應(yīng)用思維可視化工具 培養(yǎng)信息技術(shù)學(xué)科計(jì)算思維

王燁

【摘 要】計(jì)算思維的培養(yǎng)被視為信息技術(shù)教學(xué)的重點(diǎn)任務(wù)。隨著現(xiàn)代教學(xué)理念的不斷發(fā)展，計(jì)算思維作為信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)之一備受關(guān)注。但受學(xué)生學(xué)習(xí)能力、信息技術(shù)課程授課特點(diǎn)等綜合要素的影響，計(jì)算思維的培養(yǎng)面臨著一些執(zhí)行上、計(jì)劃上的問題。本文立足小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)，探究如何結(jié)合思維可視化工具完成學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】思維可視化工具;小學(xué)信息技術(shù);計(jì)算思維

【中圖分類號】G623.58 ?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A ?【文章編號】1671-8437（2021）10-0232-02

在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，能夠取得更明顯的教學(xué)成果。小學(xué)生的思維能力與邏輯意識處于發(fā)展初期，具備良好的可塑性。在認(rèn)知初期導(dǎo)入計(jì)算思維的概念、定義及價值，能夠幫助學(xué)生獲得一定的信息技術(shù)能力，提高學(xué)生的信息素養(yǎng)。但對學(xué)生來說，計(jì)算思維是一個抽象的概念，難以理解。如何幫助學(xué)生內(nèi)化知識、掌握解決問題的方法，是教師必須思考的問題。思維可視化工具是指能夠把本來不可視的思維呈現(xiàn)出來，使其清晰可見的工具。結(jié)合思維可視化工具開展教學(xué)，將不可見的教學(xué)元素轉(zhuǎn)化為直觀的教學(xué)指導(dǎo)材料，能夠在一定程度上提高學(xué)生的計(jì)算思維能力。

1 ? 圓圈圖確定計(jì)算要求，激發(fā)思維

美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的周以真教授基于多年的計(jì)算機(jī)教學(xué)研究經(jīng)驗(yàn)，在2006年提出了“計(jì)算思維”的基本概念。他將計(jì)算思維定義為一種“超出于數(shù)學(xué)計(jì)算之外，對計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的思維特質(zhì)，并強(qiáng)調(diào)計(jì)算思維對計(jì)算機(jī)廣度內(nèi)涵的解讀作用。對信息技術(shù)教學(xué)來說，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維是提升學(xué)生信息素養(yǎng)的重要手段。對學(xué)生來說，其思維意識與學(xué)習(xí)能力尚未完全發(fā)展，需要借助客觀物象的配合才能理解抽象概念。教學(xué)中，由于缺乏可用的參考對象，學(xué)生難以理解計(jì)算思維的概念。在思維可視化工具的推動下，教師可嘗試?yán)脠A圈圖確定信息技術(shù)教學(xué)要求，幫助學(xué)生掌握學(xué)習(xí)方法，加強(qiáng)教學(xué)的整體性、互動性、目的性，為學(xué)生創(chuàng)造學(xué)習(xí)理論知識與操作技能的必要環(huán)境，提高教學(xué)效率[1]。

以蘇科版三年級上冊教材“認(rèn)識計(jì)算機(jī)”的有關(guān)教學(xué)為例，教師可圍繞計(jì)算機(jī)的組成、功能繪制圓圈圖，對計(jì)算機(jī)的主要部件進(jìn)行講解。在這一環(huán)節(jié)，可繪制不同大小、不同核心的“圓圈”，闡明計(jì)算機(jī)各部分的關(guān)系，依靠圓圈圖的直觀展示加深學(xué)生對教學(xué)知識的記憶。圓圈圖的核心由關(guān)鍵詞“計(jì)算機(jī)組成”組成。在關(guān)鍵詞的周圍，教師可對計(jì)算機(jī)輸入、輸出設(shè)備進(jìn)行講解，要求學(xué)生閱讀教材填充圓圈內(nèi)容。在學(xué)生獨(dú)立完成信息搜集任務(wù)之后，教師再對學(xué)生所給出的答案進(jìn)行補(bǔ)充、糾正。借由圓圈圖培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，幫助學(xué)生掌握任務(wù)重點(diǎn)，能使學(xué)生在溝通互動中圍繞有關(guān)任務(wù)搜集信息，提高學(xué)習(xí)效率。

2 ? 思維導(dǎo)圖簡化計(jì)算流程，整理思維

培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的過程中，需要針對不同的信息技術(shù)問題、教學(xué)概念進(jìn)行講解，在復(fù)雜的理論知識中找到突破口，為學(xué)生的解題、記憶、學(xué)習(xí)及復(fù)習(xí)提供能力上的支持。部分教師認(rèn)為，要培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，只要不斷給出問題，引導(dǎo)學(xué)生在搜集信息的過程中不斷思考即可。但對小學(xué)階段的學(xué)生來說，其智力尚未完全發(fā)育，認(rèn)知能力存在一定不足。教師給出復(fù)雜的教學(xué)問題要求學(xué)生作答可能會阻礙學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展。要培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，教師必須對教學(xué)進(jìn)行合理規(guī)劃，結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、關(guān)注點(diǎn)、學(xué)習(xí)態(tài)度確定教學(xué)方法，構(gòu)建滿足學(xué)生發(fā)展需求、全面鍛煉學(xué)生學(xué)習(xí)素質(zhì)的教學(xué)模式。

以蘇科版四年級教材“編輯文檔”的教學(xué)為例，在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)技能、鍛煉學(xué)生計(jì)算思維的過程中，教師可嘗試?yán)盟季S導(dǎo)圖梳理學(xué)習(xí)流程：借助思維導(dǎo)圖羅列出一些功能性詞匯，對修改文字大小、設(shè)置文字顏色等操作流程進(jìn)行講解，根據(jù)學(xué)生的思維活動特點(diǎn)整理教學(xué)知識，代替單一的詞匯羅列。在思維導(dǎo)圖給出的每個關(guān)鍵詞下，教師應(yīng)為學(xué)生設(shè)計(jì)對應(yīng)的思考與學(xué)習(xí)任務(wù)，從各個角度幫助學(xué)生分析問題。如改變字體，要求學(xué)生對字體顏色、字體大小進(jìn)行調(diào)整;完成文字部分的整理后要求學(xué)生對文檔的格式、頁邊距進(jìn)行處理。在這一環(huán)節(jié)，思維導(dǎo)圖應(yīng)發(fā)揮“給出任務(wù)”的作用，借任務(wù)帶動學(xué)生提升操作能力。靈活利用思維導(dǎo)圖，能為學(xué)生信息技術(shù)技能的后續(xù)發(fā)展提供保障[2]。

3 ? 流程圖提高計(jì)算能力，提升技能

信息技術(shù)教學(xué)帶有較強(qiáng)的順序性、邏輯性特點(diǎn)，在教學(xué)指導(dǎo)環(huán)節(jié)，涉及的專業(yè)信息技術(shù)知識并非“無跡可尋”，大部分信息技術(shù)知識點(diǎn)之間都存在一定的聯(lián)系。如果能夠?qū)⑦@種聯(lián)系以可視化的方式展現(xiàn)出來，幫助學(xué)生整理信息技術(shù)知識點(diǎn)之間的內(nèi)在關(guān)系，則能夠在一定程度上提高學(xué)生的信息技術(shù)學(xué)習(xí)效率。在思維可視化的推動下，計(jì)算思維的培養(yǎng)被反復(fù)強(qiáng)調(diào)。教師可利用流程圖進(jìn)行教學(xué)，帶動學(xué)生快速生成良好的計(jì)算思維。

以蘇科版五年級信息技術(shù)教材“畫正多邊形”的教學(xué)為例，可以利用流程圖幫助學(xué)生理清思路，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)算法，通過搭建腳本執(zhí)行程序，完成之前分解好的學(xué)習(xí)任務(wù)，在不斷調(diào)試和完善中實(shí)現(xiàn)腳本最優(yōu)化，并在此基礎(chǔ)上尋找規(guī)律，概括出解決問題的一般方法。教師先請學(xué)生回憶在白紙上畫線的步驟，引導(dǎo)學(xué)生將過程細(xì)化，并以流程圖的形式表示出來。根據(jù)流程圖中的具體步驟，學(xué)生能很容易地在“畫筆”模塊下找到相關(guān)控件，進(jìn)行腳本搭建。計(jì)算思維是一種解決問題的方法，是學(xué)生的信息搜集能力、表達(dá)能力的集中表現(xiàn)。在培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維時，教師可嘗試圍繞有關(guān)教學(xué)目標(biāo)布置任務(wù)，結(jié)合計(jì)算思維教學(xué)，對學(xué)生的信息技術(shù)實(shí)踐能力、實(shí)操能力進(jìn)行訓(xùn)練。

4 ? 樹狀圖整理計(jì)算經(jīng)驗(yàn)，提高效率

思維可視化材料為計(jì)算思維的培養(yǎng)提供了新的載體，也為學(xué)生解題能力的發(fā)展提供了進(jìn)一步保障。培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的過程中，教師不能僅強(qiáng)調(diào)教學(xué)活動的“創(chuàng)新發(fā)展”，更要積極幫助學(xué)生積累學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，依靠新的教學(xué)理論鍛煉學(xué)生的計(jì)算技能。在教學(xué)指導(dǎo)環(huán)節(jié)，教師可圍繞樹狀圖幫助學(xué)生整理學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)[3]。

以蘇科版五年級教材“火柴人跳舞”的教學(xué)為例，教師可結(jié)合樹狀圖整理舊知，幫助學(xué)生在以往的學(xué)習(xí)經(jīng)歷中搜集可用的實(shí)踐材料，為學(xué)生深入創(chuàng)作、主動發(fā)揮提供必要的支持。在這一環(huán)節(jié)，學(xué)生會回憶之前接觸過的動畫效果，從PPT動畫的制作、動畫的原理等角度對有關(guān)問題進(jìn)行反思，將知識點(diǎn)羅列出來，并圍繞有關(guān)知識點(diǎn)提出新的思考問題：PPT動畫效果僅保留著相對動態(tài)的特點(diǎn)，比較生硬，但教材中所給出的動畫都較生動，如何使動畫完成從靜到動的轉(zhuǎn)化呢？在學(xué)生提出問題后，教師可要求其將問題補(bǔ)充到樹狀圖中，結(jié)合樹狀圖的展示分析解答有關(guān)知識點(diǎn)。結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，幫助其分析問題，能使其快速在新知識中找到“突破口”，高效解題。

5 ? 電子文檔解決計(jì)算短板，主動進(jìn)步

培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的過程中，學(xué)生可能會出現(xiàn)學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)能力不足的問題，這會影響學(xué)生整體的學(xué)習(xí)效率與學(xué)習(xí)能力。教師只有對學(xué)生出現(xiàn)的錯誤進(jìn)行調(diào)整修正，改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方法與學(xué)習(xí)模式，才能在根源上做好信息技術(shù)的教學(xué)指導(dǎo)。教師可結(jié)合信息技術(shù)手段幫助學(xué)生整理學(xué)習(xí)問題，對容易出現(xiàn)的疏漏、錯誤進(jìn)行整理，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，使其在計(jì)算中主動進(jìn)步，不斷向前。

以蘇科版六年級教材“語音控制對話機(jī)器人”的有關(guān)教學(xué)為例，在這一板塊的教學(xué)中，學(xué)生需要完成識別程序、語音錄制程序、語音分析程序等內(nèi)容的加工工作，整體的教學(xué)要求比較復(fù)雜，一些學(xué)生可能會出現(xiàn)程序編排、執(zhí)行上的錯誤。在這種情況下，學(xué)生所表現(xiàn)出來的問題可能會成為影響學(xué)生學(xué)習(xí)能力發(fā)展的阻礙。在教學(xué)指導(dǎo)環(huán)節(jié)，教師可嘗試借助電子文檔幫助學(xué)生整理學(xué)習(xí)問題：先展示設(shè)置的程序語句，幫助學(xué)生了解、分析程序語句的特點(diǎn)、功能;在完成材料的分析、利用后，要求學(xué)生執(zhí)行程序，根據(jù)程序的執(zhí)行結(jié)果對程序進(jìn)行翻譯。在這一過程中，學(xué)生能夠根據(jù)程序的執(zhí)行效果對程序編排中存在的錯誤進(jìn)行整理、分析。教師還要要求學(xué)生將錯誤記錄下來，并針對學(xué)生無法解決、理解的有關(guān)問題開展教學(xué)，幫助學(xué)生深入分析理論知識。借由電子文檔，學(xué)生的學(xué)習(xí)問題能夠長期保存，學(xué)生能夠不定期查看自己的學(xué)習(xí)錯誤，進(jìn)而對已經(jīng)出現(xiàn)的學(xué)習(xí)問題進(jìn)行整理，提高學(xué)習(xí)效率。

總之，計(jì)算思維是學(xué)生解決信息技術(shù)學(xué)習(xí)問題、依靠邏輯思維分析和組織數(shù)據(jù)的重要技能。在思維可視化工具的推動下，教師應(yīng)嘗試?yán)枚嘣乃季S材料分析理論知識，對計(jì)算思維的價值、概念進(jìn)行整理，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]黎琬琳.基于可視化編程的小學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)研究[D].成都：四川師范大學(xué)，2019.