例談面向計算思維的小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)策略

李豐葉 劉曉東

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》和《江蘇省義務(wù)教育信息技術(shù)課程綱要（2017年修訂）》規(guī)定計算思維是信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)之一。信息技術(shù)課程的發(fā)展方向應(yīng)從知識教育和技能教育轉(zhuǎn)向思維教育。在小學(xué)信息技術(shù)教材中，有一些課程內(nèi)容主要是以理論知識為主的，教師在教學(xué)這些課程時，受多方面因素的影響，教師過分關(guān)注知識的語言表征，常以是否記憶來考察知識的學(xué)習(xí)狀況，從而造成思維發(fā)展的缺失，課堂上學(xué)習(xí)氣氛沉悶，學(xué)生學(xué)得興味索然。

如何讓學(xué)生對枯燥的信息技術(shù)理論知識感興趣呢？如何在學(xué)習(xí)中發(fā)展學(xué)生的思維呢？王榮良教授認(rèn)為，在學(xué)習(xí)信息技術(shù)知識時，如果采用的是機(jī)械記憶方法，則思維的運(yùn)用是很少的。如果學(xué)生能理解知識，運(yùn)用舊知識，產(chǎn)生新知識，引導(dǎo)學(xué)生使用計算機(jī)學(xué)科方法思考問題，是可以培養(yǎng)學(xué)生計算思維的。建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)習(xí)者的知識不是依靠教師講解獲得的，而是通過學(xué)習(xí)者主動意義建構(gòu)獲得的。學(xué)習(xí)者在一定的教學(xué)情境下，依靠教師和其他同學(xué)的引導(dǎo)和幫助，運(yùn)用所需的學(xué)習(xí)資料，意義建構(gòu)地去理解知識，而不只是記憶知識。陳明選教授指出，要使學(xué)生真正地理解知識，應(yīng)該注重理解性主題活動的創(chuàng)設(shè)，圍繞核心概念組織一系列相關(guān)的理解性活動，使學(xué)生在活動中理解概念，在理解中提高能力。因此我們在教學(xué)信息技術(shù)知識時要為學(xué)生提供一種既有趣又有意義的實(shí)踐活動，讓他們能夠沉迷其中，通過問題引領(lǐng)讓學(xué)生在活動中理解知識，幫助學(xué)生完成知識的建構(gòu)，讓知識學(xué)習(xí)與思維發(fā)展同步進(jìn)行。下面筆者以蘇科版小學(xué)六年級信息技術(shù)教材第1課《認(rèn)識機(jī)器人》為例，來談一談如何面向計算思維來進(jìn)行信息技術(shù)學(xué)科知識教學(xué)。

真實(shí)體驗，問題啟思中領(lǐng)會概念

在《認(rèn)識機(jī)器人》一課中，認(rèn)識機(jī)器人的三個基本特征是本課的重點(diǎn)，在筆者可見的教學(xué)設(shè)計中，有的教師是直接講解機(jī)器人的特征，有的是讓學(xué)生觀看一段有關(guān)機(jī)器人的動畫片后讓學(xué)生談?wù)剻C(jī)器人的特征。據(jù)筆者課前對學(xué)生訪談了解到，學(xué)生對機(jī)器人這一類事物的認(rèn)識大多停留在動畫片中的仿人形機(jī)器人上，不知道生活中一些自動化工作的機(jī)器就是機(jī)器人，也就是說學(xué)生大腦中對機(jī)器人沒有表象的表征。因此如果直接講解“機(jī)器人特征”這一知識，對學(xué)生來說只是一串字符，學(xué)生最多只是死記硬背，不能正確理解，更別說點(diǎn)燃學(xué)生思維的火花了。

在小學(xué)階段，學(xué)生注意新鮮、感興趣的事物，對周圍世界有強(qiáng)烈的好奇心和探索欲望，喜歡操作具體形象的物體。因此筆者提供給學(xué)生形狀各異、能完成不同任務(wù)的多個樂高機(jī)器人，每組分配一爪，讓學(xué)生先去“玩”機(jī)器人，觀察機(jī)器人在完成什么任務(wù)。玩的過程就是學(xué)生真實(shí)體驗的過程，學(xué)生就能在大腦中對機(jī)器人有了表象的表征。當(dāng)然真正的理解還需要引導(dǎo)學(xué)生不斷地思考，教師要選擇恰當(dāng)?shù)臅r機(jī)向?qū)W生提出引導(dǎo)式或啟發(fā)式問題，引導(dǎo)學(xué)生積極思維，教師給予適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)撥，在語言的交流中將思維推向深處。

【認(rèn)識機(jī)器人特征環(huán)節(jié)】

各小組根據(jù)“機(jī)器人說明書”上的問題提示，共同“玩”機(jī)器人。

師：同學(xué)們，機(jī)器人好玩吧？誰來說說你的機(jī)器人會干什么呢？

生.我的機(jī)器人是一條智能的魚，人靠近它它就會游動起來。（學(xué)生邊演示邊說）

師：這個機(jī)器人它怎么會知道我們?nèi)丝拷四?？猜測一下！

生：有眼睛，有感應(yīng)。

師：我們把機(jī)器人的眼睛、感應(yīng)叫傳感器，有了它機(jī)器人就能像人一樣感知到外界環(huán)境。那它怎么一感應(yīng)人靠近就會游動呢？

生：猜一猜。

師：其實(shí)事先我們已經(jīng)給機(jī)器人的大腦輸入了一個程序，告訴它當(dāng)感應(yīng)到有人時就游動。所以它像個有大腦的人一樣會判斷;并能根據(jù)事先編制的程序完成游動這個動作。

師：它的身體像什么？

生：像條魚。

師：它的身體由許多部件組成，是—個仿魚形機(jī)器人，具有一定的結(jié)構(gòu)形態(tài)。哪一組再來介紹一下你們組的機(jī)器人呢？

另一組學(xué)生上來介紹自己的機(jī)器人，教師通過問題繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生思考并逐步揭示機(jī)器人三個特征。

師：同學(xué)們，看了這些機(jī)器人，你覺得機(jī)器人一定要像人一樣嗎？

生：不一定。

師：是的，機(jī)器人的形狀不一定要像人，但它一定像人一樣有大腦，能按照事先編制的程序工作。這是機(jī)器人與普通機(jī)器最主要的區(qū)別。除此之外，機(jī)器人還具有一定的結(jié)構(gòu)形狀，能完成一定的動作，這是機(jī)器人的三個基本特征。

虛實(shí)結(jié)合，問題導(dǎo)學(xué)中建構(gòu)認(rèn)知

在教學(xué)中教師要站在學(xué)生的角度，了解他們的認(rèn)知發(fā)展水平和已有的經(jīng)驗，思考他們?nèi)绾潍@得體驗，獲得怎樣的體驗才是有意義的。除了實(shí)物體驗外，教師還要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容給予學(xué)生視頻、圖片、多媒體學(xué)件等多樣化的體驗。學(xué)習(xí)體驗是促使學(xué)生保持繼續(xù)探索的原動力，有了良好體驗才能繼續(xù)前進(jìn)。在獲得有意義的體驗之后，教師要借助問題導(dǎo)學(xué)，將各個教學(xué)活動的環(huán)節(jié)有機(jī)地串聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)由易到難逐步遞進(jìn)的過程。教師要引導(dǎo)學(xué)生反思自己原有的知識經(jīng)驗，把新知識和有關(guān)舊知識聯(lián)系起來，通過思維加工，重新組織和建構(gòu)知識體系，提高學(xué)生的抽象、概括思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。

在《認(rèn)識機(jī)器人》一課中，在教學(xué)機(jī)器人的分類時，課前了解到學(xué)生對民用機(jī)器人有一些應(yīng)用體驗，學(xué)生在生活中用過或者見到過一些相關(guān)的機(jī)器人，因此這一內(nèi)容是通過師生對話和生生對話來激活學(xué)生的應(yīng)用感受。對另外三類機(jī)器人學(xué)生一般沒有直接體驗，因此筆者提供給學(xué)生自制的多媒體學(xué)件，讓學(xué)生自己先去學(xué)習(xí)、體驗各類機(jī)器人，再引導(dǎo)學(xué)生交流概括。機(jī)器人的概念對于學(xué)生和大部分教師來說可能都比較陌生，在學(xué)生通過實(shí)物和學(xué)件體驗了各類機(jī)器人后，教師引導(dǎo)學(xué)生用自己的話來談?wù)剬C(jī)器人的感受和感悟，打開學(xué)生的思維，幫助學(xué)生建構(gòu)認(rèn)知。

【認(rèn)識機(jī)器人分類和概念環(huán)節(jié)】

師：同學(xué)們，我們現(xiàn)在所見的這些是專門供我們學(xué)習(xí)的機(jī)器人，我們把它們稱為學(xué)生機(jī)器人。除此之外，在生活中你還見過哪些機(jī)器人呢？

教師根據(jù)學(xué)生回答隨機(jī)出示掃地機(jī)器人、跳舞機(jī)器人、炒菜機(jī)器人等視頻。

師：看來機(jī)器人已走進(jìn)普通家庭，成為我們生活中的好伙伴。這些機(jī)器人是幫助人們完成服務(wù)工作的，它們都是民用機(jī)器人。

同學(xué)們，生活中的機(jī)器人可不僅僅是我們所見的這些哦，還想看看其他機(jī)器^嗎？

學(xué)生打開“機(jī)器人世界”學(xué)件瀏覽其他各類機(jī)器人。

師：同學(xué)們，你最感興趣的是哪種機(jī)器人呢？

師生交流.小結(jié)其他各類機(jī)器人。

師：同學(xué)們，看了這些機(jī)器人，你覺得機(jī)器人是什么？能用自己的話來說一說嗎？

教師揭示機(jī)器人定義。

實(shí)驗探究，合作交流中深度理解

“知識的教也是需要經(jīng)由學(xué)生自我的理解、體悟和摸索?！比绻鄙倭藢W(xué)生的理解、體悟和摸索，只有外部的灌輸和被動接受，學(xué)生以這種方式所獲得的知識并不是真正的知識。在學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)知識時，我們可以采用以探究學(xué)習(xí)為主的滲透計算思維的教學(xué)方法，在教學(xué)過程中將計算思維的思維與方法貫穿于教學(xué)過程，潛移默化開展教學(xué)，這是一種隱式的計算思維教育方式。教師首先創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，提出探究性問題，以此調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)其學(xué)習(xí)動機(jī)。然后讓學(xué)生自己通過閱讀、觀察、實(shí)驗、思考、議論等途徑去合作探究，讓學(xué)生動手又動腦，在操作中進(jìn)入解決問題的思考狀態(tài)。在這一環(huán)節(jié)中，教師要提供多種支架，以支撐學(xué)生的深度理解。對于學(xué)生自己摸索耗時較多的知識點(diǎn)，教師要做適當(dāng)?shù)闹v解。對于難點(diǎn)部分，有些學(xué)生—下子掌握不了，教師可以提供學(xué)件等供學(xué)生反復(fù)觀看學(xué)習(xí)。對于自主探究有困難的學(xué)生，教師要鼓勵組內(nèi)同伴互相幫助，讓所有學(xué)生親身經(jīng)歷與體驗知識的發(fā)生、發(fā)展過程，更好地理解知識的本質(zhì)，掌握學(xué)習(xí)的方法和途徑。

在《認(rèn)識機(jī)器人》一課中，機(jī)器人的組成是教學(xué)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。教學(xué)這一部分時，筆者選擇了將形狀統(tǒng)一、結(jié)構(gòu)分明的探索者機(jī)器人作為主要教學(xué)載體，并根據(jù)探索者機(jī)器人自編了學(xué)習(xí)材料，讓學(xué)生通過自學(xué)材料、小組討論先找一找機(jī)器人各個組成部分，在了解各部分作用時也不是簡單地直接告知。比如傳感器的學(xué)習(xí)，先讓學(xué)生認(rèn)一認(rèn)形狀，猜一猜作用，動一動操作實(shí)驗，說一說作用，與人的功能比一比等，通過這一系列的思維認(rèn)知活動，促進(jìn)學(xué)生對知識和概念的深度理解。

【認(rèn)識機(jī)器人傳感器環(huán)節(jié)】

師：同學(xué)們找到了哪幾種傳感器呢？

生.我找到了聲音傳感器和超聲波傳感器。

師：觀察—下聲音傳感器的外形有什么特點(diǎn)？

生：我看到它頭上有個小小的、圓圓的零件，有點(diǎn)像我們用的小話筒。

師：同學(xué)們猜猜聲音傳感器有什么用呢？

生：可能能感受到我們聲音的大小。

師：我們來試試看！為了避免相互干擾，我們用吹氣的方式來代替聲音，你試著對它吹吹氣看，你發(fā)現(xiàn)了什么？

小細(xì)合作動手實(shí)驗探究。

生：我們發(fā)現(xiàn)對著聲音傳感器吹氣后'機(jī)器人的風(fēng)扇就轉(zhuǎn)動起來了。

師：就是說我們的機(jī)器人通過聲音傳感器聽到了聲音，把這個信息傳給了控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)就指揮風(fēng)扇轉(zhuǎn)啦。這個聲音傳感器就像是人的什么呢？

生：像是人的耳朵。

用同樣的方式繼續(xù)學(xué)習(xí)超聲波傳感器。

師：這兩個傳感器就像讓機(jī)器人長了眼睛和耳朵，那機(jī)器人是不是只有這兩個傳感器呢？

看！這些都是傳感器哦，（展示各種傳感器圖片）每多一樣，機(jī)器人就多—種感覺器官。通過它們機(jī)器人就能檢測到光線、溫度、濕度，甚至是人感受不到的各種信號，在以后的學(xué)習(xí)中我們會慢熳地認(rèn)識它們。

遷移應(yīng)用，問題延伸中發(fā)展思維

在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)拓展與延伸，可以根據(jù)本課內(nèi)容和結(jié)合后續(xù)的學(xué)習(xí)，設(shè)計拓展性的問題，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識，提升質(zhì)疑、釋疑的能力，以此持續(xù)激發(fā)學(xué)生探究的興趣，實(shí)現(xiàn)知識的遷移應(yīng)用，推動學(xué)生的思維發(fā)展。教師可以展示一個能引起學(xué)生驚訝的事件或現(xiàn)象來激活學(xué)生的思維，由學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題或教師提出問題，并鼓勵教師與學(xué)生以及學(xué)生與學(xué)生之間進(jìn)行討論和交流。通常這些問題并沒有固定的答案，因此教師的評價不能簡單地說好或者不好，而是要引導(dǎo)學(xué)生圍繞問題展開討論，通過分享交流來達(dá)到思維的深入。

例如《認(rèn)識機(jī)器人》一課，在最后的拓展延伸環(huán)節(jié)，筆者讓學(xué)生再次“玩”機(jī)器人，體會相同外形的機(jī)器人完成的任務(wù)卻可以不同，從而讓學(xué)生了解機(jī)器人除了需要有“身體”，還需要給它注入“思想”，理解機(jī)器人是通過程序控制來完成指定任務(wù)的。同時用“還想做一個怎樣的機(jī)器人為我們生活服務(wù)呢？”這樣的問題進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的想象，實(shí)現(xiàn)知識的拓展和遷移。

【課堂延伸環(huán)節(jié)】

師：同學(xué)們，我們的機(jī)器人擁有了結(jié)實(shí)的身體，還具備了一些本領(lǐng)，是不是只能有這幾種本領(lǐng)呢？看，老師這兒存一個跟你們一樣外形的機(jī)器人，它會干什么呢？

一組學(xué)生來“玩”機(jī)器人。

師：是的，老師的這個機(jī)器人是輛聲控車，它會躲避障礙自動行駛哦。如果我們給機(jī)器人注入新的思想，也就是編制程序，它們就會具有不同的本領(lǐng)。同學(xué)們還想做一個怎樣的機(jī)器人為我們服務(wù)呢？

生：我想讓機(jī)器人邊行走邊感應(yīng)有沒有碰到人，如果碰到就自動打開風(fēng)扇。

師：你的主意很妙，這樣就是一個自動行走的風(fēng)扇機(jī)器人了。

生：我想設(shè)計一個機(jī)器人，感應(yīng)到我靠近時，它會唱歌。

師：我們先給機(jī)器人連上蜂鳴器，再編制程序，然后就可以實(shí)現(xiàn)了。

老師期待著在以后的學(xué)習(xí)中，你們的這些精彩想法都能一一實(shí)現(xiàn)！

在《認(rèn)識機(jī)器人》這節(jié)課中，筆者讓學(xué)生四次“玩”機(jī)器人，玩是為了激發(fā)學(xué)生的興趣，玩是為了給學(xué)生真實(shí)體驗的機(jī)會，玩是為了讓學(xué)生去實(shí)驗和探究，玩是為了更好地發(fā)展學(xué)生的思維，使其自主地建構(gòu)知識，學(xué)會用知識來解決問題，從而真正讓學(xué)生在“玩”中學(xué)。計算機(jī)學(xué)科知識是計算思維的基礎(chǔ)，計算思維的培養(yǎng)需要在計算機(jī)學(xué)科知識與技能學(xué)習(xí)過程中實(shí)現(xiàn)。只有開展面向思維的學(xué)習(xí)，才能實(shí)現(xiàn)知識應(yīng)用的靈活性、拓展性和創(chuàng)新性，才能更好地讓學(xué)生在信息社會中生存、創(chuàng)新和發(fā)展。