基于計(jì)算思維培養(yǎng)的小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)實(shí)踐探究

柳晶娜

摘要：計(jì)算思維是信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)之一，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維是培養(yǎng)信息社會(huì)所需創(chuàng)新人才的充分條件，同時(shí)也是成為高信息素質(zhì)人才的必要條件。但目前而言，就“如何培養(yǎng)學(xué)習(xí)者計(jì)算思維”這一問題還沒有明確提出行之有效的方法。基于以上現(xiàn)象，本文在相關(guān)理論的指導(dǎo)下，針對如何培養(yǎng)小學(xué)生的計(jì)算思維進(jìn)行了教學(xué)模式設(shè)計(jì)，并將之應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐證明了其有效性，最后陳述了基于編程的計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)模式的作用及意義，以期可以為小學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)提供新的視角和參考，為信息技術(shù)課程教學(xué)研究添磚加瓦。

關(guān)鍵詞：編程;計(jì)算思維;教學(xué)設(shè)計(jì)

一、引言

2006 年美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的周以真教授在計(jì)算機(jī)權(quán)威期雜志上指出：計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類的行為，它包括了涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。自周教授提出計(jì)算思維的概念以后，計(jì)算思維越來越受到國內(nèi)外計(jì)算機(jī)界的關(guān)注，各個(gè)領(lǐng)域的專家都已將計(jì)算思維的作用推向了一個(gè)新的高度。我國2017年所出的小學(xué)信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)也提到了計(jì)算思維這一概念，并明確提出，要把計(jì)算思維列為學(xué)科的核心素養(yǎng)之一。培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維是培養(yǎng)信息社會(huì)所需創(chuàng)新人才的充分條件，同時(shí)也是成為高信息素質(zhì)人才的必要條件。因此在小學(xué)展開計(jì)算思維能力培養(yǎng)，能為其將來成為信息社會(huì)所需創(chuàng)新人才提供有力保障。

二、如何培養(yǎng)小學(xué)生的計(jì)算思維

我們到底應(yīng)該怎樣培養(yǎng)小學(xué)生的計(jì)算思維呢？ Scratch圖形化編程是小學(xué)生非常喜歡的一門課程，其自身所具備的趣味性能吸引學(xué)生的注意力。如若能將之與計(jì)算思維的培養(yǎng)有效結(jié)合，利用編程將計(jì)算思維滲透給學(xué)生，或?qū)⑹谴龠M(jìn)學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的途徑之一。

三、基于計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)實(shí)踐

實(shí)驗(yàn)對象：本次教學(xué)實(shí)踐對象為天津市濱海小外小學(xué)一部五年一班學(xué)生，本班學(xué)生共39人。認(rèn)知上學(xué)生已基本認(rèn)識(shí)Scratch 2.0軟件里的十個(gè)指令模塊，大多學(xué)生能在課上完成教師布置的任務(wù);心智上此階段的學(xué)生自制力不強(qiáng)，學(xué)習(xí)的自主性不高，對教師的依賴性較高。對于 Scratch 課程的學(xué)習(xí)還處于模仿階段。產(chǎn)生集體榮譽(yù)感的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生個(gè)人的榮譽(yù)感，因此會(huì)有競爭的意識(shí)。學(xué)習(xí)特點(diǎn)上他們對感興趣的知識(shí)能投入更多的精力，但自主創(chuàng)新的意識(shí)比較薄弱。

（一）教學(xué)目標(biāo)

能結(jié)合人工智能實(shí)例，感知人工智能的的含義和意義，從人工智能發(fā)展的里程碑式的實(shí)例（AlphaGo）創(chuàng)設(shè)導(dǎo)入情境，通過井字棋的補(bǔ)充程序了解程序編寫步驟，編寫恰當(dāng)程序，控制模塊，能根據(jù)程序變化，合理調(diào)整模塊與修改完善程序。通過流程圖的使用，幫助理清思路，培養(yǎng)良好的編程學(xué)習(xí)習(xí)慣，掌握邏輯“與”邏輯“或”的關(guān)系，并和編程語言對接，完成學(xué)習(xí)任務(wù)，提高創(chuàng)造性地解決問題的能力。

（二）教學(xué)重點(diǎn)

由于本課主要是讓學(xué)生能夠應(yīng)用流程圖設(shè)計(jì)和程序編寫實(shí)現(xiàn)人機(jī)對弈的功能，因此我將本課重點(diǎn)確定為流程圖設(shè)計(jì)和編程邏輯關(guān)系“與”、“或”的設(shè)計(jì)。

（三）教學(xué)難點(diǎn)

因?yàn)榫幊天`活性強(qiáng)，對學(xué)生邏輯思維能力要求也高，同時(shí)宏觀上提高學(xué)生對人工智能的應(yīng)用進(jìn)行深刻認(rèn)知，所以我將本課難點(diǎn)確定為編寫邏輯程序和了解人工智能深刻內(nèi)涵。

（四）教學(xué)策略

情境創(chuàng)設(shè)法、自主探究法、小組合作法

（五）教學(xué)過程

1.創(chuàng)設(shè)情境，激趣導(dǎo)入

（1）教師二分鈴播放事先錄制的阿爾法狗與李世石對弈事件視頻。

（2）學(xué)生體驗(yàn)五子棋智能對弈程序，談感想。

（3）教師提出疑問：人工智能真的比人類強(qiáng)大嗎？

2.任務(wù)分析，明確思路

（1）教師讓學(xué)生體驗(yàn)待補(bǔ)充的井字棋程序，引出本課任務(wù)：完善井字棋程序。

（2）學(xué)生補(bǔ)充程序流程圖，明確程序思路。

3.任務(wù)實(shí)施，深度研習(xí)

（1）學(xué)生討論人機(jī)對弈的24種進(jìn)攻以及防守情況。

（2）學(xué)生根據(jù)棋盤坐標(biāo)重新設(shè)置程序進(jìn)攻與防守的參數(shù)，完善程序。

4.知識(shí)內(nèi)化，測試運(yùn)行

（1）學(xué)生測試運(yùn)行完善好的程序。

（2）回答課堂初始提問，理解人工與智能之間的關(guān)系。

5.概念總結(jié)，融合提升

教師引導(dǎo)學(xué)生理解并總結(jié)人工智能的概念。

筆者從實(shí)踐結(jié)果分析，實(shí)施基于游戲化教學(xué)的計(jì)算思維培養(yǎng)的課堂教學(xué)所得教學(xué)效果還是很明顯的。測驗(yàn)的過程中，筆者也發(fā)現(xiàn)學(xué)生課后解決問題的思路普遍較為清晰，甚至有些學(xué)生能用到計(jì)算思維相關(guān)的一些方法去解決問題。

四、結(jié)語

綜上所述，計(jì)算思維的本質(zhì)是自動(dòng)化和抽象的，是難以通過傳統(tǒng)教學(xué)方式滲透給學(xué)生的。筆者認(rèn)為如果教師能夠打破傳統(tǒng)教學(xué)模式，將計(jì)算思維通過編程化的方式融入到課堂教學(xué)中，是解決“如何培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維”問題的一個(gè)突破口。圖形化編程將激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)放在重要位置，體現(xiàn)了以人為本的教學(xué)思想，為學(xué)習(xí)者提供了一個(gè)平等、自由的學(xué)習(xí)環(huán)境。圖形化編程能將深?yuàn)W難懂的理論和抽象的邏輯推理方法，形象、直觀地呈現(xiàn)給學(xué)生，讓原本枯燥乏味的編程變得如游戲般有吸引力。所以筆者認(rèn)為，將圖形化編程應(yīng)用于小學(xué)學(xué)信息技術(shù)課堂中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，如果得以恰當(dāng)實(shí)施，必能取得良好的教學(xué)效果，為小學(xué)學(xué)信息技術(shù)課程教學(xué)改革開辟新道路。

參考文獻(xiàn)：

[1]祝智庭，鄧鵬.娛教技術(shù)：教育技術(shù)的新領(lǐng)地[J].中國電化教育，2005.

[2]何克抗，李文光.教育技術(shù)學(xué)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2002：28.

[3]吳遠(yuǎn)國.小學(xué)信息技術(shù)課堂游戲式教學(xué)的探究[J].中國校外教育，2013，3.

[4]童江.新課程理念下小學(xué)信息技術(shù)課程游戲化教學(xué)模式探究[D].陜西師范大學(xué)，2011（5）.

[5]陳鵬，黃榮懷等.如何培養(yǎng)計(jì)算思維----基于 2006-2016 年研究文獻(xiàn)及最新國際會(huì)議論文 現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究，2018.1

[6]李鋒，王吉慶.計(jì)算思維：信息技術(shù)課程的一種內(nèi)在價(jià)值[J].中國電化教育，2013，（8）：21.

[7]傅向華，周虹.計(jì)算機(jī)游戲設(shè)計(jì)中的計(jì)算思維能力培養(yǎng)[J].計(jì)算機(jī)教育，2013，13（7）：48.

天津外國語大學(xué)附屬濱海外國語學(xué)校