計(jì)算思維在小學(xué)編程創(chuàng)想中的滲透

黃正芳

【摘要】計(jì)算思維是信息技術(shù)課程的核心內(nèi)容之一。通過(guò)在信息技術(shù)編程課中培養(yǎng)計(jì)算思維，學(xué)生可以把事物特征、結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)利用信息技術(shù)的手段呈現(xiàn)出來(lái)。我們可以利用計(jì)算思維，對(duì)各類(lèi)資源進(jìn)行分析和總結(jié)，從而形成合理的解決問(wèn)題的方案，并且可以套用到與之類(lèi)似的問(wèn)題中去。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)的興起，計(jì)算思維的培養(yǎng)在各地如雨后春筍般流行起來(lái)。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)編程 計(jì)算思維 思維導(dǎo)圖

一、對(duì)計(jì)算思維的認(rèn)知與理解

研究人員通過(guò)多角度對(duì)計(jì)算思維進(jìn)行闡述，比如，圍繞“什么是計(jì)算思維”“怎么樣發(fā)展計(jì)算思維”等問(wèn)題進(jìn)行深入研究。對(duì)于計(jì)算思維的培養(yǎng)，教師應(yīng)把重點(diǎn)放在培養(yǎng)學(xué)生的想象能力和科學(xué)文化知識(shí)上，并注重操作與實(shí)踐。對(duì)部分比較難理解的概念，我們可以通過(guò)計(jì)算思維把概念具體化。雖然有些實(shí)踐活動(dòng)用于思維過(guò)程的操作定義，但知識(shí)學(xué)習(xí)的焦點(diǎn)集中在計(jì)算科學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)上。而思維培養(yǎng)的觀點(diǎn)則集中在計(jì)算思維上，專(zhuān)注于解決問(wèn)題，如抽象、表達(dá)等。計(jì)算思維訓(xùn)練的核心工作實(shí)際上是思維能力的建立和培養(yǎng)。如何有效地發(fā)展計(jì)算思維能力，觀察和量化計(jì)算思維能力的發(fā)展成果，是未來(lái)教育中的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

二、計(jì)算思維在小學(xué)編程教學(xué)中的應(yīng)用

編程是指以代碼的形式實(shí)現(xiàn)解決問(wèn)題的方式，計(jì)算機(jī)代碼通過(guò)自定義的邏輯形成一種編程語(yǔ)言，幫助人們理解和運(yùn)用。通過(guò)程序的理解，我們可以更好地幫助學(xué)生發(fā)展計(jì)算思維，同時(shí)考慮到小學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，一般小學(xué)階段采用可視化模塊的軟件實(shí)現(xiàn)程序的編輯。通過(guò)對(duì)計(jì)算思維的教學(xué)實(shí)踐與研究，筆者總結(jié)出以下經(jīng)驗(yàn)：

1.創(chuàng)設(shè)情境，將抽象變具體

教學(xué)要關(guān)注學(xué)習(xí)與生活的聯(lián)系。生活是一個(gè)學(xué)習(xí)的大教室，對(duì)于教師來(lái)說(shuō)，它包含了豐富而鮮活的課程資源。如果教學(xué)遠(yuǎn)離生活，則意味著學(xué)生將失去學(xué)習(xí)的另一半。陶行知先生說(shuō)：“與生活分離的教育是鳥(niǎo)籠的教育。”學(xué)生喜歡生動(dòng)活潑的生活世界，因?yàn)樵谶@個(gè)世界上，學(xué)生可以體驗(yàn)生活的意義和樂(lè)趣，并學(xué)習(xí)很多課堂上無(wú)法學(xué)到的知識(shí)。體驗(yàn)整個(gè)世界，學(xué)生將充滿激情地生活并一天天成長(zhǎng)。

生活背景和生活經(jīng)歷不僅是學(xué)生學(xué)習(xí)的起點(diǎn)，而且也是教師寶貴的教學(xué)資源。傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)分強(qiáng)調(diào)預(yù)設(shè)和封閉性，使課堂教學(xué)機(jī)械化、程序化，缺乏生氣和樂(lè)趣，不能激發(fā)學(xué)生的挑戰(zhàn)性和好奇心，導(dǎo)致師生的智慧在課堂上都沒(méi)有得到充分發(fā)揮。

我們提倡設(shè)計(jì)真實(shí)、復(fù)雜、具有挑戰(zhàn)性和開(kāi)放性的教學(xué)情境和問(wèn)題情境，誘導(dǎo)和驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)者的探索、思考和解決問(wèn)題的活動(dòng)，創(chuàng)造“回歸生活”和“接近生活”的教學(xué)。課堂教學(xué)要從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)有知識(shí)出發(fā)，創(chuàng)造一種生動(dòng)有趣的教學(xué)環(huán)境，指導(dǎo)學(xué)生觀察、操作、猜測(cè)、推理、交流等活動(dòng)，使學(xué)生可以通過(guò)活動(dòng)進(jìn)行學(xué)習(xí)，掌握基本知識(shí)和技能，學(xué)會(huì)觀察和思考，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)欲望。

例如，在教授Scratch“打地鼠”比賽的過(guò)程中，盡管提供了示例程序，但對(duì)于地鼠是如何“隨機(jī)”出現(xiàn)的虛擬場(chǎng)景，學(xué)生仍然很難理解。即使他們能感受到游戲的生動(dòng)性，但虛擬場(chǎng)景及其程序仍然“抽象”。為了將這種“抽象”轉(zhuǎn)換為“具體”的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，筆者在課堂上把學(xué)生當(dāng)作“地鼠”，模擬了一個(gè)小型的打地鼠游戲。

2.設(shè)計(jì)思維導(dǎo)圖

科技是人類(lèi)智慧的結(jié)晶，因此大腦的開(kāi)發(fā)顯得尤其重要。大腦的發(fā)展離不開(kāi)思維的培養(yǎng)，根據(jù)人類(lèi)大腦的特點(diǎn)，思維導(dǎo)圖采用發(fā)散的思維方式來(lái)替代以往的線性思維，使問(wèn)題的可能性變得更加多樣化，從而增加創(chuàng)新的可能性。同時(shí)，思維導(dǎo)圖激發(fā)了人類(lèi)右腦的開(kāi)發(fā)，促進(jìn)了人類(lèi)智慧的發(fā)展。

思維導(dǎo)圖是用單詞“描繪”你的思想，因?yàn)樗菀子涀?。利用你的想象力不斷完善你的思維導(dǎo)圖，在每個(gè)關(guān)鍵詞旁邊，繪制代表它的圖形并進(jìn)行解釋。對(duì)于每個(gè)關(guān)鍵字，每個(gè)人都會(huì)想到更多的單詞。例如，當(dāng)我們談?wù)摗绑w育”一詞時(shí)，我們會(huì)想到足球、籃球、乒乓球等。根據(jù)我們聯(lián)想到的又會(huì)聯(lián)想到與它相關(guān)的信息。比如“籃球”，我們會(huì)聯(lián)想到姚明、易建聯(lián)等球星，從一個(gè)詞發(fā)散出更多的“連線”，數(shù)量可以無(wú)數(shù)個(gè)，不受限制地發(fā)散下去，從而將思維的發(fā)散進(jìn)行到底。

3.問(wèn)題分解，逐條解決

問(wèn)題分解是將整個(gè)問(wèn)題分解為多個(gè)部分，或者分解事物的各個(gè)特征的思考過(guò)程。我們學(xué)習(xí)的各類(lèi)知識(shí)被分解為一個(gè)個(gè)單元，一部分一部分地進(jìn)行學(xué)習(xí)。一個(gè)復(fù)雜的大問(wèn)題分為若干部分，然后對(duì)各個(gè)部分逐個(gè)解析，整個(gè)問(wèn)題通常能得到解決。我們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到很多問(wèn)題，遇到問(wèn)題時(shí)，不應(yīng)該急于尋求成功，也不應(yīng)退縮，我們可以將問(wèn)題分解為一系列小問(wèn)題，區(qū)分哪些是主要問(wèn)題，哪些是本質(zhì)問(wèn)題，哪些是次要和非本質(zhì)問(wèn)題，然后按順序?qū)@些問(wèn)題進(jìn)行排序并加以解決。

例如，我們?cè)赟cratch的機(jī)器人跳舞編程中，可以把機(jī)器人的動(dòng)作分解為手部和腳部?jī)蓚€(gè)部分，分別對(duì)兩個(gè)部分進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，這樣編程不僅變得簡(jiǎn)單，而且步驟也更加清晰易懂。

4.合作學(xué)習(xí)，共同探究

程序調(diào)試糾錯(cuò)是一個(gè)相對(duì)無(wú)聊的過(guò)程，需要耐心。在教授編程課時(shí)我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在調(diào)試程序上會(huì)花特別多的時(shí)間，從而影響學(xué)習(xí)的效率。因此，我們可以采用小組合作的方式，凝聚所有人的智慧，找到問(wèn)題的最佳解決辦法，使課堂效率得到提高。

合作學(xué)習(xí)有多種形式，在長(zhǎng)度和復(fù)雜性方面都非常靈活。不同的任務(wù)要求學(xué)生使用不同的能力，而協(xié)作學(xué)習(xí)的不同任務(wù)可以在合作組中找到自己的位置，針對(duì)不同的學(xué)生，應(yīng)該選擇相應(yīng)難度的合作學(xué)習(xí)任務(wù)。只有當(dāng)任務(wù)對(duì)學(xué)生具有挑戰(zhàn)性時(shí)，才能最大限度地激勵(lì)學(xué)生參加合作活動(dòng)。如果學(xué)習(xí)任務(wù)太簡(jiǎn)單并且學(xué)習(xí)過(guò)程很順利，那么當(dāng)學(xué)生獨(dú)自完成任務(wù)時(shí)，他們會(huì)感到無(wú)趣，更不用說(shuō)讓他們彼此合作了。但是，如果任務(wù)太艱巨，他們又會(huì)因?yàn)榉磸?fù)的挫折而失去自信心，因此設(shè)計(jì)的任務(wù)需要把握好難易度。

5.歸納總結(jié)

通過(guò)學(xué)習(xí)和實(shí)踐，學(xué)生掌握了知識(shí)和技能，但是知識(shí)是否被消化，計(jì)算思維是否形成，還需最后一步，那就是歸納和總結(jié)。教師在教授學(xué)習(xí)內(nèi)容的時(shí)候，往往會(huì)為學(xué)生提供解決問(wèn)題的參考思路，但由于每個(gè)學(xué)生的領(lǐng)悟能力不同，掌握程度也因人而異。有的學(xué)生善于總結(jié)歸納，經(jīng)過(guò)自己的思考加工后完全掌握，并形成了自己的計(jì)算思維，有的則不然。學(xué)生通過(guò)歸納總結(jié)，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間是相互關(guān)聯(lián)的，學(xué)習(xí)也是有規(guī)律的，掌握規(guī)律后學(xué)習(xí)就成為一件非常簡(jiǎn)單而愉快的事情，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，獲得學(xué)習(xí)的成就感。同時(shí)，歸納總結(jié)也鍛煉了學(xué)生的思維能力，為創(chuàng)新打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

三、總結(jié)

計(jì)算思維的應(yīng)用讓我們知道每個(gè)細(xì)節(jié)都很關(guān)鍵，有時(shí)候一個(gè)小小的錯(cuò)誤會(huì)引出大的問(wèn)題。大問(wèn)題的分解，就是計(jì)算思維中的核心要素。在編程時(shí)，不管你寫(xiě)的程序多么復(fù)雜，都可以分解成一個(gè)個(gè)小的問(wèn)題，也就是說(shuō)，當(dāng)你把大問(wèn)題合理地分解之后，問(wèn)題實(shí)際上已經(jīng)解決得差不多了。在小學(xué)編程教學(xué)中，學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐把問(wèn)題分解成小問(wèn)題，規(guī)劃執(zhí)行的順序，制定出合理的解決方案。同時(shí)，關(guān)注細(xì)節(jié)就是給自己培養(yǎng)解決問(wèn)題的技能，這些技能還可以幫助我們學(xué)習(xí)信息技術(shù)以外的其他學(xué)科，甚至可以解決日常生活問(wèn)題。因此筆者認(rèn)為計(jì)算思維可以通過(guò)一些玩具或游戲等手段，引入到對(duì)學(xué)生們的教育中去，它遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了追求個(gè)人興趣的意義。

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