聚焦信息技術(shù)課堂學(xué)生計(jì)算思維的養(yǎng)成
——以“生活中的算法”為例

江蘇省南京市金陵中學(xué)實(shí)驗(yàn)小學(xué) 張滕南

新一輪課改指出，基礎(chǔ)教育總體目標(biāo)應(yīng)落實(shí)“發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)”。信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)包含了“信息意識”“計(jì)算思維”“數(shù)字化學(xué)習(xí)和創(chuàng)新”“信息社會和責(zé)任”四個(gè)方面，其中“計(jì)算思維”一詞近年來越來越多地出現(xiàn)在信息技術(shù)學(xué)科的課堂教學(xué)實(shí)踐中?！坝?jì)算思維”一詞的概念在學(xué)術(shù)界并未完全統(tǒng)一，筆者所理解的“計(jì)算思維”是人們應(yīng)用計(jì)算學(xué)科的原理、思想和方法，通過一系列有序的步驟去解決實(shí)際問題時(shí)產(chǎn)生的思維活動。

江蘇省小學(xué)信息技術(shù)教材中將程序設(shè)計(jì)內(nèi)容安排在五年級。五年級學(xué)生思維方式正由具體形象思維向抽象邏輯思維過渡，邏輯思維能力不足。而程序設(shè)計(jì)課程，為快速有效地培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力提供了可能，因?yàn)槌绦蛟O(shè)計(jì)的過程本身就是解決實(shí)際問題的過程。本文以“生活中的算法”一課教學(xué)為例，闡述了如何在信息技術(shù)的程序設(shè)計(jì)教學(xué)中，更有效地促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維養(yǎng)成的策略。

一、指向生活，關(guān)注思維生成

發(fā)展計(jì)算思維是為了更好地解決問題。課堂教學(xué)是引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、提出解決方案，并在交流的基礎(chǔ)上對方案進(jìn)行優(yōu)化、迭代、升級，最終解決問題。什么樣的問題能夠引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，從而提高課堂教學(xué)效率呢？筆者認(rèn)為，貼切生活的真實(shí)問題更能吸引學(xué)生，讓他們迸發(fā)思維火花。尤其是中高年級學(xué)生，他們有著一定的社會生活經(jīng)驗(yàn)，初步掌握了一定的認(rèn)識社會和現(xiàn)象的方法，有主動積極參與社會活動的意識和能力。而創(chuàng)設(shè)的虛擬場景教學(xué)情境可能會脫離學(xué)生實(shí)際生活，不能反映出學(xué)生的真實(shí)需要，不能達(dá)到知與行相統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的社會性發(fā)展。

在教學(xué)“生活中的算法”一課時(shí)，教師在導(dǎo)入環(huán)節(jié)出示兩張打車軟件的實(shí)際計(jì)費(fèi)截圖讓學(xué)生觀察。學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題：用同一款打車軟件，相同的出發(fā)地與目的地，打車費(fèi)卻不一樣。該問題引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)觀察圖片，從而發(fā)現(xiàn)打車時(shí)間、天氣情況、實(shí)際路況等因素對最終計(jì)費(fèi)結(jié)果都會產(chǎn)生一定的影響。學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情高漲，課堂教學(xué)效果顯著。

這樣的設(shè)計(jì)不同于以往教師設(shè)定的可能會脫離現(xiàn)實(shí)生活的情境，而是選取生活中真實(shí)生動的事例，這樣就迅速吸引了學(xué)生的注意力。打車和學(xué)生的生活息息相關(guān)，他們在體驗(yàn)和感悟中發(fā)現(xiàn)和解決生活中的實(shí)際問題。

二、巧用工具，助力思維可見

如今，小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科教師關(guān)注最多的是軟件操作的教學(xué)，這樣的教學(xué)很難讓學(xué)生將知識融入生活并靈活應(yīng)用，學(xué)生學(xué)到的是孤立的知識和零散的技能，收獲的只是幾個(gè)控件的用法，解決問題的能力沒有得到培養(yǎng)。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到我們的教學(xué)目標(biāo)，與發(fā)展學(xué)生信息技術(shù)核心素養(yǎng)相去甚遠(yuǎn)。所以，要讓思維可見，關(guān)注教與學(xué)的過程，而不是單純地要求學(xué)生掌握操作技能。思維可見可以借助思維工具，用圖形、文字等表現(xiàn)形式，把學(xué)生的思考方法、思考步驟、思考路徑清晰地呈現(xiàn)出來。這樣的教學(xué)方式就是注重學(xué)生解決問題的思維過程，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。思維工具有很多，如思維導(dǎo)圖、蓮花圖、氣泡圖、樹狀圖、流程圖等，其中的思維導(dǎo)圖和流程圖在信息技術(shù)課堂教學(xué)中應(yīng)用較多。筆者認(rèn)為，在程序設(shè)計(jì)課程中，流程圖的應(yīng)用更為有效。因?yàn)槌绦蛟O(shè)計(jì)最重要的是算法，而流程圖的優(yōu)勢就是結(jié)構(gòu)清晰、邏輯性強(qiáng)、容易理解，便于描述算法從開始到結(jié)束的過程。

在“生活中的算法”一課的導(dǎo)入環(huán)節(jié)，學(xué)生說出了很多可能性，那到底打車軟件的計(jì)費(fèi)與哪些因素有關(guān)呢？有關(guān)的因素很多，計(jì)費(fèi)的算法其實(shí)非常復(fù)雜，并不需要學(xué)生完全了解清楚，所以，教師簡化了打車軟件的計(jì)費(fèi)規(guī)則。車費(fèi)主要由起步費(fèi)、里程費(fèi)、時(shí)長費(fèi)三部分組成——起步費(fèi)：9元（包含3公里里程、9分鐘時(shí)長）；里程費(fèi)：高峰時(shí)段超過3公里后的路程每公里收費(fèi)2元，普通時(shí)段超過3公里后的路程每公里收1.85元；時(shí)長費(fèi)：高峰時(shí)段超過9分鐘后的時(shí)間每分鐘收0.47元，普通時(shí)段超過9分鐘后的時(shí)間每分鐘收0.38元。這樣的語言描述，學(xué)生并不能完全理解，對于后續(xù)的程序設(shè)計(jì)會有不小的難度。為此，在這一環(huán)節(jié)教師出示了流程圖幫助學(xué)生理解打車軟件計(jì)費(fèi)規(guī)則。接下來，學(xué)生又進(jìn)行了討論，教師還進(jìn)行了解讀，最后，基本上每個(gè)學(xué)生都能在學(xué)習(xí)任務(wù)單上正確寫出計(jì)費(fèi)計(jì)算公式。

這樣一種教與學(xué)的過程便于學(xué)生理解算法的邏輯結(jié)構(gòu)，學(xué)生的思維經(jīng)歷了抽象到具體,在達(dá)成課堂教學(xué)目標(biāo)的同時(shí)，還有效培養(yǎng)了學(xué)生計(jì)算思維的能力。

三、創(chuàng)意挑戰(zhàn)，促進(jìn)思維迸發(fā)

生活中的問題往往是多要素疊加的問題，解決問題要考慮多種因素，且解決問題的方法不是唯一。在信息技術(shù)課堂教學(xué)中，不同的算法解決問題的效率也不同，所以，教師應(yīng)該有意識地培養(yǎng)學(xué)生能應(yīng)用多種方法解決問題的能力。

1.提出問題，啟發(fā)思考

在教學(xué)“生活中的算法”一課的拓展環(huán)節(jié)，教師設(shè)置了這樣一個(gè)問題：“如果你是一家打車公司的創(chuàng)始人，你會怎樣制定計(jì)費(fèi)規(guī)則，讓更多的客戶用你的打車軟件呢？”這是一個(gè)開放式問題，為學(xué)生提供了一個(gè)廣闊的思維迸發(fā)空間。這個(gè)問題沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，學(xué)生可以從各個(gè)方面去思考，答案只要相對合理即可。學(xué)生分小組討論計(jì)費(fèi)規(guī)則，并在學(xué)習(xí)任務(wù)單上寫下需要改動部分的程序。

2.充分表達(dá)，強(qiáng)化思維

人的思維與語言密不可分，語言的準(zhǔn)確性體現(xiàn)著思維的縝密性、語言的連貫性體現(xiàn)著思維的流暢性、語言的多樣性體現(xiàn)著思維的豐富性。語言是思維的一種表達(dá)方式，表達(dá)的過程就是思維強(qiáng)化的過程。

在信息技術(shù)課堂教學(xué)中，教師通常主要關(guān)注學(xué)生的操作，而較少給予學(xué)生充分表達(dá)的機(jī)會。其實(shí)，應(yīng)該將學(xué)生的表達(dá)作為課堂上重要的生成性資源，從而有效促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的養(yǎng)成。因此，在學(xué)生制定完成新的計(jì)費(fèi)規(guī)則后，教師安排各小組代表上臺匯報(bào)各自的計(jì)費(fèi)規(guī)則，并且要求學(xué)生說出這樣設(shè)計(jì)的理由及程序修改方案。各小組基本上都是以給客戶優(yōu)惠券的方式制定計(jì)費(fèi)規(guī)則，只是滿足發(fā)放優(yōu)惠券的條件與發(fā)放的金額有所不同。這也基本符合教師的預(yù)設(shè)，因?yàn)楝F(xiàn)在打車公司基本上也是用各種優(yōu)惠手段來吸引顧客。有的小組設(shè)計(jì)的是給新用戶發(fā)放優(yōu)惠券；有的小組設(shè)計(jì)的是給老用戶發(fā)放優(yōu)惠券，他們認(rèn)為這樣可以提高用戶黏性。

3.積極評價(jià)，迭代思維

在傾聽別人發(fā)言的過程中，學(xué)生一般都會不斷調(diào)整自己的知識結(jié)構(gòu)，把別人的思維內(nèi)化為自己的思維，還會將不同的思維進(jìn)行整合重構(gòu)形成新的思維。在信息技術(shù)課堂教學(xué)中，評價(jià)環(huán)節(jié)非常重要，應(yīng)多用鼓勵(lì)贊揚(yáng)的評價(jià)，適當(dāng)提出修改意見，這樣既能提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，又能幫助學(xué)生找到并分析不足之處。課堂中要多種評價(jià)方式相結(jié)合，如學(xué)生自評、小組互評、教師評，這樣可以讓學(xué)生從多維度、多角度去思考問題，從而有效解決問題。評價(jià)環(huán)節(jié)結(jié)束后，應(yīng)留出一定的時(shí)間，讓學(xué)生進(jìn)行方案的修改和程序的優(yōu)化迭代。程序的優(yōu)化迭代是程序教學(xué)中必不可少的環(huán)節(jié)，因?yàn)榫帉懗绦虿皇且货矶偷?。對程序進(jìn)行優(yōu)化迭代，實(shí)際上就是指向解決問題過程中的步驟優(yōu)化與完善，有利于促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的提升。

四、總結(jié)

在上述“生活中的算法”編程教學(xué)案例中，教師以生活中的實(shí)際問題進(jìn)行導(dǎo)入，通過流程圖讓學(xué)生理解算法，以學(xué)生為教學(xué)主體，教師一步一步引導(dǎo)學(xué)生完成程序設(shè)計(jì)，并及時(shí)交流、反饋和評價(jià)，幫助學(xué)生完善設(shè)計(jì)，在解決問題的過程中培養(yǎng)了學(xué)生的計(jì)算思維能力。古人云：授人以魚不如授人以漁。在信息技術(shù)課堂中，學(xué)生學(xué)會軟件操作，掌握若干個(gè)程序控件，并不一定能在今后生活學(xué)習(xí)中起多大作用，但以學(xué)生終身發(fā)展為目標(biāo)，以解決實(shí)際問題的過程為抓手，這樣就能培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力，這樣的信息計(jì)算課堂教學(xué)也才會更為有效和更有意義。