以任務驅動策略有效培養(yǎng)學生計算思維能力

孫會

自2006年周以真教授提出計算思維這一概念后，如何培養(yǎng)學生的計算思維就成為國內外計算機學科領域的熱門問題。隨后，美國、英國相繼提出了把計算思維能力作為重要的培養(yǎng)方向，2017年我國也將計算思維的培養(yǎng)納入了普通高中信息技術課程標準。由此可見，計算思維已成為當今社會人才的必備素養(yǎng)之一。在小學信息技術scratch軟件的編程實踐教學中，筆者發(fā)現(xiàn)采用任務驅動策略教學能夠有效地促進計算思維能力的培養(yǎng)。

一、計算思維與任務驅動學習策略

1.計算思維

計算思維是信息化社會人才所必備的核心素養(yǎng)之一。從育人的角度來看，計算思維是指能夠采用計算機領域的學科方法界定問題、抽象特征、建立結構模型、合理組織數(shù)據;通過判斷、分析與綜合各種信息資源，運用合理的算法形成解決問題的方案;總結利用計算機解決問題的過程與方法，并遷移到與之相關的其他問題中。計算思維的五個要素分別是算法思維、評估、分解、抽象與概括。

2.任務驅動策略

任務驅動策略是指在問題動機的驅動下，以教師引導為基礎，學生緊緊圍繞學習任務開展學習活動，通過對學習資源的應用，積極主動地探索解決問題的方法，并在既定的時間內完成任務的一種學習實踐活動。任務驅動策略的教學過程包含四個基本環(huán)節(jié)：創(chuàng)設情境、確定問題、自主與協(xié)作學習、效果評價。

3.任務驅動策略有效促進計算思維能力的培養(yǎng)

任務驅動策略教學中，教師是主導，學生是主體，任務是中心點。在以計算思維能力為培養(yǎng)目標的教學過程中，教師在設計問題、引導學生解決問題以及學習評價中滲透計算思維的五大要素，在有趣、輕松的情境中，激發(fā)學生的內驅力，提高學生思維的活躍程度，自主展開學習活動;在基于任務驅動策略的學習過程中，潛移默化地培養(yǎng)學生的計算思維能力。

二、基于任務驅動學習策略來培養(yǎng)計算思維的課堂實踐

采用何種學習策略能有效培養(yǎng)學生的計算思維，經對比發(fā)現(xiàn)，任務驅動學習策略能夠激發(fā)學生在學習上的主觀能動性，提高學生課堂參與度，從而有效的促進計算思維的培養(yǎng)。下面筆者以《滴落的水滴》的教學設計為例進行說明?！兜温涞乃巍肥侵行WSTEMAM教育系列教材中的主題活動《接水游戲》的第二課時內容，以五年級三個班作為研究對象，通過四個學習活動來完成教學。

1.創(chuàng)設情境，分析案例

首先，學生玩一玩“接水游戲”，通過游戲創(chuàng)設愉悅的學習氛圍，激發(fā)學生的學習興趣;接著，讓學生帶著問題再玩一次游戲，問題為：背景、角色（開始按鈕、藍水滴、黑水滴）在游戲過程中有哪些動作？教師引導學生面向對象來分析問題，將一個復雜的問題分解成一個一個簡單的小問題，從而得出任務圖，如圖1所示。

在任務圖的形成過程中，教師引導學生將具象問題進行抽象化，讓學生積極進行思維活動。通過任務圖的展示，讓學生理清思路，明確問題，同時也有利于學生將實際問題向程序語言轉換。

2.小組討論，確定關鍵指令

案例分析后，學生已完成了分解復雜問題的任務，進一步需要讓學生將問題與scratch編程指令之間建立聯(lián)系，實現(xiàn)從描述語言向程序語言轉換。這個環(huán)節(jié)中，學生通過小組討論，初步探討出與問題相關的程序指令，經教師引導，學生反復思考，完善關鍵指令表格，最終得到表1關鍵指令表。

在這個環(huán)節(jié)中，學生通過合作探究完成任務，巧妙的將學生的已有知識與當前問題建立聯(lián)系;同時，教師引導學生大膽猜想現(xiàn)有水平解決不了的問題可能會用到哪些指令，提升學生思維活躍度，進行思維發(fā)散。在這個過程中，構建并完善學生的知識體系。

3.難點突破，創(chuàng)作游戲

對學生來說，解決問題的難點在于：藍水滴和黑水滴隨機從上往下滴落如何實現(xiàn)。針對這一問題，教師給與學生分析表格來幫助學生理解（如表2所示）。表2中將水滴的運動過程分解為三個狀態(tài)：出現(xiàn)時、下落過程中和落到底部時，讓學生思考在這三個狀態(tài)中，水滴的坐標發(fā)生了哪些變化。以此來幫助學生理清水滴下落與坐標之間的關系，成功的將水滴運動轉換成了坐標變化方式表達。

分析完解決問題的難點后，教師引導學生將水滴下落的過程進行抽象模型提取，并通過流程圖的形式呈現(xiàn)出解決問題的過程（如圖2），流程圖的展示讓學生的思路變得更加清晰，為向程序轉換提供了很大的幫助。接下來，由學生根據對程序的分析，自主完成scratch程序編寫。

4.互動評價，分享作品

完成作品后，首先實現(xiàn)組內互評，指出同組同學作品的優(yōu)缺點，并選出最優(yōu)秀的作品，再讓學生根據同組同學作品的優(yōu)點對自己的作品作適當?shù)恼{整與修改，優(yōu)化程序;接著進行優(yōu)秀作品分享交流，請展示的同學邊展示邊說一說自己的制作過程中值得和大家一起分享的經驗;最后，教師與學生共同總結本節(jié)課的學習收獲。

三、基于計算思維能力培養(yǎng)的教學反思

本節(jié)課將計算思維的五大要素有效的融合在學習活動中，在任務驅動策略的各個環(huán)節(jié)中有效滲透對計算思維能力的培養(yǎng)目標。下面筆者從計算思維的五大要素為切入點進行本節(jié)課的教學反思：

1.算法思維的形成

本節(jié)課的算法思維體現(xiàn)在解決“水滴下落程序實現(xiàn)”問題的方式方法中，從分析水滴下落的狀態(tài)，到形成流程圖，最后實現(xiàn)程序編寫，學生通過這個過程將解決問題的方法提煉成算法程序，以實現(xiàn)將問題交給計算機來解決的目的。

2.分解方法的應用

以玩一玩“接水游戲”導入激發(fā)學生的學習興趣，有針對性的對本節(jié)課涉及到的角色進行分析，將復雜的運動過程分解成一個一個小問題，從而讓學生明白，當遇到復雜任務時，同樣可以利用分解方法將任務分解成一個個小任務，最后逐個突破，以此來解決問題。

3.抽象與概括能力的培養(yǎng)

在解決“實現(xiàn)水滴下落的程序”這個問題中，學生從水滴下落這個運動，抽象出動作與坐標軸之間的關系;并讓學生以流程圖的形式對水滴下落程序進行梳理，提高學生處理抽象模型的概括能力。

4.評估能力的培養(yǎng)

以學生互評、分享作品為例說明，在這個環(huán)節(jié)中，學生通過與他人作品的對比、評價，借鑒他人作品中的優(yōu)點，對自己程序進行完善與優(yōu)化。

四、基于計算思維培養(yǎng)的任務驅動策略建議

通過課堂觀察和課后反思，筆者認為在小學信息技術scratch編程教學中，通過任務驅動策略能夠有效提高學生計算思維能力的培養(yǎng)，基于計算思維培養(yǎng)有效利用任務驅動策略給出以下建議：

1.依據學生特點，創(chuàng)設有效的問題情境

一個有效的問題情境，能夠打開學生的思維窗口。小學高年級學生的思維特點是經驗型抽象邏輯思維開始占優(yōu)勢，在選擇合適的問題情境時，不僅要考慮學生已有的知識基礎，使新知與舊知產生聯(lián)系，還要特別關注選擇的情境是否符合學生的思維特點。

2.以任務為主線，教師為主導，學生為主體

任務驅動策略的關鍵是任務的設計，好的任務設計能夠調動整個課堂的氣氛，調動學生的自主能動性。從學生的生活經驗出發(fā)，選擇與生活緊密聯(lián)系的任務，這樣的任務更加能夠激發(fā)學生的學習興趣。在感興趣的基礎上，學生就會主動去探究，自主去思考完成任務的方式方法，使思維處于活躍狀態(tài)，在不斷思考與實踐中培養(yǎng)學生的計算思維能力。

3.放慢腳步，在潛移默化中改變學生

計算思維能力的培養(yǎng)不是一蹴而就的，教師可以針對計算思維的五大要素，設計針對某一要素的具體任務，逐步來提高學生的計算思維能力。在不斷地思維訓練中，日積月累，讓學生的思維達到從量變到質變的飛躍，最終學將養(yǎng)成用計算思維方式來解決問題的習慣。

（本文為江蘇省中小學教學研究2017年度十二期立項課題《基于計算思維培養(yǎng)的信息技術小初銜接微課程的開發(fā)及應用》（2017JK12-081）的階段研究成果。）

（常州市荊川小學（市教科院附?。?/p>