緊跟時(shí)代，培養(yǎng)計(jì)算思維
——基于計(jì)算思維培養(yǎng)的小學(xué)信息科技教學(xué)

李 瓊

（江蘇省宜興市培源實(shí)驗(yàn)小學(xué) 江蘇宜興 214200）

引言

計(jì)算思維是一種運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域當(dāng)中的思想方法去解決問題的思維，實(shí)際包含了抽象、分解、建模、算法等多種思維活動(dòng)。因此，通過在小學(xué)信息科技教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，能夠從多個(gè)角度優(yōu)化學(xué)生思考問題、解決問題的方式，全面增強(qiáng)學(xué)生的思維品質(zhì)，從而促進(jìn)學(xué)生的終身發(fā)展。而在當(dāng)前的小學(xué)信息科技教學(xué)中，存在著教師過于強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)和固定技能掌握的問題，教師經(jīng)常讓學(xué)生通過大量訓(xùn)練的方式來鞏固對(duì)知識(shí)和技能的印象，卻忽視了對(duì)學(xué)生的思維啟發(fā)，導(dǎo)致學(xué)生無法順利地將從計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域中學(xué)到的方法應(yīng)用到其他的情景中去，影響了學(xué)生綜合素質(zhì)的發(fā)展。因此，教師有必要從學(xué)生的實(shí)際需求出發(fā)，結(jié)合小學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，使用合理的方法來發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維，幫助學(xué)生更深刻地理解信息科技學(xué)習(xí)的意義[1]。

一、設(shè)計(jì)以計(jì)算思維為導(dǎo)向教學(xué)目標(biāo)

在技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中，明確了信息科技是一門以發(fā)展學(xué)生信息素養(yǎng)為最終目標(biāo)的課程，而計(jì)算思維的培養(yǎng)對(duì)于學(xué)生信息素養(yǎng)的發(fā)展起到不可忽視的推動(dòng)作用。因此，在小學(xué)信息科技教學(xué)中，教師要設(shè)計(jì)以學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)為導(dǎo)向的教學(xué)目標(biāo)，從而確保教學(xué)活動(dòng)的方向性，提升教學(xué)活動(dòng)的層次性。教師要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深入的分析，并且對(duì)小學(xué)階段學(xué)生的思維特點(diǎn)進(jìn)行充分的分析，設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的計(jì)算思維培養(yǎng)目標(biāo)。

比如，在scratch整個(gè)單元的教學(xué)中，我結(jié)合這一年齡階段學(xué)生思維成長(zhǎng)的特點(diǎn)以及這一大單元知識(shí)的特殊性，將對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)分成了計(jì)算概念、計(jì)算實(shí)踐以及計(jì)算觀念這三個(gè)具體維度的目標(biāo)，并且根據(jù)課程內(nèi)容的實(shí)際特點(diǎn)，對(duì)三個(gè)維度的目標(biāo)接著進(jìn)行細(xì)化，構(gòu)建完善的單元整體目標(biāo)。

計(jì)算概念對(duì)照著課程標(biāo)準(zhǔn)中提出的知識(shí)和技能目標(biāo)，而結(jié)合信息科技學(xué)科的特色，具體包含了：可以準(zhǔn)確地識(shí)別出某一個(gè)小任務(wù)當(dāng)中所包含著的多個(gè)步驟；借助編程，理解一個(gè)事件的發(fā)生會(huì)促使另一個(gè)事件的發(fā)生；能夠根據(jù)問題當(dāng)中給出的各種條件，做出合理的決策；可以重復(fù)運(yùn)行具有相同結(jié)構(gòu)的模塊；能夠在scratch編程中讓多個(gè)事件同時(shí)得到運(yùn)行；可以使用運(yùn)算符的方式來建立關(guān)于scratch編程的邏輯表達(dá)式；可以根據(jù)實(shí)際需求來更新或者存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

計(jì)算實(shí)踐對(duì)照著課程標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中的過程和方法目標(biāo)，結(jié)合信息技術(shù)學(xué)科的需要，我將這一維度的目標(biāo)具體設(shè)計(jì)為：可以根據(jù)項(xiàng)目的要求，首先開發(fā)出程序，之后再根據(jù)需求開發(fā)出更多的內(nèi)容，逐漸地完成整個(gè)項(xiàng)目；在運(yùn)行項(xiàng)目的過程中，可以根據(jù)結(jié)果來發(fā)現(xiàn)自己存在著的錯(cuò)誤，并且修改錯(cuò)誤；可以對(duì)自己或者他人完成的作品進(jìn)行改進(jìn)，完成一個(gè)新的作品，實(shí)現(xiàn)再創(chuàng)作；能夠?qū)讉€(gè)小的模塊整合在一起，再創(chuàng)造出大的，并且能夠順利運(yùn)行的作品。

計(jì)算觀念則對(duì)應(yīng)著課程標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中的情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)。在這一單元的教學(xué)中，具體的內(nèi)容為：認(rèn)識(shí)到利用scratch進(jìn)行編程不是在簡(jiǎn)單地重述作品，而是對(duì)自己的創(chuàng)意進(jìn)行表達(dá)以及傳遞；主動(dòng)和他人一起來進(jìn)行創(chuàng)意制作，感受合作進(jìn)行編程的樂趣；主動(dòng)提出自己在編程過程中遇到的問題，積極討論解決問題的方法[2]。

這樣，通過在本單元的教學(xué)中，建立起邏輯清晰并且具有可操作性的計(jì)算思維培養(yǎng)目標(biāo)，可以為之后教學(xué)活動(dòng)的實(shí)際展開提供重要的指導(dǎo)，從而更好地落實(shí)對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)。

二、增強(qiáng)真實(shí)情景培養(yǎng)學(xué)生算法思維

算法思維是編程學(xué)習(xí)中所應(yīng)用到的一種特殊思維，是指在編程的過程中對(duì)內(nèi)容進(jìn)行概括，將知識(shí)進(jìn)行模塊化的處理，并且確保這個(gè)模塊在之后可以得到重復(fù)性使用，提升編程的效率。而在小學(xué)信息科技教學(xué)中，要想使學(xué)生的算法思維獲得有效發(fā)展，需要教師去引導(dǎo)學(xué)生分層次地思考問題，讓學(xué)生意識(shí)到一個(gè)問題的解決需要經(jīng)歷很多的步驟，而其中的某一個(gè)步驟在整個(gè)問題解決的過程中能夠得到多次使用，從而使學(xué)生的算法思維獲得初步發(fā)展。

比如，在教學(xué)“穿越迷宮”的過程中，需要學(xué)生運(yùn)用判斷控件來解決問題，而在具體的游戲操控中，則是讓控件去判斷小貓是不是遇到了“空間”上的障礙。如果遇到了障礙，則要讓小貓進(jìn)行轉(zhuǎn)彎；如果沒有遇到障礙，則需要前行。因此，這個(gè)游戲的設(shè)計(jì)有助于學(xué)生算法思維的發(fā)展。在實(shí)際的教學(xué)中，我首先讓學(xué)生說一說自己平時(shí)玩迷宮游戲時(shí)的經(jīng)歷，讓學(xué)生意識(shí)到在整個(gè)游戲當(dāng)中，判斷是否還能夠前進(jìn)是非常重要的一個(gè)步驟；接著，引導(dǎo)學(xué)生在編寫程序的過程中，思考如何將人的經(jīng)歷轉(zhuǎn)移到小貓身上，讓學(xué)生意識(shí)到小貓穿越迷宮也需要很多的步驟，而在每次決定要前進(jìn)還是轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，使用的都是同一套規(guī)則（判斷控件），而不需要重新編寫一個(gè)規(guī)則，從而發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到編程之中蘊(yùn)含著的便利性，讓學(xué)生養(yǎng)成將知識(shí)模塊化的習(xí)慣。

三、注重多元引導(dǎo)發(fā)展學(xué)生分解思維

分解思維的培養(yǎng)表面上是讓學(xué)生養(yǎng)成對(duì)問題解決的方法進(jìn)行分步的習(xí)慣，實(shí)際上是讓學(xué)生學(xué)會(huì)抓住問題解決中的主要思路，并且根據(jù)從某個(gè)問題中獲得的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)會(huì)按照同樣的思路去解決其他的問題。而在小學(xué)信息科技教學(xué)中，學(xué)生分解思維的培養(yǎng)需要教師強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主性，給學(xué)生更多的機(jī)會(huì)來說一說自己解決問題的步驟，使學(xué)生學(xué)會(huì)說理。教師要改變過去教學(xué)中強(qiáng)推給學(xué)生知識(shí)的手段，讓學(xué)生學(xué)會(huì)自己去探索和發(fā)現(xiàn)，找到適合自己的問題解決方法，從而讓學(xué)生逐漸養(yǎng)成良好的問題分解習(xí)慣，獲得分解思維發(fā)展的基礎(chǔ)[3]。

比如，在教學(xué)“賽車游戲”這一節(jié)內(nèi)容的過程中，由于這個(gè)年齡段的學(xué)生自主編程能力還不強(qiáng)，如果直接讓學(xué)生自己去尋找解決問題的步驟，很難取得理想的效果。因此，我采取了在學(xué)生跟隨著教師的思路完成了賽車游戲的設(shè)計(jì)之后，再讓學(xué)生自己來梳理整堂課的方式，充分地鍛煉學(xué)生的分解思維。整個(gè)賽車游戲?qū)嶋H上可以分成三步驟，分別是賽車前進(jìn)、糾正方向、終點(diǎn)停止。在學(xué)生總結(jié)出了這三個(gè)步驟的基礎(chǔ)之上，我讓學(xué)生再接著說一說每一個(gè)大步驟當(dāng)中又包含了哪些小步驟，從而進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行分解，如在“賽車前進(jìn)”這個(gè)大步驟當(dāng)中，需要有創(chuàng)建汽車、放在起點(diǎn)、搭建初始化腳本等步驟。在學(xué)生對(duì)賽車游戲的制作過程進(jìn)行了分解性的敘述之后，我再讓學(xué)生想一想這樣問題解決思路還可以用在哪些場(chǎng)景中，促使學(xué)生進(jìn)行思路上的遷移，發(fā)展學(xué)生的分解思維，并且讓學(xué)生感受到scratch編程的樂趣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

四、探索信息編程內(nèi)涵發(fā)展抽象思維

抽象思維是指在事物的觀察過程中可以忽視次要的因素，抓住事物的本質(zhì)屬性，在信息科技教學(xué)中，發(fā)展學(xué)生的抽象思維，需要教師引導(dǎo)學(xué)生將信息科技中的“物體”和現(xiàn)實(shí)生活中的物體進(jìn)行對(duì)比，讓學(xué)生正確理解信息科技是如何運(yùn)行的。小學(xué)生的抽象思維發(fā)展存在著嚴(yán)重的不足，學(xué)生看待問題的角度原本就很不全面，因此也很難在問題觀察中抓住問題的主要因素。對(duì)此，教師要給學(xué)生充足的體驗(yàn)，加強(qiáng)對(duì)體驗(yàn)式教學(xué)方法的使用，使學(xué)生可以正確建立起信息科技和現(xiàn)實(shí)生活之間的聯(lián)系，從而在信息科技教學(xué)中實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生抽象思維的培養(yǎng)[4]。

比如，在教學(xué)“青蛙過河”這一節(jié)內(nèi)容的過程中，需要學(xué)生去了解如何使用位移、旋轉(zhuǎn)等方式來控制對(duì)象進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，讓學(xué)生知道坐標(biāo)的知識(shí)在信息科技中是如何使用的。而在學(xué)生掌握了其中的操作知識(shí)之后，我向?qū)W生提出了一個(gè)問題：小青蛙的直線運(yùn)動(dòng)以及旋轉(zhuǎn)和我們自己的直線運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)存在著什么不同嗎？這個(gè)問題很快地引起了學(xué)生的好奇心?！熬烤褂惺裁床煌兀俊睅е@個(gè)疑問，我讓學(xué)生在教室里面隨意地進(jìn)行活動(dòng)，走一走直線，或者在原地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并且將自己代入小青蛙的視角，看看兩者之間會(huì)有什么區(qū)別。這樣，我通過讓學(xué)生進(jìn)行對(duì)比，可以讓學(xué)生意識(shí)到信息科技實(shí)際上是對(duì)現(xiàn)實(shí)生活的一種“模仿”，而這種模仿是忽略了很多的因素的，在青蛙過河的游戲中，小青蛙的直線行走只能保證最終位置發(fā)生了變化，而人的行走還伴隨著視野的變化、手臂的擺動(dòng)等因素。但是，這些因素在“直線走”這個(gè)問題中屬于次要因素，因此被信息科技“優(yōu)化”掉了。如此，可以讓學(xué)生抽象出適合在計(jì)算機(jī)環(huán)境中應(yīng)用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使學(xué)生的抽象思維獲得培養(yǎng)。

五、引導(dǎo)交流討論鍛煉學(xué)生歸納思維

歸納思維的培養(yǎng)可以使學(xué)生學(xué)會(huì)總結(jié)有助于問題解決的方法，是促使學(xué)生計(jì)算思維獲得成長(zhǎng)的直接手段。歸納思維的發(fā)展需要學(xué)生具有良好的反思意識(shí)，能夠在問題解決之后及時(shí)地對(duì)解決問題的過程進(jìn)行探索，同時(shí)還可以通過對(duì)比等方式對(duì)解決問題方法的優(yōu)劣性進(jìn)行區(qū)分。但是，小學(xué)生大多還沒有養(yǎng)成良好的反思意識(shí)，并且對(duì)問題解決的方法理解普遍不夠深刻，因此在實(shí)際的教學(xué)中，教師要充分地發(fā)揮出自身的引導(dǎo)作用，為學(xué)生的歸納總結(jié)搭建支架，培養(yǎng)學(xué)生良好的反思習(xí)慣，使學(xué)生在不斷訓(xùn)練中獲得歸納思維上的成長(zhǎng)。

比如，在教學(xué)“機(jī)靈的老鼠”這一節(jié)內(nèi)容的教學(xué)中，學(xué)生在之前已經(jīng)學(xué)習(xí)過了聲音傳感器的相關(guān)知識(shí)，這節(jié)課屬于對(duì)傳感器知識(shí)的拓展延伸。在學(xué)生完成了學(xué)習(xí)之后，我再引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行總結(jié)，讓學(xué)生想一想主控板和傳感器是如何連接在一起的，兩種傳感器在使用上是否存在著相似性，如果再讓自己來連接一個(gè)其他類型的傳感器，可以怎樣使用。之后，我還讓學(xué)生結(jié)合從信息科技中學(xué)到的知識(shí)，思考光傳感器在現(xiàn)實(shí)生活中還可以用到哪些場(chǎng)景中來，并且讓學(xué)生說一說在設(shè)計(jì)應(yīng)用的過程中需要注意哪些問題。這樣，我通過根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行歸納總結(jié)，不僅可以完善學(xué)生的認(rèn)知框架，而且可以激活學(xué)生的遷移意識(shí)，讓學(xué)生在反思?xì)w納中發(fā)現(xiàn)解決問題的有效方法。

六、計(jì)算思維培養(yǎng)的注意問題

在小學(xué)信息科技教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維是我們當(dāng)前的主要任務(wù)之一，而教師也需要不斷地進(jìn)行反思，關(guān)注教學(xué)實(shí)踐中存在著的問題，逐步提升教學(xué)的質(zhì)量[5]。

1.活動(dòng)形式選擇以自主性為基礎(chǔ)

培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的活動(dòng)組織形式有很多，而不論選擇什么樣的方法，都需要教師遵循以學(xué)生的自主探究為基礎(chǔ)這一基本觀念，從而使學(xué)生的計(jì)算思維可以真正獲得成長(zhǎng)。計(jì)算思維不是一個(gè)固定的方法，更不是固定的知識(shí)，而是學(xué)生在解決問題的過程中所表現(xiàn)出來的一種素質(zhì)。因此，只有讓學(xué)生自發(fā)地去進(jìn)行探索，才可以使學(xué)生的計(jì)算思維獲得成長(zhǎng)。而如果教師采取傳統(tǒng)的灌輸式手段，直接告訴學(xué)生某個(gè)問題要怎么解決，那么學(xué)生學(xué)到的也只是一個(gè)問題的解決方法，思維會(huì)變得越來越僵化，給學(xué)生的計(jì)算思維發(fā)展帶來負(fù)擔(dān)。因此，教師要以學(xué)生的自主性為基礎(chǔ)來選擇教學(xué)活動(dòng)的形式，給學(xué)生更多的體驗(yàn)和思考機(jī)會(huì)。

2.評(píng)價(jià)是對(duì)學(xué)生表現(xiàn)的重要反饋

在計(jì)算思維培養(yǎng)的過程中，我們需要遵循學(xué)生的自主性基本原則，讓學(xué)生可以在自主探究中總結(jié)出解決問題的方法、規(guī)律以及知識(shí)等。但是，如果任憑學(xué)生自己去探索，卻不重視對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)，很難真正落實(shí)對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)。因此，在實(shí)際的教學(xué)中，教師可以根據(jù)學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的計(jì)算思維表現(xiàn)情況，使用評(píng)價(jià)的方式來給予學(xué)生反饋，告訴學(xué)生哪里做得比較好，哪里還有待進(jìn)步，從而引起學(xué)生對(duì)問題新的思索，促使學(xué)生自發(fā)地對(duì)自己解決問題的方法進(jìn)行優(yōu)化，讓學(xué)生的計(jì)算思維獲得更加完善的培養(yǎng)，并且提升教學(xué)的質(zhì)量。需要注意的是，這里的評(píng)價(jià)指的不是傳統(tǒng)的結(jié)論性評(píng)價(jià)，而是面向?qū)W生學(xué)習(xí)過程的評(píng)價(jià)，從而讓評(píng)價(jià)發(fā)揮出對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)作用，幫助學(xué)生提升自己。因此，教師要對(duì)學(xué)生進(jìn)行充分的觀察，了解學(xué)生存在著的不足，做出合理的過程性評(píng)價(jià)。

3.強(qiáng)調(diào)發(fā)揮教師的技能引導(dǎo)作用

結(jié)合信息科技學(xué)科的特殊性，學(xué)生在計(jì)算思維發(fā)展上存在著的障礙主要是技能運(yùn)用層面的，導(dǎo)致學(xué)生不敢去思考、不知道如何思考。因此，在培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的過程中，教師要注重發(fā)揮出自身的技能引導(dǎo)作用，幫助學(xué)生掃清認(rèn)知上的一般障礙，讓學(xué)生能夠展開發(fā)散性的想象和聯(lián)想，對(duì)信息科技展開更深層次的探索，為學(xué)生的計(jì)算思維發(fā)展提供更加舒適的基本環(huán)境。

結(jié)語

信息化社會(huì)的發(fā)展給我們提供了更多的機(jī)遇，同時(shí)也對(duì)教育提出了更高的挑戰(zhàn)。在小學(xué)信息科技教學(xué)中，教師的目光不能局限于教材，而是要從促進(jìn)學(xué)生的終身發(fā)展出發(fā)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，使學(xué)生不僅可以獲得生活所需要的信息技術(shù)知識(shí)，而且可以靈活地運(yùn)用信息科技當(dāng)中的思想去處理范圍更加廣的問題，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效益，為學(xué)生成長(zhǎng)為信息化社會(huì)所需要的人才奠定下良好的基礎(chǔ)。