基于計算思維能力培養的PBL教學模式研究

曾廣萍

【摘要】隨著信息技術的發展，如何提高學生的計算思維能力，提升其核心素養尤為重要。計算思維是信息技術課的核心素養，而中小學信息技術課程是培養學生計算思維思想的有效途徑。本文以《Excel數據分析與處理》的教學為研究對象，對如何理解計算思維的基本概念，以及如何培養學生的計算思維能力進行了研究。計算機基礎教學活動過程中培養學生的計算機思維

【關鍵詞】計算思維;PBL;Excel

隨著計算機技術的不斷發展和日漸普及，人們通過事先編制的“程序”控制計算機有條不紊地工作，自動化地達成預先設定的目標，智能化地處理紛繁復雜的問題。計算機不僅是一種處理信息的便捷工具，更為重要的是：借助計算機，人們還可以運用自己的智慧、發揮自己的創意去解決從前不敢嘗試或者無法實現的問題，從而豐富自己對客觀世界的認識。這就需要人們在思考、研究、解決問題的時候具備“像計算機科學家一樣地思維”的能力，計算思維應成為每一個人應具備的基本素養。2006年，卡內基梅隆大學周以真教授明確提出計算思維的概念：計算思維是一種運用計算機科學基本概念求解問題，設計系統和理解人類行為的方式，涵蓋了計算機科學領域廣度的一系列思維工具。2010年，她再次補充定義：計算思維是一種解決問題的思維過程，能夠清晰、抽象地將問題和解決方案用信息處理代理（機器，或人）所能有效執行的方式表述出來。隨著計算思維的提出與深入，人們更關心如何用計算思維更科學、更有效地解決實際問題。因此，計算思維能力的培養成為信息技術教育的新趨勢。那么，如何在中小學信息技術課程中落實計算思維能力的培養？華東師范大學任友群教授等人在《數字土著何以可能？》提到：信息技術課程培養學生計算思維的一個重要目標是幫助學生理解計算本質，解決實際問題，而不是灌輸計算理論。鑒于此，我們建議采用基于項目的教學策略，引導學生參與真實的項目實踐，體驗從分析問題、程序創造到形成解決方案的完整流程，推進學生整體思維能力的提升。在項目實踐過程中，學生能夠直接、頻繁地接觸計算思維的概念和方法，進一步理解程序和算法的本質特征，感受程序語言文化，發展計算思維，甚至提高自主創新能力。

一、Excel的課程特點

Excel是一款功能強大的數據處理軟件，它是初中計算機教學中一門重要的專業基礎課程，它實用性強且應用面廣。由于初中的信息技術課時少、學生基礎程序參差不齊，學生雖然能掌握其中的知識與技能，但他們覺得所學的Excel只是電子表格的簡單應用，應變能力不強，遠遠達不到學以致用的效果。出現這種情況，是由于教師在教學上忽視了對學生計算思維的培養，計算思維是培養學生利用計算機知識解決實際問題的思維模式。

二、PBL教學模式及特點

PBL（Project-Based Learning，項目式教學），是一套設計學習情境的，以問題為導向的教學方法，是基于現實世界的以學生為中心的教育方式。學生為了成功地完成PBL項目，必須整合自己的各個學科的知識和生活經驗，和小組進行配合來解決各種問題。在這個過程中，學生所進行的探究、溝通、創新和協作等行為，是傳統教學模式無法觸及的，也正是這些行為使得學生的綜合素質有了全方位的提升。

三、基于計算思維能力培養的PBL課堂教學設計

在PBL教學模式中，問題引導和合作學習是最重要的學習方法。教師通過設計問題引導學生進行小組討論，幫助小組成員之間合理交流學習資源，促進計算思維的發展。筆者將教學過程分成課前、課中和課后三方面進行設計。在整個教學過程中融入計算思維的思想，旨在潛移默化地培養學生的計算思維能力，引導學生遇到問題時能夠自覺運用思維，主動尋找解決問題的方法。教學過程如下圖。

四、教學反思

在教學過程中，筆者在教學內容和教學方法上都進行了新的嘗試，將計算思維作為學生應該具備的一種核心能力進行培養。在這樣的計算思維培養教學過程中，學生能夠主動參與剖析問題、解決問題、總結問題、拓展問題，能夠積極思考、主動動手操作，完成整個思維訓練過程的體驗。這樣的課堂達到了在掌握知識和技能的基礎上，實現思維滲透的培養目的，打造了一個基于計算思維培養的高效課堂。

但是，計算思維培養的最終目的不是停留解決課堂上的問題，而是解決實際生活中的問題。學生遇到實際問題時，能夠自然而然地應用自己課堂上形成的思維意識和能力去解決問題，這就是計算思維的特點在學生實際生活中的體現。實踐證明，將計算思維與PBL教學模式相結合，可以更有效地培養學生的計算思維。

參與文獻：

[1]王節，馬燕.基于計算思維的自主探究教學模式研究[J].計算機教育，2014（11）：30-34.

[2]陳國良.計算思維[J].中國計算機學會通訊，2012（1）：31-34.