面向计算思维培养的高中项目式学习活动设计研究

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计算思维不仅是计算机科学领域实践的核心,也是21世纪数字公民应有的基本素质之一。我国教育部印发2017版《普通高中信息技术课程标准》,阐明计算思维的内涵,将其列为核心素养的重要组成部分。新课标提倡基于项目的学习方式,而学习活动对于培养学习者的核心素养具有重要意义。如何设计项目式学习活动以培养学生的计算思维是当下需要解决的问题。活动理论是以教学设计为中心的理论,为教学设计提供了分析学习过程与结果的视角。因此,本研究借鉴活动理论,从项目式学习活动设计的角度探讨高中信息技术教学,分析计算思维与项目式学习融合的原则,探究计算思维培养的项目式学习活动设计策略。研究内容围绕以下三个方面展开。首先,分析计算思维相关文献,发现国外研究者以编程工具培养学生的计算思维,国内研究者侧重计算思维培养的策略、模式两个方面;分析项目式学习相关文献,发现国外研究者把项目式学习作为学习方式,用于提高学生问题解决能力,国内项目式学习的研究集中在能力培养、教学模式、教学设计三个方面,而有关项目式学习活动设计的研究甚少。基于此,本研究分析了活动理论的思想,借鉴活动理论分析项目式学习活动的要素。从计算思维学业水平要求、计算思维能力结构、计算思维三维目标三个方面总结出计算思维与项目式学习融合的原则,在此基础上提出了面向计算思维培养的项目式学习活动设计框架。该框架包含活动主题、活动目标、活动流程、活动评价四个方面,并对四个要素进行了阐述。第二,采用准实验研究法,在高中信息技术课堂中开展基于计算思维培养的项目式学习与传统教学的对比实验。先对信息技术一线教师进行访谈,收集一线教师对计算思维、算法与程序实现教学的看法,然后在本研究提出的框架的指导下,选取算法与程序实现的教学内容,设计项目学习活动并实施于实验班。对照组则采用传统的教学方法授课。参考了麻省理工学院研究小组开发的计算思维三维框架进行问卷的设计,从计算概念、计算实践、计算观念三个维度检验学生计算思维的习得情况。得出结论:实验班学生的计算概念、计算实践、计算观念三个方面均有所改善,由此说明面向计算思维培养的项目式学习活动设计框架对计算思维的培养有一定的促进作用。同时,对实验班学生进行实验后的访谈,发现实验班学生的学习态度有改善,对算法与程序实现的学习兴趣增加,思考问题的方式有改变,进一步验证了项目式学习能够促进学生问题解决能力的提升。第三,在实验的基础上,根据本研究提出的面向计算思维培养的项目式学习活动设计框架,提出三个项目式学习活动设计策略,以期对计算思维的培养有促进作用。在设计项目式学习活动的过程中:(1)活动主题设计,接近真实。主题的设计要来自真实的环境,让师生从问题的真实情况中探索解决问题的关键;(2)活动内容设计,从易到难。设计活动时,要参考学生的真实情况,内容要从易到难;(3)活动评价设计,角色分解。设计评价时,要根据项目式学习活动的实施情况及学生的特点分解教师和学生的角色,给每个角色分配不同的任务。本次研究通过实践表明了在高中信息技术课堂中开展基于项目的学习能够培养学生的计算思维。项目式学习活动的实施在一定程度上改变了学生的学习态度,学生由以往的不够自信转变为敢于面对编程困难,在面对难以解决的问题时主动和他人交流。以项目式学习的方式学习编程语言有利于提升学生的学习兴趣,在一定程度上解决了学习枯燥无趣等问题,促进了学生对信息技术课程学习的积极性。
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