基于计算思维的信息科技学科实践设计与实施.pdf
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1、27SEP.2023 NO教研视点义务教育信息科技课程标准(2022年版)(以下简称“义教新课标”)指出,义务教育信息科技课程具有基础性、实践性和综合性1,实践性作为信息科技课程性质之一,凸显了学科实践在落实信息科技学科育人价值中的重要性。从信息科技的学科实践视角来看,很多真实问题的解决过程或不同领域使用的软硬件产品或应用系统,都会融合科学原理、思维方法与处理过程,从而达到工程实现。因此,信息科技学科实践主要指向科学原理的探究及运用过程、运用学科思维解决问题的过程和信息处理与实现的过程等,驱动学生主动参与、积极实践与意义建构,促进学生对信息科技学科本质的理解,从而帮助学生逐步形成核心素养。基于
2、计算思维的学科实践内涵计算思维是信息科技学科特有的学科思想,即用计算机科学领域的思想方法去进行问题求解。基于计算思维的学科实践,是具有信息科技学科特质的学科实践路径,其遵循计算思维特征及其过程要素,将学科知识包裹在问题情境中,以问题解决为主线,按照计算思维的学科思想,沿着问题界定、问题分析、问题求解、迁移应用的学习逻辑开展实践探究活动,培养学生的核心素养。基于计算思维的学科实践设计要点1.体现学科实践的目标计算思维是学生核心素养中的一个重要维度,在基于计算思维的学科实践设计中,教师要深入理解计算思维的特征及过程表现,运用计算思维开展实践探究学习,在真实且富有意义的问题探究与解决中深化对学科知识
3、的理解、建构与迁移运用,有效培养学生的计算思维,并与核心素养的其他三个方面相互支持与渗透,共同促进学生核心素养的发展。2.促进学科理解的路径基于计算思维的学科实践,要注重育人目标的整体性,明确不同学段计算思维的发展目标;要明晰学习内容的适切性,针对不同学段的内容模块,选择适合运用计算思维开展学科实践的学习内容;要关注实践路径的多样性,针对不同学段素养目标与不同学习内容特征,设计相应的学科实践路径。基于计算思维的信息科技学科实践 设计与实施洪优萍 浙江省杭州市高新区(滨江)教育研究院摘要:基于计算思维的学科实践是具有信息科技学科特质的学科实践路径,是实现信息科技课程独特育人价值的突破口。作者在界
4、定基于计算思维的信息科技学科实践内涵的基础上,提出了学科实践的设计要点,即关注育人目标的进阶性、学习内容的适切性和实践路径的多样性,并展开实践。关键词:计算思维;学科实践;信息科技中图分类号:G434 文献标识码:A 论文编号:1674-2117(2023)17-0027-04 28中国信息技术教育教研视点3.基于计算思维的线索运用计算思维解决问题的过程包含问题界定、抽象建模、算法设计、验证优化、迁移运用等关键要素。学科实践则是引导学生体会学科思想方法,经历发现问题、解决问题、建构知识、运用知识的过程。基于计算思维的学科实践,是以计算思维为引领,从而建构“问题界定抽象建模算法设计验证优化迁移运
5、用”的学科实践线索。基于计算思维的学科实践实施策略1.厘清计算思维学段特征,明确实践目标依据义教新课标对计算思维学段特征、学段目标的阐述,可以明确计算思维在不同学段的具体发展目标,体现了计算思维的循序渐进和螺旋式发展。第一学段能用语言描述问题解决的过程;第二学段要针对实际问题或学习需求,将问题进行过程分解,能用图示或文字等方式描述问题解决的顺序;第三学段通过体验身边的算法,能对问题展开分析,用自然语言和流程图等方式描述算法,并验证或编程实现,然后对其进行优化;第四学段要能在真实情境中发现问题,提取问题特征,制订并执行解决方案,反思优化并迁移运用。如表1所示,在进行计算思维目标设计时,要依据不同
6、学段特征,明确学科实践的进阶发展目标。2.立足计算思维问题情境,形成实践主题在进行基于计算思维的学科实践过程中,要以学科知识为基础,与现实生活中的真实问题相关联,依据计算思维学段目标,选择能用计算思维的实践路径来解决的问题情境,从而形成学科实践的探究主题,增强学生认识真实世界、解决真实问题的能力。例如,自动控制灯 案例源于信息科技课程第三学段的“过程与控制”模块。教师结合本模块的内容要求及学业要求,对本项目中的学科知识进行结构化梳理,本模块主要包含“系统与模块”“反馈与优化”“逻辑与运算”三个部分,具体如图1所示。为了更好地将学科知识与核心素养融合,笔者设计了本案例的学习目标(如下页表2),将
7、其与核心素养相对应。围绕学习目标,教师首先尝试将学科知识与学生经验、现实生活、表1 学段模块案例计算思维进阶目标第二学段在线学习与生活网络安全宣传员能根据需要选用合适的数字设备解决问题,并简单说明理由。在简单问题的解决过程中,有意识地把问题划分为多个可解决的小问题,通过解决各个小问题,实现整体问题的解决第三学段身边的算法亚运知识问答器能抽象学习与生活中简单问题的基本特征,依据相关功能进行问题分解,对于给定的任务,能将其分解为一系列的实施步骤,使用顺序、分支、循环三种基本控制结构简单描述实施过程,并通过程序编写实现,形成解决问题的方案第四学段物联网实践与探索自动灌溉系统能根据需求,设计和搭建简单
8、的物联系统原型,体验其中数据处理和应用的方法与过程。知道网络中信息编码、传输和呈现的原理。能通过软件与硬件相结合的项目活动采集、分析和呈现数据图1“过程与控制”内容模块知识结构29SEP.2023 NO教研视点社会实践链接,依据学生的认知经验与学习基础,选择生活中常见的控制系统,以“自动控制灯”为应用场景,提出驱动性问题:“生活中的灯有时无法满足我们的需求,如何使用控制系统来解决这些问题?”接着,根据计算思维的实践路径,将驱动性问题拆解为六个子问题:“生活中的灯存在哪些问题?”“如何让灯从手动控制转变为自控制或让自动控制更加精准?”“该怎样从控制系统的环节入手进行设计?”“如何实现一个仿真的控
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