基于UBD理念的計算思維能力培養的教學策略研究

黃志鋒

摘要：計算思維是指個體運用計算機科學領域的方法，在問題解決過程中產生的一系列思維活動。作者認為，基于UBD理論的評價為先的課堂教學是一種以評價為導向的教學模式，提出了有要求、有目標、有針對性的課堂教學策略，關注學生計算思維的發展與培養，值得探討與研究。

關鍵詞：UBD理論;計算思維;信息技術教學

中圖分類號：G434 ?文獻標識碼：A ?論文編號：1674-2117（2022）02-0027-03

● 計算思維與UBD理論課堂的美好遇見

《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》中提出了核心素養這一學科概念，指出要培養具有新時代關鍵能力與必備品格的數字化公民，就要重視和發展學科核心素養。其中，“計算思維”作為信息技術特有的學科核心素養被提出，相應地，新教材中出現了關于數據與算法的內容，對學生的計算思維能力有了較高的要求，而運用算法解決問題正是計算思維能力的體現。計算思維是一種高品質的思維活動，是用數學方法表達模型化的思維方式，分析數據的計算與數據之間的結構，最后利用計算機強大的運算能力得出結論的自主探究活動。不同于工具的學習，它不僅對學生的學習提出了挑戰，更對教師的教學提出了更高質量的要求。

而UBD（理解為先）是由美國格蘭特·威金斯和杰伊·麥克泰格開發的以明確的學習目標為起點、以促進學生有意義學習為宗旨，強調評價設計先于課程設計和教學活動開展的創新型教學設計模式。UBD理論的教學模型是一種基于評價的教學體系和策略，這種模型強調評價在前，關注教學設計的目的性和針對性，把握了課堂的基本方向，預設了學習的期望結果，圍繞目標與期望結果選擇教學策略，設計教學活動，強調教學環節的真實有效，提供課堂實施的評價標準。其所有的教學設計與活動都要圍繞評價來思考，課堂是精練而高效的，以保證教學環節的平穩、有序和連貫。該模型關注問題解決的過程，重視學生計算思維能力的發展，是一種符合教師“教”的規律和學生“學”的規律的好方法。

● 基于UDB理論培養計算思維能力的三個學習階段

根據UBD框架，筆者將學生計算思維能力的培養分為三個階段。

第一階段，對預期學習目標的評價，即明確在單元教學活動結束后學生應該知道什么、能做什么。例如，學生學習了必修1第一單元“初識數據與計算”后，應知道如下頁表1所示的知識。

由表1可知，在單元學習之前，應首先根據課程標準和教學內容，科學合理地構建一個教學目標體系，明確要完成哪些具體的任務，其次根據學習者的認識規律，將教學目標劃分為三個不同的級別，下一個層次對上一個層次提出要求，上一個層次完成本級別的目標，并為下一個級別的思維活動做好準備，整個教學互動通過循序漸進的方式逐一實現所有目標。

第二階段，評價為先，明確證據評價。用評價來引導教學的設計，使學習活動有指向性，使教師在教學設計時嚴格按照基于證據的評價，設置啟發性的問題引導學生進行思考和討論，追求有意義的情境創設以及高效率的學習策略。同時，教師需要對評價標準和方式進行明確和細化，這樣才能知道學生思維活動到了哪一個層級。這里的評價分為兩種：一是評價方式（教師評價、客觀評價、小組評價和自我認知評價），如在“計算機處理問題的一般過程”一節中，可以根據以下六個問題搜集學生計算思維培養的證據：①什么是算法;②如何表達算法;③算法的不同表達方式各自的特點是什么;④計算機處理問題的過程和人腦有何不同;⑤設計算法的意義是為了我們更好地去計算結果嗎;⑥計算機處理問題的基本結構有哪些。只有理解了這些問題，學生才能體驗計算機處理問題的一般過程，才能了解什么是設計一個簡單的算法，什么是計算機科學的思維過程。二是結合布魯納的認知原理和周以真教授關于計算思維的外延定義，將學生的“計算思維”分為解釋、抽象、建模、重構、抽象與現實的融合與思維的提高六個維度。教師根據不同的學習內容從上述維度中選擇不同的標準，設計教學，通過PPT、視頻和提問來引導學生思維活動，展開全面科學的探究活動，完成知識的遷移和內化，提升計算思維。在基于項目式設計的課題“快遞計算器”中，筆者通過明確評價的證據來設計教學任務（如下頁表2）。

通過不同角色的評價可以對學生進行定性的評價，通過計算思維六個維度的評價，可以制訂評價標準定量表，明確每個學生每個教學單元的評價結果。以此作為課堂教學的評價依據，調整教學策略，有助于教學精準化，能有效提升學生計算思維能力。

第三個階段，教師設計課程和活動。教師以第二階段的評價為目標考慮設計符合評價標準的教學活動。UBD理念下的教學方法與新課程標準提倡采用與項目式教學相契合，根據UBD理念的第二個階段的明確學生證據的評價，教師需要把復雜的、難度大的學習內容轉化為多臺階、小步走的學習任務。例如，在必修1“數據與計算”中的“數據與系統”中，要求探究如何設計一個多表查詢訂票的系統。多任務的網上訂票在現實生活中體現為綜合性強、邏輯處理問題復雜的案例，筆者設計的項目為從廈門出發經武漢中轉，最后前往成都。由于整個項目的車次查詢條件較多，高一的學生可能無法快速理解如何在多張數據表之間進行查詢，因此需要將大項目化成小項目，將小項目設計成循序漸進的任務群，讓學生從單張表的一個簡單任務入手，要求先查詢“廈門—武漢”的所有車次中的動車和高鐵信息。在隨后的任務中，引導學生以小組為單位進行協作，理清思路，構建查詢模型，建立查詢方式，通過增加條件，引入SQL語句，逐步實現復雜條件的查詢。通過這種教學策略可以培養學生分析數據的能力，并讓學生明確數據結構的概念。在學生熟悉了數據操作的方法后，再引入多表結構，探究在不同的數據表之間進行關聯和查詢，最后完成對查詢系統的設計。這樣，學生的每一項能力都能通過細化的學習任務找到評價的證據，既便于教師觀察，也有利于學生學習，讓抽象的思維落實在具體的學習過程中。

● 基于UDB理論的教學策略反思

UBD理論的教學策略重視從學科知識的關鍵問題入手，強調理解之下的教學設計，所以要求教師在開展教學活動之前，必須先弄清課程標準要求、學科核心素養、學科核心知識的概念。UBD理論的教學策略強調基于評價的設計，以評價結果倒推教學設計，追求“怎么做”“怎么才能做好”“什么是好的標準”，也就是說，在明確教學目標的基礎上去進行教學設計，使教學的實施能最終滿足教學的要求，達到預設的期望。UBD理論的教學策略強調基于理解的教學設計，既需要教師理解教學的要求，用基于真實情境的項目式教學方法進行教學，也需要學生能理解所學的知識與現實生活的關系，做到真正的學有所得、學以致用。UBD理論重視評價的作用，特別是強調多元的評價。基于UBD理念的計算思維教學策略的評價拋棄了傳統單一的以考試分數為評價手段的模式，基于學習發生的過程，從教學環境的不同角度對不同的角色（學習者、協作者、引導者）進行評價，并貫穿項目式學習的始終。依據計算思維的不同層級，多維度進行評價，引導學生在學習的過程中通過評價與反饋不斷建構屬于自己的知識體系，主動學習，學會思考，學會學習，做一個有科學思維能力的學習者，從而在自我探究的學習過程中，快速提高計算思維。

基于UBD理論的高中信息技術教學對學生的計算思維培養起到了積極的作用，采用多元的評價，教學的策略針對性也更強。筆者認為，不斷優化UBD理論的信息技術課堂模型，一定會促進學生計算思維的培養。

參考文獻：

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