項目式學習理念下小學信息科技學科大單元設計

孫俊梅 趙梅 董晉軍

摘要：本文設計圍繞“身邊的算法”大概念，以項目式學習為核心，結合各學科相關背景及知識，引導學生以“鎏金銅蠶”為原型設計一款“助力金蠶”互動游戲，并使用編程工具開發互動游戲開展教與學活動，幫助學生深入理解算法的描述、算法的執行、算法的效率等概念，培養學生的核心素養。

關鍵詞：項目式學習；身邊的算法；大單元教學設計；桑蠶文化

中圖分類號：G434 ?文獻標識碼：A ?論文編號：1674-2117（2023）16-0058-04

大單元設計理念

項目式學習是一種以真實問題為背景，通過團隊合作來共同完成項目任務的學習模式。在項目式學習中，教師需要將相關學科的知識進行重新組織和編排，將相關知識轉化為一系列具有內在邏輯關系的項目任務，讓學生在完成任務的過程中掌握知識和技能。

“身邊的算法”是《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）第三學段（5～6年級）的學習模塊。新課標對“身邊的算法”這一模塊的內容要求包括：①借助學習與生活中的實例，體驗身邊的算法，理解算法是通過明確的、可執行的操作步驟描述的問題求解方案，能用自然語言、流程圖等方式描述算法。②結合生活中的實例，了解算法的順序、分支和循環三種基本控制結構，能分析簡單算法的執行過程和結果。③通過真實案例，知道算法步驟的執行次數與問題的規模有關，觀察并體驗采用不同算法解決同一問題時在時間效率上的差別。④針對簡單問題，嘗試設計求解算法，并通過程序進行驗證。

基于此，筆者圍繞“身邊的算法”大概念，以項目式學習為核心，結合陜西省安康市石泉縣桑蠶人文背景，融合四年級科學知識“蠶的一生”以及中國傳統文化“國粹之絲綢”，引導學生以“鎏金銅蠶”為原型設計一款“助力金蠶”互動游戲，并使用編程工具開發互動游戲開展教與學活動，呈現出以學生為中心的主題式、大單元重構的課程樣態和任務驅動的問題解決、合作探究式的教與學形態，以“做項目”的方式促使學生理解現實生活、建構知識，培養學生初步運用算法思維的習慣，并通過實踐形成設計與分析簡單算法的能力。

大單元整體教學設計

1.學情分析

本單元的教學對象為小學六年級的學生，他們已經具備基本的計算機操作技能，通過前期圖形化編程軟件的初步認知學習，掌握了圖形化編程軟件基本的操作方法，知道了積木模塊的大致類別和用法，可以在教師的引導下完成簡單的編程任務，對本單元的學習具有正遷移作用。在認知能力方面，他們思維活躍，觀察、分析能力有了較大提高，思維特點以具體形象思維為主，并逐步向抽象思維過渡，具有強烈的自我意識和濃厚的自主創作意識，善于探索、勇于創新。同時，他們樂于參與動手實踐類活動。

2.課程內容

課程內容緊密圍繞“身邊的算法”這一大概念進行，從“算法的描述”“算法的執行”及“算法的效率”三個子概念出發，整合并深入解讀教學內容，如圖1所示。

小概念一：算法的描述。引導學生將問題分析和算法描述相結合，啟發學生對問題進行分解、抽象和模式化，用自然語言和思維可視化圖示描述算法。學生將了解算法是解決問題的一種有效途徑，具有明確的步驟和輸入輸出。

小概念二：算法的執行。引導學生運用圖形化編程工具編寫和調試程序，閱讀和理解他人的算法設計，對現有算法進行改進和優化。學生將逐漸掌握算法設計的基本技能，形成算法思維。

小概念三：算法的效率。引導學生關注算法的效率問題，讓學生了解算法在計算機中的執行速度，以及如何提高算法的執行效率。學生將學習不同算法之間的性能差異，從而更好地理解算法的優劣和適用場景。

3.教學目標

①通過網絡檢索石泉縣桑蠶文化相關內容。（信息意識）

②利用四格漫畫可視化的形式表達游戲設計思路；借助思維導圖分析和分解程序角色，描述角色功能和交互關系；使用流程圖梳理角色的程序任務流程；編寫每個角色的指令代碼，進行程序的運行及調試，體會算法的正確性和執行效率。（計算思維）

③依據思維導圖和流程圖，以配對編程的形式，利用圖形化編程工具開發“助力金蠶”游戲。（數字化學習與創新）

④了解算法的優勢，認識到算法對解決生活和學習中問題的重要性。（信息社會責任）

4.教學實施路徑

教學實施路徑包含三個獨立課時，每個課時之間緊密銜接，又各有側重，如圖2所示。

大單元課時設計

大單元三個課時的活動設計均以項目驅動為核心，引導學生進行項目設計、實施和評價，具體安排如表1所示。

1.第一課時：項目設計

在項目導入環節，引出項目主題：設計、開發一款桑蠶互動游戲—“助力金蠶”。結合學生的認知差異和學習風格差異，進行異質分組，形成4人小組。組織學生分組檢索石泉縣桑蠶文化相關內容，引導學生利用《項目學習手冊》中的學習支架，以小組為單位繪制“助力金蠶”游戲四格漫畫（開始、說明、游戲、結束）完成界面設計；利用思維導圖進行項目問題分解，描述角色、角色行為和角色互動；借助流程圖完成“金蠶”和“桑葉”的動作流程設計；結合學習評價表開展小組自評和互評。

2.第二課時：項目實施

①回顧各組設計的“助力金蠶”互動游戲，并將其歸納為迷宮式、接雞蛋式、答題式等幾類。②啟發學生借助已經學過的圖形化編程工具實現游戲功能，借助《項目學習手冊》中的學習支架對金蠶的蠕動、移動，桑葉的出現，金蠶吃桑葉外形逐步變化等幾大功能進行編程指令搭建，在此過程中對所學的三種程序結構、多種指令模塊等知識點進行綜合應用與深化。③結合學習評價表開展小組自評和互評。

在程序搭建與測試優化的過程中，小組內采用兩兩配對編程的形式，一人為“編程領航員”，一人為“編程駕駛員”（“駕駛員”與“導航員”可隨時相互切換角色）。這樣的分工合作，不僅能夠讓學生在互相探討與學習的過程中提升參與度，還能夠培養他們的團隊合作意識。

3.第三課時：項目評價

項目評價是本單元的最后一課，圍繞項目的展示和評價展開。組織學生以小組為單位，借助PPT梳理本小組的互動游戲設計思路、過程、亮點并展示成果，以提升學生的數字化學習與創新能力。在分享、評價、反思、優化的過程中，引導學生提出富有建設性的改進意見，并積極主動地學習其他小組的創意和思路，從而進一步提升學生的表達能力、鑒賞能力和概括能力，具體的評估指標如表2所示。

反思與總結

①融合多學科知識，聚焦跨學科學習。本大單元課程內容融合了科學知識、桑蠶文化，并借助編程工具進行文化的表達、傳播和創新，引導學生深入地理解科學知識，感受中華民族的璀璨文明。②采用配對編程，增強編程時效。項目實施階段采用配對編程的形式，兩名學生各自承擔不同的任務，協同完成編程任務。學生在完成編程任務的過程中，提高了編程的準確性和效率，激勵了團隊協作精神。③巧用學習支架，助力項目式學習?！俄椖繉W習手冊》為學生的自主學習、合作學習提供強大的支持與輔助，從多個角度、多個層面助力學生深度參與項目式學習，實現學生信息科技學科核心素養的發展。

參考文獻：

[1]王蕾.大單元設計在信息科技教學中的實施策略研究——以《在線信息搜索：穿越云錦的故事》為例[J].中國信息技術教育，2023（12）：19-21.

[2]周靜.基于STEAM項目式學習的高中人工智能課程設計與實施——以“人臉識別門禁”項目為例[J].中國信息技術教育，2023（10）：66-68.

[3]李彤彤，郝晴，文雨，等.基于學習風格和伙伴關系的配對編程對小學生計算思維的影響研究[J].遠程教育雜志，2022，40（03）：105-112.

[4]孫俊梅，楊艷，馬紅亮.信息技術教師人工智能教學效能感提升研究[J].信陽師范學院學報：哲學社會科學版，2022，42（06）：50-57+64.

[5]何聚厚，李天宇，何秀青.中小學人工智能教育大單元設計的意蘊、困境和路徑[J].中國電化教育，2022（02）：30-37.

[6]楊敏芬.大概念統攝下的單元項目式作業初探[J].人民教育，2023（Z1）：116-117.