淺談面向迭代思維的項目設計方法

1、淺談面向迭代思維的工程設計方法摘 要：在課改和互聯(lián)網(wǎng)思維的綜合啟發(fā)下，筆者開展了“基于工程的迭代式教學研究，本文基于此研究，以scratch教學和3D設計教學為活動設計突破點，對其中關(guān)于工程的設計方法進行了深入思考，探索迭代式教學的工程設計的教學效果及其價值表達。關(guān)鍵詞：工程化學習，工程設計，迭代，迭代思維，信息技術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的普及和開展給根底教育的改革和開展帶來了新的技術(shù)挑戰(zhàn)和機遇，也給教師們帶來了全新的思維視界，“互聯(lián)網(wǎng)思維本身就是一種不同于我們傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)思維表達方式。而其中的“迭代思維也為教育注入了新的活力?；诠こ痰牡浇虒W研究如何促進教學活動的展開？面向迭代思維的工程應該如

2、何設計，這是本文即將探討的問題。一、探秘“迭代思維關(guān)于互聯(lián)網(wǎng)計算思維，從百度創(chuàng)始人李彥宏第一次正式提出至今，人們逐漸地總結(jié)了如今包括迭代思維等幾種類型的計算思維活動在內(nèi)的四個互聯(lián)網(wǎng)核心計算思維觀點和九大計算過程思維，這也是如今各行各業(yè)都在研究和深思的一個熱點議題。2021年，新版的?普通高中信息技術(shù)課程標準修訂稿?也明確指出了信息技術(shù)學科核心素養(yǎng)之一為計算思維。什么是計算思維？這是由美國卡內(nèi)基·梅隆大學計算機科學系主任周以真于2021年提出的，是指運用計算機科學的思維方式進行問題求解、系統(tǒng)設計以及人類行為理解等一系列思維活動。迭代思維便是其中一種重要的計算思維方式。迭代，是一個循環(huán)反

3、響過程的活動，其目的是為了逐步逼近所需的目標或結(jié)果。每一次的重復就是一次“迭代，而每一次的結(jié)果將會作為下一次迭代的初值。在數(shù)學中，它是一個函數(shù)，在程序設計中，它是一種算法，在軟件開發(fā)中，它是一種常見的模型，如今，我們也開始在教學中借用它的概念并賦予其更多涵義。二、立足“工程設計怎樣的學習最為迅速？這是教育界經(jīng)久不衰的議題，工程引領(lǐng)是其中的重要方式，尤其在互聯(lián)網(wǎng)時代，這更是自主學習的一種高效方式。在中小學信息技術(shù)教學中，可以發(fā)現(xiàn)我們的課本要想完全跟上時代，那是不可能的，因為在這個充滿創(chuàng)新力的時代中，各行各業(yè)的新技術(shù)只會不斷推陳出新。學生如何在離開學校以后也能夠?qū)θ碌募夹g(shù)迅速上手？這個問題拋出后

4、，產(chǎn)品設計界的朋友回復：做一個工程就會了。事實上，做工程的過程中，我們學會的不僅僅是這個技術(shù)，更多的是工程完成過程中解決問題的思維方式。工程式學習在國外開始得較早，且已形成了較為完整的理論框架，20世紀初，杜威即倡導“做中學，正是在這樣的理論背景下，工程式學習逐漸成型。2021年，大衛(wèi)·桑德尼爾提出了“工程式學習的概念，作為一種以學生為中心的教學法引入外語教學領(lǐng)域，并逐步廣泛應用到其他各領(lǐng)域。如今，主題式工程學習又被拓展應用到STEM領(lǐng)域，通過綜合科學、技術(shù)、工程、數(shù)學來完成工程并達成學習目標，逐漸成為國內(nèi)教育者研究的熱門對象。三、面向迭代思維的工程設計策略一設計原那么所有的教學研究

5、都要基于教學活動的展開才能表達其價值。鐘啟泉老師在?三維目標論?中提出：學科知識只是學科素養(yǎng)形成的載體，學科活動才是學科素養(yǎng)形成的渠道。教學研究不付諸第一線的教學終究只是空談。為此，在小學信息技術(shù)教學上，我們思考的工程式教學，可以將信息技術(shù)教學以一個工程構(gòu)建整體化教學結(jié)構(gòu)，同時拉長學習的時間線。而“迭代那么可以讓學生的學習如軟件開發(fā)一般，從主干開始搭建整體工程，在學習過程中通過不斷細化和創(chuàng)新形成最終的作品。在這個過程中，學生的工程始終是一個成品，在任何階段都可以停止，在任何階段都可以創(chuàng)新，不同的學生可以在任何階段有著不同的成功體驗，真正實現(xiàn)個性化學習，從而達成學科核心素養(yǎng)的提升。二工程主題工程

6、主題確實定要基于課本，但不拘于課本。基于課本，是指學生的根本能力的培養(yǎng)符合教學目標的要求，不拘于課本，是指活動主題并不一定要和課本一模一樣，以工程促開展，主題確實定可以打破課本的線性結(jié)構(gòu)。學生可以通過自主學習跨單元、跨學科地進行探索性學習和合作學習。所以，這個主題應具有一定的綜合性，它可以是完成一個數(shù)字化產(chǎn)品，可以是一個stem工程，也可以是一份調(diào)查研究。如本次活動選取了兩個主題：3d設計兒童床和scratch穿越迷宮。將兩個課時的時間線壓縮到一天中，選取兩個班級，分別完成同一個主題的兩課時內(nèi)容。五年級的班級是scratch內(nèi)容，六年級的班級是3d設計內(nèi)容。scratch教學是小學五年級編程啟

7、蒙教學的重點內(nèi)容，程序設計的教學相比照較容易實現(xiàn)工程化。而迷宮主題是一個思維發(fā)散性較強的主題，便于激發(fā)學生主動思考的欲望。從學生的興趣出發(fā)，讓學生具有創(chuàng)造性地去完成工程。3D設計，屬于數(shù)字化設計類的教學，為新編教材新增內(nèi)容，三維立體的模型設計容易讓學生有成就感。選取床作為主題，貼近學生生活，將被動的創(chuàng)作轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥膭?chuàng)作。三工程目標我們工程設計的有三級，一級目標：即基于主題的形式上的目標完成一個工程，二級目標：達成根本教學三維目標，即知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀目標，三級目標：形成迭代式思維模式，提升信息技術(shù)和興素養(yǎng)。學習是每一個人的終身事業(yè)，如何讓這個事業(yè)有所成就，是我們教育的終極

8、目標。四活動方式工程化教學活動過程我們可以看成一個軟件開發(fā)的過程，采用迭代式的教學方法，工程可以在客戶需求只有一個粗略的大方向時候啟動，前期準備的時間被大大地縮短，之后根據(jù)客戶的反響在每一次迭代中細化需求，完善工程成果?；顒涌梢苑譃殚L線迭代和短線迭代。長線迭代即該工程鋪陳于多個課時中，每一個課時之間，都是一次迭代。如圖1所示：短線迭代是指在一節(jié)課中各個環(huán)節(jié)之間的迭代流程，活動過程中的知識點的迭代如圖2所示：如scratch教學案例：?迷宮探險?第一課時：1了解Scratch迷宮的根本制作方法。2利用思維導圖設計一個簡單、完整的迷宮。3自主設計迷宮。4掌握條件語句和循環(huán)語句的使用方法，學習偵測控

9、件。5在原作品上進行迭代。第二課時：1提出問題：游戲的缺乏點。2提出第一輪迭代方案并進行可行性分析。3學習變量技能后進行第二輪迭代。4屢次測試點評并進行第三、第四輪迭代。兩種迭代方式不是孤立存在的，在每次活動方式的設計上，需要關(guān)注學生一節(jié)課后工程的層次和方向，便于后續(xù)活動的設計。五工程評價。在迭代式教學中，評價不是來自教師和同學的簡單評價，而是來自“客戶，這個客戶可以是自己，可以是同學，以使用者的眼光來進行評價，不斷提出改進建議，促成工程的進化。粗看和以前的評價有些相似，但這是一種基于“用戶至上的互聯(lián)網(wǎng)思維的評價方式。評價者的思維角度從創(chuàng)造者轉(zhuǎn)向了體驗者，有利于提出更為客觀、實用、甚至更具有創(chuàng)

10、新性的建議。如3D設計教學案例：多功能兒童床選取第三局部的活動：角色扮演【教師活動：同桌進行角色扮演，前面一位同學是設計師，后面一位同學是客戶。請客戶對設計師提出合理的修改要求。隨后交換。請設計師根據(jù)客戶的合理要求進行修改添加、刪減、調(diào)整?？蛻粲腥涡薷牡臅r機。學生活動：修改完成后給設計師打分仿淘寶評分規(guī)那么。打中評及以下的要給合理理由。學生活動：評價】學生在角色扮演活動中體驗迭代的過程，不斷完善和改進作品。四、實施效果分析通過這次活動，可以看出基于工程的迭代式教學有以下優(yōu)點。一作品完成度高在這次的教學活動中，第一次根底任務要求都比較低，學生在掌握好根底理論知識和根本技能后，能進行初步的設計就

11、可以算完成了任務，學生可以根據(jù)自己的情況進行第一次的迭代。如在3D兒童床的設計中，大局部學生能在第一節(jié)課制作好床的根本形態(tài)，一個擁有床基、床腿的床，局部學生在此根底上制作了靠背、花紋等，進行了一次到兩次的迭代。第二次課為第一次課根底上的循環(huán)迭代，每一次迭代都是一次成品，而且是基于學生自己設計的迭代，所以完成度也較高。二創(chuàng)造力作品比例高由于這次活動在學生活動上更多地表達了學生為中心的思想，學生作品的創(chuàng)造力有了明顯的提高。平時經(jīng)常會出現(xiàn)的“請問老師×××怎么做變成了“我已經(jīng)完成了×××，迷宮設想中黑板上學生自主提出的六個設想，五個都被很好地完成了，不同的學生還用了不同的方法。3D設計的兒童床，由于客戶的要求不同，呈現(xiàn)了“鍛煉床“叫醒床等多種讓人耳目一新的床，在細節(jié)上也比以往社團課呈現(xiàn)的作品更加多樣化。五、結(jié)語基于工程的迭代式教學目前還是一個不成熟的教學方式，在教學改革的浪潮中，教師的探索和研究、學生的自主和創(chuàng)新都是需要繼續(xù)關(guān)注的內(nèi)容。提升教師的專業(yè)素養(yǎng)，把課堂上更多的思考和實踐交給學