项目式学习理念下小学信息科技学科大单元设计

摘要：本文设计围绕“身边的算法”大概念，以项目式学习为核心，结合各学科相关背景及知识，引导学生以“鎏金铜蚕”为原型设计一款“助力金蚕”互动游戏，并使用编程工具开发互动游戏开展教与学活动，帮助学生深入理解算法的描述、算法的执行、算法的效率等概念，培养学生的核心素养。

关键词：项目式学习；身边的算法；大单元教学设计；桑蚕文化

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2023）16-0058-04

大单元设计理念

项目式学习是一种以真实问题为背景，通过团队合作来共同完成项目任务的学习模式。在项目式学习中，教师需要将相关学科的知识进行重新组织和编排，将相关知识转化为一系列具有内在逻辑关系的项目任务，让学生在完成任务的过程中掌握知识和技能。

“身边的算法”是《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）第三学段（5～6年级）的学习模块。新课标对“身边的算法”这一模块的内容要求包括：①借助学习与生活中的实例，体验身边的算法，理解算法是通过明确的、可执行的操作步骤描述的问题求解方案，能用自然语言、流程图等方式描述算法。②结合生活中的实例，了解算法的顺序、分支和循环三种基本控制结构，能分析简单算法的执行过程和结果。③通过真实案例，知道算法步骤的执行次数与问题的规模有关，观察并体验采用不同算法解决同一问题时在时间效率上的差别。④针对简单问题，尝试设计求解算法，并通过程序进行验证。

基于此，笔者围绕“身边的算法”大概念，以项目式学习为核心，结合陕西省安康市石泉县桑蚕人文背景，融合四年级科学知识“蚕的一生”以及中国传统文化“国粹之丝绸”，引导学生以“鎏金铜蚕”为原型设计一款“助力金蚕”互动游戏，并使用编程工具开发互动游戏开展教与学活动，呈现出以学生为中心的主题式、大单元重构的课程样态和任务驱动的问题解决、合作探究式的教与学形态，以“做项目”的方式促使学生理解现实生活、建构知识，培养学生初步运用算法思维的习惯，并通过实践形成设计与分析简单算法的能力。

大单元整体教学设计

1.学情分析

本单元的教学对象为小学六年级的学生，他们已经具备基本的计算机操作技能，通过前期图形化编程软件的初步认知学习，掌握了图形化编程软件基本的操作方法，知道了积木模块的大致类别和用法，可以在教师的引导下完成简单的编程任务，对本单元的学习具有正迁移作用。在认知能力方面，他们思维活跃，观察、分析能力有了较大提高，思维特点以具体形象思维为主，并逐步向抽象思维过渡，具有强烈的自我意识和浓厚的自主创作意识，善于探索、勇于创新。同时，他们乐于参与动手实践类活动。

2.课程内容

课程内容紧密围绕“身边的算法”这一大概念进行，从“算法的描述”“算法的执行”及“算法的效率”三个子概念出发，整合并深入解读教学内容，如图1所示。

小概念一：算法的描述。引导学生将问题分析和算法描述相结合，启发学生对问题进行分解、抽象和模式化，用自然语言和思维可视化图示描述算法。学生将了解算法是解决问题的一种有效途径，具有明确的步骤和输入输出。

小概念二：算法的执行。引导学生运用图形化编程工具编写和调试程序，阅读和理解他人的算法设计，对现有算法进行改进和优化。学生将逐渐掌握算法设计的基本技能，形成算法思维。

小概念三：算法的效率。引导学生关注算法的效率问题，让学生了解算法在计算机中的执行速度，以及如何提高算法的执行效率。学生将学习不同算法之间的性能差异，从而更好地理解算法的优劣和适用场景。

3.教学目标

①通过网络检索石泉县桑蚕文化相关内容。（信息意识）

②利用四格漫画可视化的形式表达游戏设计思路；借助思维导图分析和分解程序角色，描述角色功能和交互关系；使用流程图梳理角色的程序任务流程；编写每个角色的指令代码，进行程序的运行及调试，体会算法的正确性和执行效率。（计算思维）

③依据思维导图和流程图，以配对编程的形式，利用图形化编程工具开发“助力金蚕”游戏。（数字化学习与创新）

④了解算法的优势，认识到算法对解决生活和学习中问题的重要性。（信息社会责任）

4.教学实施路径

教学实施路径包含三个独立课时，每个课时之间紧密衔接，又各有侧重，如图2所示。

大单元课时设计

大单元三个课时的活动设计均以项目驱动为核心，引导学生进行项目设计、实施和评价，具体安排如表1所示。

1.第一课时：项目设计

在项目导入环节，引出项目主题：设计、开发一款桑蚕互动游戏—“助力金蚕”。结合学生的认知差异和学习风格差异，进行异质分组，形成4人小组。组织学生分组检索石泉县桑蚕文化相关内容，引导学生利用《项目学习手册》中的学习支架，以小组为单位绘制“助力金蚕”游戏四格漫画（开始、说明、游戏、结束）完成界面设计；利用思维导图进行项目问题分解，描述角色、角色行为和角色互动；借助流程图完成“金蚕”和“桑叶”的动作流程设计；结合学习评价表开展小组自评和互评。

2.第二课时：项目实施

①回顾各组设计的“助力金蚕”互动游戏，并将其归纳为迷宫式、接鸡蛋式、答题式等几类。②启发学生借助已经学过的图形化编程工具实现游戏功能，借助《项目学习手册》中的学习支架对金蚕的蠕动、移动，桑叶的出现，金蚕吃桑叶外形逐步变化等几大功能进行编程指令搭建，在此过程中对所学的三种程序结构、多种指令模块等知识点进行综合应用与深化。③结合学习评价表开展小组自评和互评。

在程序搭建与测试优化的过程中，小组内采用两两配对编程的形式，一人为“编程领航员”，一人为“编程驾驶员”（“驾驶员”与“导航员”可随时相互切换角色）。这样的分工合作，不仅能够让学生在互相探讨与学习的过程中提升参与度，还能够培养他们的团队合作意识。

3.第三课时：项目评价

项目评价是本单元的最后一课，围绕项目的展示和评价展开。组织学生以小组为单位，借助PPT梳理本小组的互动游戏设计思路、过程、亮点并展示成果，以提升学生的数字化学习与创新能力。在分享、评价、反思、优化的过程中，引导学生提出富有建设性的改进意见，并积极主动地学习其他小组的创意和思路，从而进一步提升学生的表达能力、鉴赏能力和概括能力，具体的评估指标如表2所示。

反思与总结

①融合多学科知识，聚焦跨学科学习。本大单元课程内容融合了科学知识、桑蚕文化，并借助编程工具进行文化的表达、传播和创新，引导学生深入地理解科学知识，感受中华民族的璀璨文明。②采用配对编程，增强编程时效。项目实施阶段采用配对编程的形式，两名学生各自承担不同的任务，协同完成编程任务。学生在完成编程任务的过程中，提高了编程的准确性和效率，激励了团队协作精神。③巧用学习支架，助力项目式学习。《项目学习手册》为学生的自主学习、合作学习提供强大的支持与辅助，从多个角度、多个层面助力学生深度参与项目式学习，实现学生信息科技学科核心素养的发展。

参考文献：

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