著眼大概念 優(yōu)化算法模塊教學

〔摘""要〕"算法模塊作為小學信息科技課程的重要內(nèi)容，具有培養(yǎng)學生計算思維的獨特價值。本文基于大概念視域，探討小學信息科技學科算法模塊教學的必要性，提出優(yōu)化教學設計的具體思路與實施策略?！碴P鍵詞〕"信息科技；大概念；算法模塊教學；優(yōu)化策略《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱新課標）將“算法”作為小學信息科技教學的核心內(nèi)容之一，強調(diào)其在培養(yǎng)學生計算思維和解決問題能力中的重要地位。然而，當前算法模塊教學普遍存在知識點割裂、實踐活動不足及創(chuàng)新能力培養(yǎng)薄弱等問題，難以滿足新課標要求。大概念教學以主題驅(qū)動為主線，通過整合零散知識點為系統(tǒng)性學習，幫助學生構建整體認知，深化對算法的理解與應用。本文基于大概念視域，探討小學信息科技算法模塊的教學設計優(yōu)化策略。一、小學信息科技算法模塊教學存在的問題隨著新課標的實施，算法作為培養(yǎng)學生計算思維的重要載體，逐漸成為小學信息科技教學關注的焦點。然而在實際教學中，算法模塊仍面臨多方面的挑戰(zhàn)，其核心問題在于教學設計未能以大概念視域為指導進行整合，具體表現(xiàn)如下。（一）知識點割裂，系統(tǒng)性不足當前，小學信息科技教學多以單課節(jié)為單位展開，側(cè)重知識點的獨立講解而忽視模塊內(nèi)部的邏輯關聯(lián)。例如，對《自然語言描述算法》與《流程圖描述算法》，本應圍繞“算法的表示方式”這一主題進行系統(tǒng)聯(lián)結(jié)，但在實際教學中，它們常被割裂處理。這種教學方式導致學生僅停留在對孤立知識點的記憶上，難以形成對算法模塊的整體認知，更無法實現(xiàn)知識遷移。（二）實踐活動薄弱，缺乏真實應用實踐活動是算法教學的重要環(huán)節(jié)，有助于將抽象概念轉(zhuǎn)化為具體體驗，然而在實際教學中，實踐環(huán)節(jié)設計往往流于形式。例如，在學習《在線生活中的算法》時，學生僅被要求模仿教材案例的算法邏輯，缺乏基于真實情境的任務設計。這種做法不僅降低了學生對算法的興趣，還削弱了其感知算法應用價值的能力。（三）任務設計單調(diào)，創(chuàng)新能力培養(yǎng)欠缺在實際教學中，任務設計多以固定答案為導向，缺乏開放性和多樣性。例如，在學習《算法與問題解決》時，學生僅復現(xiàn)既定算法流程，未能在任務中嘗試不同方案或優(yōu)化策略。這種任務單一的設計限制了學生自主探索的空間，抑制了創(chuàng)造性思維的發(fā)展。二、著眼大概念優(yōu)化算法模塊教學的必要性算法模塊的教學目標不僅在于讓學生學習具體的算法知識，更在于培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。針對算法模塊教學中存在的整體性不足、實踐活動薄弱和創(chuàng)新性缺失等問題，大概念教學以主題驅(qū)動、情境化實踐和開放性任務為核心，為教學優(yōu)化提供了有效路徑。以下從三個方面論述開展大概念教學的必要性。（一）聚焦主題核心，構建整體化知識框架大概念教學強調(diào)圍繞核心主題整合教學內(nèi)容，幫助學生從整體上把握知識結(jié)構。在浙教版信息科技六年級上冊第一單元“算法的實現(xiàn)”中，圍繞“算法是一組明確定義且可執(zhí)行的操作，用于描述解決問題的方法及其步驟”這一大概念，可整合《抽象與建?！贰端惴ㄔO計》《算法的程序體驗》和《算法的執(zhí)行》等課程內(nèi)容，系統(tǒng)串聯(lián)算法從抽象建模到算法驗證的完整過程。（二）注重實踐與情境化，激發(fā)學生學習興趣實踐活動是將抽象概念轉(zhuǎn)化為具體體驗的重要手段。大概念教學強調(diào)在真實情境中設計任務，幫助學生將所學知識應用于解決實際問題中。例如，在教學《算法的驗證》一課時，教師可以設計任務“驗證猜數(shù)字算法的實現(xiàn)”，讓學生通過對不同輸入條件的實驗測試，掌握算法正確性和有效性的驗證方法。此外，情境化任務能夠幫助學生在實踐中感知算法的應用價值。例如，通過設計任務“優(yōu)化班級活動安排”，學生可以分析不同安排方案在時間分配上的效率，并以流程圖的形式優(yōu)化活動流程。這樣，學生能夠通過親身體驗深入理解算法在解決實際問題中的作用，激發(fā)學習興趣和探索動力。（三）倡導開放性設計，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力與高階思維大概念教學注重設計開放性任務，打破固定答案的限制，引導學生嘗試多種解決方案，逐步培養(yǎng)其創(chuàng)新能力與高階思維。例如，在“韓信點兵”問題中，學生通過比較不同算法的優(yōu)劣，自主優(yōu)化策略并提出改進創(chuàng)想，不僅能體驗算法優(yōu)化的多樣性，還能提出富有創(chuàng)造性的解決問題的方案。與此類似，在學習《算法的多樣性》時，教師可以設計任務“規(guī)劃家庭用電優(yōu)化方案”，鼓勵學生分析家電的使用特點并設計算法優(yōu)化方案，幫助學生在解決復雜問題中形成算法優(yōu)化的深刻認識。大概念教學在算法模塊中的應用，是解決傳統(tǒng)教學問題、提升教學效果的重要途徑。通過主題驅(qū)動的整體設計、情境化實踐活動和開放性任務，教師能夠幫助學生構建完整的知識框架，深化對算法本質(zhì)的理解，激發(fā)學習興趣，并培養(yǎng)高階思維與創(chuàng)新能力。這種教學方式契合新課標核心素養(yǎng)的要求，為學生的信息科技學習與實踐能力提升奠定了堅實基礎。三、著眼大概念優(yōu)化算法模塊教學的思路基于大概念教學理念，小學信息科技算法模塊的設計應從整體化目標設定、教學內(nèi)容的整合與規(guī)劃以及教學方法的創(chuàng)新等方面進行優(yōu)化，幫助學生在系統(tǒng)學習中深刻理解算法的本質(zhì)與應用價值。（一）基于學生大概念學習需求，制定單元教學目標在大概念視域下，教師要摒棄傳統(tǒng)的單章節(jié)教學模式，從全局出發(fā)，以大概念為核心，構建單元整體教學目標，貫通多個知識點并與實踐應用緊密結(jié)合。以浙教版信息科技六年級上冊第二單元“算法的效率”為例，教師在制定教學目標前需對教材內(nèi)容及新課標要求進行深刻解析，從而設計出能夠體現(xiàn)大概念思想的單元目標：在典型的信息技術應用場景中，嘗試采用不同方法解決同一問題，能夠使用自然語言、流程圖和程序等方式基于算法的順序、分支和循環(huán)三種基本控制結(jié)構，正確描述并實現(xiàn)問題求解的算法；熟悉經(jīng)典算法的執(zhí)行過程，并能夠針對不同的輸入數(shù)據(jù)規(guī)模，分析解決同一問題的不同算法在時間效率上的優(yōu)劣。通過制定上述單元目標，學生不僅能夠掌握具體的算法知識，還能夠從整體上理解算法效率的概念與內(nèi)涵。（二）基于單元目標整合單元內(nèi)容，提出驅(qū)動性問題在確認單元目標后，應以單元主題為核心，整合教材內(nèi)容并設計驅(qū)動性問題，使學生在問題探究中深度學習，形成系統(tǒng)化認知。以“算法的效率”單元為例，主題圍繞經(jīng)典問題“韓信點兵”展開：韓信帶領一隊士兵，3個3個數(shù)，余2個；5個5個數(shù)，余3個；7個7個數(shù)，余2個，一共有多少人？教材介紹了枚舉法、篩選法和同余法三種解決策略。教學的重點不應是讓學生機械學習這三種算法，而是通過比較多種算法，引導學生理解算法的多樣性和效率的差異性。因此，教師在教學時可整合整個單元進行整體教學，提出驅(qū)動性任務：“用什么方法解決‘韓信點兵’問題效率更高？”并引導學生探索：有哪些算法可以解決問題？這些算法的效率有什么不同？通過這種方式，學生的關注點從具體算法轉(zhuǎn)向?qū)Α八惴ㄐ省边@一大概念的深刻理解。（三）基于單元內(nèi)容合理劃分課時，形成問題鏈大概念單元教學模式將單元內(nèi)容視為一個整體，通過合理劃分課時，逐步引導學生聚焦核心問題，完成從知識點到大概念的遷移與深化。以“算法的效率”單元為例，教師對教材進行重組后，要根據(jù)各板塊教學內(nèi)容的多少、教學內(nèi)容中知識之間的連接，將驅(qū)動性問題分解為子問題形成問題鏈，同時合理劃分課時，借助合理的課時規(guī)劃完成教學任務，優(yōu)化學生學習體驗，提升學生學習有效性。單元課時規(guī)劃如下。這種結(jié)構化的課時安排能夠通過“問題鏈”逐步深化學生對單元主題的理解，并有效連接前后知識內(nèi)容。（四）通過實驗教學，提升學生科學實踐能力算法模塊教學應避免單純地編程技能訓練，也不能停留于理論知識的講解。新課標倡導通過實驗教學、借助科學的實驗過程提升學生的科學認知與實踐能力。在算法模塊中，實驗教學是將抽象算法概念具體化的重要手段。通過設計實驗任務，學生能夠直觀感受算法的運行機制，理解其效率優(yōu)化的意義，同時在實踐中提高分析問題和解決問題的能力。以《韓信點兵篩選法的實現(xiàn)》為例，由于本課聚焦的是對“算法的效率”的理解，而不是具體地學習篩選法，學生圍繞“如何合理安排三次篩選”開展了實驗。實驗1：運行范例程序?qū)ふ襵除以3余2的數(shù)，將結(jié)果記錄到表格中。實驗2：修改范例程序，尋找1000～1100之間除以5余數(shù)為3的數(shù)，運行程序并將結(jié)果記錄到表格中。實驗3：修改程序，尋找1000～1100之間除以7余數(shù)為2的數(shù)，運行程序并將結(jié)果記錄到表格中。在完成以上單一篩選實驗后，教師可以引導學生將篩選順序按照“效率優(yōu)先”原則重新排序，探討最優(yōu)執(zhí)行方案，并解釋優(yōu)化原因。學生通過分析結(jié)果可以得出結(jié)論，同樣是篩選法，使用不同的算法設計，效率不同，并設計最優(yōu)算法如下：用a存儲1000～1100范圍內(nèi)的數(shù)；在a中刪除不滿足“x"除以7余數(shù)為2”條件的數(shù)；在a中刪除不滿足“x"除以5余數(shù)為3”條件的數(shù)；在a中刪除不滿足“x"除以3余數(shù)為2”條件的數(shù)；找出a中剩下的數(shù)。進一步的實驗可圍繞篩選法與枚舉法的效率對比展開。例如，通過測量條件檢查次數(shù)和程序運行時間，讓學生通過數(shù)據(jù)驗證篩選法在效率上的優(yōu)勢。實驗4：計算枚舉法和篩選法中條件檢查的次數(shù)。實驗5：利用time（""）函數(shù)修改教師提供的基于兩個算法編寫的程序，計算程序運行時間。實驗數(shù)據(jù)示例：學生通過實驗得出結(jié)論：解決韓信點兵問題時，使用篩選法設計的算法效率會優(yōu)于使用枚舉法設計的算法。通過實驗探究，學生不僅能夠驗證篩選法的優(yōu)越性，還能理解“算法的效率”這一核心概念。（五）構建完善的評價體系教學評價是信息科技算法模塊單元教學模式中的重要組成部分。教師在相關教學中應有意識地構建完善的評價體系，如，可嘗試構建過程性評價+結(jié)果性