引导学生在解决项目所蕴含的问题过程中，建构学科知识，发展学科思维，形成核心素养。教师可以设计一项名为“动态编码创意工坊\"的项目，旨在引导学生制作富有动感和创意的动态编码，激发学生创新思维。项目启动时，教师可展示一系列引人入胜的动态图像作品，可以是动画短片、动态海报或具有交互性的图像等，以激发学生的好奇心和创作欲望。随着项目的推进，教师应引导学生深人分析这些动态编码作品的特点和制作技巧，包括了解动态编码的基本原理，如网格绘制的差异、路线设计的不同等。通过这一系列环节，学生可初步掌握动态编码制作基础知识。接下来，教师还要设计一系列具有层次性和挑战性的任务。起初可让学生从基础技能入手，如制定相同的编码方案等。随着学生技能的逐渐提升，教师可引导学生尝试更为复杂的任务，如设计一个具有故事情节的短片，或者将编码量、精确度等因素融入动态编码，增强作品的表现力与感染力。这个过程中，计算思维的训练应贯穿始终，教师可通过引导学生运用抽象思维，将复杂的动态编码制作过程简化为一系列可理解的步骤，还可引导学生运用分解思维，将整体任务细化为若干子任务，有助于学生逐一解决并攻克难题。教师还应着重培养学生的模式识别能力，促使他们在实践中发现规律、总结经验，提高制作效率与质量。团队合作与互动交流在项目式学习中也扮演着重要角色，教师可安排学生分组进行创作，鼓励他们在团队内部进行分工协作，共同完成任务。教师可定期组织进度汇报与成果展示，助力学生及时了解同伴的进展，并从彼此的作品中汲取灵感，不断完善自己的创作。项目结束时，教师可以实施多方参与、通力协作的评价方式，如开展别开生面的“动态编码创意大赛”，为学生提供展示自己作品的平台。通过评选以及颁奖环节，学生不仅能够体验到成功的喜悦，还能进一步激发创作热情和探索欲望。三、强化算法思维训练，构建计算思维框架培养小学生计算思维过程中，算法思维的培养无疑占据了核心地位。算法思维，简而言之就是通过一系列逻辑清晰、条理分明的步骤去解决问题的思维模式，要求学生面对问题时能够准确阐述问题本质，有针对性地规划解决方案，有条不紊地执行操作，最终对结果进行严谨验证。为夯实学生的算法思维基础，在小学信息科技教学中，教师应精心设计一系列兼具实用性与挑战性的算法实践活动。学生的算法思维不可能凭空生成，需要经历韩信点兵、鸡兔同笼、一笔画、汉诺塔等问题的解决逐步形成。以《义务教育信息科技教学指南》五年级中《用算法解决问题》章节知识点教学为例。递归算法作为一种典型的算法思想，在提升学生计算思维能力方面发挥着重要作用。教师可以策划一个名为“递归探索之旅”的项目，引导学生通过亲身实践深刻领会递归算法的精髓，进而锤炼他们的计算思维。项目启动之初，教师可通过演示一些简单的递归实例，如阶乘的计算或斐波那契数列的生成，帮助学生建立起对递归的初步认识。通过这些实例，学生能够清晰理解递归的基本原理，即一个函数在执行过程中会直接或间接地调用自身，并且每次调用都会将问题规模缩小，直至达到可以直接求解的基准情形。随着项目的推进，教师可以逐渐增加问题的难度，如引入经典的汉诺塔问题等更为复杂的递归应用场景，让学生以移动汉诺塔、总结移动规律、建构递归模型、绘制递归流程图和编写递归代码等思维进阶过程为学习逻辑，以汉诺塔游戏的体验与汉诺塔之美的感悟为生活逻辑，并进行有机融合。最终在解决这些问题的过程中，学生能够系统地分析问题的内在结构，明确递归的终止条件和递归调用的具体步骤，构思出切实有效的递归算法，让学科实践在课堂中生根。为帮助学生更好地把握递归算法的实现细节，教师可引导学生利用伪代码或流程图直观展现算法的执行流程。这样，学生不仅能够将抽象的递归思维转化为具体可行的操作步骤，还能在实际编程中不断调试和优化自己的算法设计。教师还可积极倡导学生之间的团队协作与互动交流，通过小组讨论和协作编程，引导学生在集思广益中拓宽思路，共同攻克递归算法中的技术难关。这种团队合作的学习方式，不仅能够提升学生的算法设计能力，还能培养学生的团队协作和沟通协调能力。项目收尾时，教师可通过组织学生进行项目成果展示和经验交流活动，让学生有机会从实践中提炼经验，体验并感受采用不同算法解决同一问题在时间效率上的差别，进一步加深对递归算法以及计算思维的理解。教师还可鼓励学生思考递归算法在现实生活中的应用潜力，反思问题解决的过程和方法，激发学生的创新思维与实践欲望。四、实施探究式学习，培育学生计算思维探究式学习作为项目式教学的核心构成，对学生计算思维的培养起着举足轻重的作用。小学信息科技教学中，教师要加强知识学习和学生经验、现实生活、社会实践之间的联系，在保障每个学生充分自主学习探究的基础上，建立高效的协作学习机制，确保每个学生都能深度参与到项目中，充分释放其潜能与创造力。以《义务教育信息科技教学指南》六年级第3课《我是小小控制员》的教学为例，该课程不仅关注机器人的技术层面，更侧重于通过探究式学习，培育学生的计算思维与创新精神。项目启动之初，教师便精心策划，将学生分成若干小组，并明确各自的职责与目标，通过头脑风暴激荡思想，通过方案讨论深化认知，再通过相互评价取长补短，共同推进项目的顺利实施。探究式学习过程中，教师始终坚持以问题解决为导向，不是简单地传授知识，而是引导学生学会运用计算思维分析、解决问题，培养学生抽象思维能力，促使学生能够从纷繁复杂的现象中提炼出问题的本质；注重加强学生的逻辑推理训练，引导他们形成条理清晰、逻辑严密的思维习惯。教师还可指导学生将一个宏大的问题拆解成若干个小问题，通过逐步解决小问题，最终达成解决大问题的目标，这个过程锻炼了学生思维能力，促使学生掌握了解决问题的有效方法。《我是小小控制员》项目实施过程中，教师严格遵循“问题导人、探究实践、成果展示、拓展提升\"教学流程。问题导人阶段，教师通过引导学生观察校园生活中的信息化应用场景，特别是机器人在教学领域的实际应用，激发学生的浓厚兴趣与探索欲望。进入探究实践阶段，学生在教师指导下分组进行校园信息采集工作，深人了解师生对教学机器人的具体需求与期望，运用信息技术工具对数据进行整理、分析和可视化处理，提升了数据处理能力，培养了计算思维。同时，项目实施过程以学习评价为落脚点，教师坚持过程性评价和结果性评价相结合，全面了解学生对于知识的掌握情况，寻找项自开展中的重点与难点，并进一步修改与完善项目设计，促进学生创新能力的发展。当项目进入成果展示阶段时，各小组根据自己的调研结果设计出各具特色的教学机器人解决方案，通过演示文稿或实物模型进行精彩展示。其他小组学生则进行观摩学习并提出改进建议，互动交流的学习方式极大促进了学生之间的思维碰撞与智慧共享。最后的拓展提升阶段，则是整个项目的点晴之笔，教师鼓励学生将教学机器人的应用场景从校园延伸到更广阔的领域，探索机器人在教育以外的行业中的潜在应用，开放式的探索激发了学生的创新思维，也让学生在实践中进一步巩固和提升了计算思维能力。