小學(xué)信息技術(shù)課程培養(yǎng)計(jì)算思維的教學(xué)策略初探

馮偉文

【摘要】? 信息社會(huì)時(shí)代對(duì)計(jì)算思維的培養(yǎng)顯得十分迫切，在中小學(xué)階段開(kāi)展計(jì)算思維教育應(yīng)得到足夠的重視。作為掌控課堂教學(xué)的一線教師應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，緊跟時(shí)代的要求，率先思考如何將計(jì)算思維融入具體教學(xué)中，在教學(xué)實(shí)踐中落實(shí)計(jì)算思維教育。

【關(guān)鍵詞】? 小學(xué) 信息技術(shù)課程 教學(xué)策略

【中圖分類號(hào)】? G623.58? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】? A ? ? 【文章編號(hào)】? 1992-7711（2019）04-260-02

一、計(jì)算思維概念與本質(zhì)

1.計(jì)算思維概念

計(jì)算思維內(nèi)涵豐富，國(guó)內(nèi)外許多研究者從不同的角度對(duì)其作了理解或定義，國(guó)外接受較廣泛的有周以真定義、ISTE（國(guó)際教育技術(shù)協(xié)會(huì)）和CSTA（計(jì)算機(jī)科學(xué)教師協(xié)會(huì)）提出的操作性定義等。

2017年新課程標(biāo)準(zhǔn)將計(jì)算思維具體描述為“采用計(jì)算機(jī)方式界定問(wèn)題，運(yùn)用合理的算法形成解決問(wèn)題的方案，并遷移到與之相關(guān)的其他問(wèn)題解決中”。在新課程標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下，小學(xué)信息技術(shù)課程將重整教學(xué)模塊與內(nèi)容，系統(tǒng)地將四大核心素養(yǎng)要求體現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)活動(dòng)中，用以落實(shí)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

2.計(jì)算思維本質(zhì)

計(jì)算思維與實(shí)證思維、邏輯思維并稱三大科學(xué)思維，計(jì)算思維的目的就是問(wèn)題求解，本質(zhì)是抽象和自動(dòng)化。計(jì)算思維鼓勵(lì)人們“像計(jì)算機(jī)科學(xué)家那樣去思維”，善于通過(guò)約簡(jiǎn)、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方式，把一個(gè)看起來(lái)復(fù)雜的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)個(gè)容易解決的小問(wèn)題，借助計(jì)算機(jī)來(lái)自動(dòng)解決。計(jì)算思維包括抽象、分解、約簡(jiǎn)、建模、轉(zhuǎn)化、遞歸、仿真、并行、啟發(fā)式推理等等一系列方法，核心是問(wèn)題求解的方法與思路，涵蓋了分解思維、邏輯思維、抽象思維、算法思維、概括思維、模塊化思維、評(píng)估思維等特點(diǎn)與方法，內(nèi)涵豐富。

二、小學(xué)生計(jì)算思維教育的重要性

信息時(shí)代里新科技日新月異，社會(huì)各領(lǐng)域?qū)θ瞬诺囊笾饾u增多增高。在這種時(shí)代背景下，“計(jì)算思維與創(chuàng)新實(shí)踐能力”顯得非常重要，應(yīng)該成為人才培養(yǎng)的核心目標(biāo)。教育迫切需要更新教育理念，重構(gòu)教育內(nèi)容，改革教學(xué)方法，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，提高學(xué)生用高效的思維思考與解決問(wèn)題的能力，以適應(yīng)未來(lái)社會(huì)的要求。

計(jì)算思維是創(chuàng)新思維的基石，是創(chuàng)新型人才的基本素質(zhì)之一，具備計(jì)算思維的人，能靈活運(yùn)用邏輯推理與系統(tǒng)分析等方法分析問(wèn)題，懂得分解復(fù)雜問(wèn)題，善于利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成繁瑣的任務(wù)，高效解決問(wèn)題，也更具有創(chuàng)新意識(shí)。因此，培養(yǎng)計(jì)算思維能力，是提升創(chuàng)新能力的有效途徑，是現(xiàn)代教育的重要任務(wù)。

三、當(dāng)前中小學(xué)計(jì)算思維教育狀況及存在問(wèn)題

1.缺少專門培養(yǎng)計(jì)算思維的相關(guān)課程

計(jì)算思維的培養(yǎng)雖然可以浸透到數(shù)學(xué)、科學(xué)等多個(gè)學(xué)科教學(xué)中，但核心陣地主要在信息技術(shù)課程教學(xué)。在我國(guó)高等教育階段，目前都還鮮少專門開(kāi)設(shè)計(jì)算思維學(xué)科，主流做法主要是在大學(xué)的計(jì)算機(jī)課程中或通過(guò)信息技術(shù)課程培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維。

2.信息技術(shù)課程培養(yǎng)計(jì)算思維效果欠佳

在中小學(xué)階段，目前我國(guó)中小學(xué)信息技術(shù)課程已全面普及，課程的實(shí)施也日漸完善，但在我國(guó)目前的教育體系下，要在學(xué)生的日常課程中培養(yǎng)計(jì)算思維并非易事。一來(lái)學(xué)生課業(yè)重，學(xué)習(xí)壓力大，學(xué)習(xí)評(píng)測(cè)過(guò)于偏重知識(shí)，導(dǎo)致了對(duì)能力培養(yǎng)的忽略;二是信息技術(shù)課程在中小學(xué)不夠重視，教學(xué)教法上容易偏向知識(shí)與操作技能的學(xué)習(xí)，使得計(jì)算思維的培養(yǎng)效果并不理想;其三，目前我國(guó)計(jì)算思維研究主要集中在高校階段，在中小學(xué)階段如何根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平開(kāi)展計(jì)算思維培養(yǎng)，還沒(méi)有較為系統(tǒng)的教學(xué)體系和教學(xué)模式。

3.中小學(xué)計(jì)算思維能力要求定位不明確

目前中小學(xué)教育中計(jì)算思維教育還未引起足夠重視，也沒(méi)有完整的體系結(jié)構(gòu)指導(dǎo)教學(xué)如何培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維。

計(jì)算思維能力比信息素養(yǎng)能力的能力層次要求更高。信息素養(yǎng)測(cè)重于使用工具處理信息的能力，而計(jì)算思維是問(wèn)題解決的能力，核心在問(wèn)題求解的方法與思路。王榮良認(rèn)為，在基礎(chǔ)教育中，掌握計(jì)算思維比學(xué)會(huì)操作計(jì)算機(jī)更為重要，信息技術(shù)以信息自動(dòng)處理為主要功能，其核心思想正是計(jì)算思維。而我國(guó)信息技術(shù)課程的目標(biāo)只強(qiáng)調(diào)了信息素養(yǎng)的培養(yǎng)，對(duì)計(jì)算思維能力培養(yǎng)的目標(biāo)定位還不夠高。因此，信息技術(shù)也有必要根據(jù)時(shí)代的新特點(diǎn)與新要求，及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的課程改革，清晰定位學(xué)科課程目標(biāo)，提升到以培養(yǎng)學(xué)生的“計(jì)算思維”能力為核心，而不能只停留在知識(shí)與技能和信息素養(yǎng)的培養(yǎng)。

四、信息技術(shù)課程培養(yǎng)計(jì)算思維的教學(xué)策略

1.挖掘課程中的計(jì)算思維要素是培養(yǎng)計(jì)算思維的核心

計(jì)算思維內(nèi)涵豐富，通過(guò)特定的課程教學(xué)也不大可能全面提高學(xué)生所有的計(jì)算思維能力，應(yīng)將課程的主要內(nèi)容與計(jì)算思維相關(guān)聯(lián)，挖掘其中的計(jì)算思維要素，包括支持計(jì)算思維培養(yǎng)的知識(shí)與技能，體現(xiàn)計(jì)算思維應(yīng)用的過(guò)程與方法以及反映出計(jì)算思維的價(jià)值觀等。

例如在具體的信息技術(shù)教學(xué)中，讓學(xué)生探究信息技術(shù)處理信息的過(guò)程可以幫助學(xué)生體驗(yàn)到計(jì)算思維的核心思想;讓學(xué)生通過(guò)簡(jiǎn)單的項(xiàng)目設(shè)計(jì)與編程學(xué)生，可以鍛煉學(xué)生的抽象、分解能力和算法思維，為學(xué)生提供很好的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的全方位體驗(yàn)，體現(xiàn)計(jì)算思維的靈活應(yīng)用;讓學(xué)生設(shè)計(jì)并制作特定的作品來(lái)體驗(yàn)和領(lǐng)悟計(jì)算思維的實(shí)踐應(yīng)用，達(dá)用學(xué)以致用等。

2.設(shè)計(jì)有效的教學(xué)策略是提升計(jì)算思維能力的關(guān)鍵

計(jì)算思維能力培養(yǎng)需要一個(gè)反復(fù)訓(xùn)練不斷向上積累的過(guò)程。有效的教學(xué)策略應(yīng)該支持學(xué)生自主地建構(gòu)知識(shí)，多角度地分析問(wèn)題，尋找最佳的解決問(wèn)題的方法。教學(xué)策略的選擇不僅要符合計(jì)算思維訓(xùn)練的規(guī)律，還要結(jié)合課程教學(xué)的特點(diǎn)，才可能在課程教學(xué)中有效地開(kāi)展計(jì)算思維培養(yǎng)。

目前培養(yǎng)計(jì)算思維的主要教學(xué)模式有以下幾種：?jiǎn)栴}引導(dǎo)式教學(xué)模式、任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式、探究式教學(xué)模式、網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)模式以及混合式學(xué)習(xí)模式等。

筆者在教學(xué)實(shí)踐中基于研學(xué)后教理念設(shè)計(jì)了任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)策略，實(shí)踐效果良好，證明了此教學(xué)策略較能契合信息技術(shù)課程的教學(xué)，有利于計(jì)算思維的培養(yǎng)。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)策略強(qiáng)調(diào)以培養(yǎng)計(jì)算思維為目的設(shè)計(jì)任務(wù)，教師為學(xué)生提供開(kāi)展學(xué)習(xí)與合作探究的活動(dòng)流程與任務(wù)指引，幫助學(xué)生在計(jì)算思維指導(dǎo)下進(jìn)行任務(wù)探究和完成任務(wù)，體現(xiàn)計(jì)算思維反復(fù)鍛煉與修正的過(guò)程，符合循環(huán)向上循序漸進(jìn)進(jìn)行計(jì)算思維培養(yǎng)的規(guī)律。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)策略有效支持了教師的教與學(xué)生的學(xué)，保障了教學(xué)效果，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維起到了關(guān)鍵的作用。

3.科學(xué)安排課程內(nèi)容是培養(yǎng)計(jì)算思維的有力保障

計(jì)算思維培養(yǎng)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，難以一蹴而就。因此信息技術(shù)教學(xué)內(nèi)容安排也要從總體框架上合理設(shè)計(jì)，課程內(nèi)容設(shè)計(jì)要完整，遵循計(jì)算思維發(fā)展的特點(diǎn)，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從理論到實(shí)踐，螺旋向上。從內(nèi)容細(xì)節(jié)上，課程內(nèi)容呈現(xiàn)要融入計(jì)算思維，滲透相關(guān)的計(jì)算思維概念、觀念或計(jì)算思維方法。

例如，教學(xué)《程序設(shè)計(jì)初步》，在內(nèi)容安排上可以以知識(shí)要點(diǎn)來(lái)劃分課時(shí)，在教學(xué)三種程序的基本結(jié)構(gòu)時(shí)，結(jié)合學(xué)生生活實(shí)際設(shè)計(jì)一些編程入門的探究任務(wù)，從易到難編排探究活動(dòng)，才較符合學(xué)生認(rèn)知水平，有利于學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)。又如在教學(xué)《虛擬機(jī)器人》，可以將智能校車課程內(nèi)容分層次地通過(guò)多種形式呈現(xiàn)，圖文并茂，配備相應(yīng)的參考程序與微課資源，在資源上結(jié)合平臺(tái)3D效果、詳細(xì)的研學(xué)指引與簡(jiǎn)短的微課視頻，增強(qiáng)和保持了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，幫助學(xué)生沉浸其中，體驗(yàn)設(shè)計(jì)、編程與仿真的全過(guò)程，享受任務(wù)成功的喜悅，從真實(shí)實(shí)踐中體驗(yàn)了運(yùn)用計(jì)算思維解決問(wèn)題的過(guò)程，有效的培養(yǎng)了計(jì)算思維能力。

4.設(shè)計(jì)與課程內(nèi)容相匹配的教學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是衡量計(jì)算思維培養(yǎng)有效性的杠桿

目前關(guān)于計(jì)算思維教育的有效性還沒(méi)有統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，如何衡量課程與教學(xué)對(duì)計(jì)算思維培養(yǎng)有效，需要制定相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。計(jì)算思維的評(píng)價(jià)難以用具體的數(shù)值來(lái)衡量，這就需要結(jié)合課程中的計(jì)算思維要素來(lái)考察教學(xué)前后的變化情況，以此為依據(jù)來(lái)判斷計(jì)算思維培養(yǎng)的效果。因此，有必要根據(jù)學(xué)科教學(xué)知識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)與之匹配的計(jì)算思維評(píng)價(jià)工具。

[ 參? 考? 文? 獻(xiàn) ]

[1]王榮良.計(jì)算思維對(duì)中小學(xué)信息技術(shù)課程的影響初探[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2012，（27）：56-57.

[2]劉君亮.基于計(jì)算思維的混合式學(xué)習(xí)模型研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2014.