基于計算思維培養(yǎng)的信息科技課程資源建設(shè)研究

余文

摘 要：隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，計算思維已經(jīng)成為21世紀的核心能力之一。在這個背景下，《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》也明確提出了培養(yǎng)學生計算思維的要求。然而，如何有效地進行學生計算思維的培養(yǎng)，以及如何建設(shè)符合這一要求的課程資源，仍然是教育工作者需要解決的問題。本文旨在研究基于計算思維培養(yǎng)的信息科技課程資源建設(shè)，首先分析了信息科技課程中計算思維培養(yǎng)的必要性與可行性以及目前信息科技課程資源建設(shè)在計算思維培養(yǎng)方面的不足，然后提出了幾點基于計算思維培養(yǎng)的信息科技課程資源建設(shè)策略，并對其進行了詳細的論述。希望為信息科技課程的教學改革提供一些重要的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：小學；計算思維培養(yǎng)；信息科技課程；資源建設(shè)；策略

【中圖分類號】G622 【文獻標識碼】A 【文章編號】2097-2539（2023）21-0169-04

為貫徹落實習近平總書記關(guān)于教育的重要論述和指導思想，教育部于2022年4月頒布了新修訂的《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》，重新定義了課程方案和課程標準，并進一步深入解析了課程性質(zhì)和課程理念。小學三四年級的學生的信息應(yīng)用能力和邏輯思維能力正在逐漸成熟，這個階段是培養(yǎng)學生信息素養(yǎng)和計算思維的絕佳時機。教師需要具備敏銳的洞察力，善于發(fā)現(xiàn)這一階段學生的特點，把握好培養(yǎng)他們計算思維的關(guān)鍵時機，深入理解新課標中的新方向和新思路，并將其有效運用到教學實踐中。

一、計算思維培養(yǎng)與信息科技課程的關(guān)系

計算思維是指個體運用計算機科學領(lǐng)域的思想方法，在問題解決過程中設(shè)計的抽象、分解、建模、算法設(shè)計等思維活動。信息科技課程通過提供平臺與實踐機會，培養(yǎng)學生運用信息技術(shù)進行信息處理和創(chuàng)新的能力。兩者相輔相成，促進學生的信息素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提升。

首先，計算思維理論為信息科技課程提供了理論基礎(chǔ)，而計算思維能力是學生運用信息技術(shù)進行信息處理和創(chuàng)新的基礎(chǔ)。信息科技課程需要學生具備一定的邏輯思維和問題解決能力，才能更好地應(yīng)用各種信息技術(shù)工具進行信息處理和創(chuàng)新。其次，信息科技課程為學生提供了實踐平臺，幫助學生實踐計算思維理論。信息科技課程中，學生可以通過編程、數(shù)據(jù)分析等實際操作，將計算思維理論應(yīng)用到實際問題中。通過實踐，學生可以更好地理解和掌握計算思維理論，并培養(yǎng)創(chuàng)新能力。再次，計算思維理論和信息科技課程相輔相成，當學生具備了較高的信息技術(shù)應(yīng)用能力和計算思維能力時，他們能夠更好地處理和利用信息，提高信息處理的效率和質(zhì)量，增強創(chuàng)新能力。通過把信息科技課程的實踐性和計算思維理論的理論性相結(jié)合，能夠全面提升學生的信息素養(yǎng)。

二、信息科技課程中計算思維培養(yǎng)的必要性與可行性分析

在《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》頒布背景下，計算思維培養(yǎng)在信息科技課程資源建設(shè)中的重要性日益凸顯。首先，信息加工學習理論強調(diào)，教學中需關(guān)注學生的內(nèi)部思維過程，通過影響這一過程促進學生的學習。這意味著，在信息科技課程中，教師需要將教學重點從傳統(tǒng)的知識傳授轉(zhuǎn)向?qū)λ季S能力的培養(yǎng)，以提高學生的學習效果。學者Seiter等人通過實驗發(fā)現(xiàn)，三四年級的學生已經(jīng)可以初步了解計算思維的概念[2]。這表明，計算思維的培養(yǎng)可以在小學教育階段進行。此外，孫立會教授等人的研究將10-11歲定為培養(yǎng)小學生計算思維能力的最佳時期[3]這些研究都對于我國小學生信息科技教學的開展具有重要的指導意義，進一步證實了在小學階段培養(yǎng)計算思維的重要性，通過在思維發(fā)展的關(guān)鍵期進行計算思維培養(yǎng)，可以更好地提升學生的信息技術(shù)核心素養(yǎng)。

三、目前信息科技課程資源建設(shè)在計算思維培養(yǎng)方面的不足

在當前信息科技課程資源建設(shè)的實踐過程中，計算思維的培養(yǎng)還存在著一些不足。

首先，計算思維是一種跨學科的能力，需要將計算機科學、數(shù)學、邏輯學、心理學等多個學科的知識整合起來。而目前的信息科技課程資源建設(shè)往往只關(guān)注計算機科學和數(shù)學的知識，忽略了其他學科的重要性。這導致了計算思維培養(yǎng)缺乏全面性，難以將其應(yīng)用到其他領(lǐng)域。其次，當前信息科技課程資源建設(shè)的課程內(nèi)容和教材更新存在滯后現(xiàn)象。隨著信息科技的迅速發(fā)展，各種理論技術(shù)日新月異，但是學校教材和課程內(nèi)容的更新往往無法及時跟上這些變化，導致理論知識與實際應(yīng)用脫節(jié)。再次，當前信息科技課程資源建設(shè)在實踐教學環(huán)節(jié)存在某種程度上的缺失。許多學校在信息科技課程的設(shè)置上過于注重理論教學，缺乏與實際應(yīng)用緊密結(jié)合的實踐環(huán)節(jié)。這使得學生在學習過程中難以將所學知識與實際問題相結(jié)合，無法在解決實際問題的過程中培養(yǎng)計算思維。最后，我國在信息科技課程資源建設(shè)方面關(guān)于計算思維培養(yǎng)的評價體系尚未完善。目前，對學生的計算思維能力的評價仍然以考試成績?yōu)橹?，這使得學生在學習過程中過于關(guān)注分數(shù)，而忽視了計算思維的實際應(yīng)用。

四、基于《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》計算思維培養(yǎng)的信息科技課程資源建設(shè)策略

（一）制定明確的計算思維培養(yǎng)目標

制定明確的計算思維培養(yǎng)目標是促進學生計算思維提升的關(guān)鍵。教師需要結(jié)合《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》，制定具體的計算思維培養(yǎng)目標，并采取有效的教學策略，確保計算思維培養(yǎng)目標的達成。

在制定具體的計算思維培養(yǎng)目標時，教師應(yīng)考慮到教學資源的可行性和有效性，確保教學資源能夠支持學生的計算思維培養(yǎng)，并能夠在實際教學中得到有效應(yīng)用[4]。同時，小學生的認知能力和思維發(fā)展水平與成年人有很大的差異，因此，教師在制定計算思維培養(yǎng)目標時，應(yīng)考慮到小學生的認知特點和發(fā)展需求，制定符合其年齡特點的計算思維培養(yǎng)目標。教師可以將計算思維的培養(yǎng)目標劃分為不同的年級和階段，然后根據(jù)小學生的認知能力和思維發(fā)展水平，逐步提高計算思維的要求和難度。具體而言，可以將計算思維培養(yǎng)的發(fā)展目標分為四個階段：

1.第一階段（小學一二年級）：培養(yǎng)學生具備基本的計算思維概念，如順序、循環(huán)、條件等。通過簡單的編程語言（如Scratch）和計算思維游戲，讓學生在實踐中體驗和感受計算思維的樂趣。

2.第二階段（小學三四年級）：培養(yǎng)學生運用計算思維解決實際問題的能力。通過學習常見的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如列表、字典等），讓學生能夠用計算思維分析問題、解決問題，提高問題解決能力。

3.第三階段（小學五、六年級）：培養(yǎng)學生運用計算思維進行創(chuàng)新的能力。通過學習高級算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如樹、圖等），讓學生結(jié)合理論進行優(yōu)化和創(chuàng)新，提高創(chuàng)新能力。

4.第四階段（小學畢業(yè)階段）：培養(yǎng)學生具備計算思維的跨學科應(yīng)用能力。通過綜合運用所學計算思維知識和方法，讓學生能夠?qū)⒂嬎闼季S與其他學科知識相結(jié)合去解決實際問題，提高跨學科應(yīng)用能力。

通過制定明確的階段性計算思維培養(yǎng)目標，教師可以在教學過程中有針對性地選擇、設(shè)計和開發(fā)相應(yīng)的信息科技課程資源，從而更好地培養(yǎng)學生的計算思維能力。

（二）設(shè)計計算思維導向的課程內(nèi)容

在《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》頒布背景下，設(shè)計計算思維導向的課程內(nèi)容是至關(guān)重要的一環(huán)，具體來看，可以將課程內(nèi)容分成三大塊：計算思維的基礎(chǔ)、計算思維的準備和計算思維的實踐[5]。

計算思維的基礎(chǔ)是學生利用計算機運用程序思維進行信息處理、模擬和解決問題的基礎(chǔ)，重點在于如何運用程序包括如何拆分問題、如何設(shè)計算法等，需要學生學習和應(yīng)用變量、值、比較、運算等語句，還要做好基本的知識準備、掌握機器學習的基本概念，為計算思維的實踐做準備；計算思維的準備，重點在于讓學生掌握程序的運行機制、問題解決思路和編程模式。學生要學會如何設(shè)計表達式、函數(shù)、類和對象，以及如何利用編程技術(shù)搭建編程框架，掌握用算法處理復雜問題的技能。同時要教會學生，如何利用腳本語言實現(xiàn)面向?qū)ο缶幊?、如何編寫文檔以及用程序調(diào)試軟件程序代碼等，增強學生的編程處理能力；計算思維的實踐，以解決實際問題為出發(fā)點，將計算機程序技術(shù)、計算機邏輯語言以及計算機數(shù)學技術(shù)應(yīng)用在實踐中，實踐中要讓學生熟練運用腳本語言、面向?qū)ο缶幊?、?shù)據(jù)庫技術(shù)、機器學習算法和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等，在計算機視覺、語音識別、自然語言處理、智能計算機技術(shù)等領(lǐng)域，解決實際問題。此外，教師還要結(jié)合學生的實際，安排一些案例分析內(nèi)容，例如，在教授編程語言時，教師可以引導學生開發(fā)一個簡單的網(wǎng)頁或游戲，讓學生通過實踐掌握編程的基本語法和技能，并且理解計算機程序的執(zhí)行過程；在教授算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，教師可以設(shè)計一些具體的算法解決數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用問題，讓學生通過分析和解決實際問題，理解算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的原理及其應(yīng)用。

（三）開發(fā)多樣化的計算思維教學方法

為了更好地培養(yǎng)學生的計算思維，教師需要開發(fā)多樣化的教學方法，結(jié)合《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》，本文闡述了推進小學計算思維培養(yǎng)的信息科技課程教學內(nèi)容建設(shè)的四種策略：項目驅(qū)動法、探究式教學法、游戲化教學法和情境教學法，以及它們的實施細節(jié)和前提條件。這些教學方法不僅可以幫助學生更好地理解和掌握計算思維的基本概念和方法，還可以培養(yǎng)他們的團隊合作能力、創(chuàng)新能力和解決問題的能力。

首先，項目驅(qū)動法是信息科技課程教學中一種有效地推動學生計算思維培養(yǎng)的策略。該法通過引導學生組成小組、結(jié)合課程內(nèi)容來嘗試解決實際問題，幫助學生了解計算思維的基本定義，系統(tǒng)化地跟蹤、解決問題，從而提高計算思維能力。在這樣的一個設(shè)計模式下，老師可以提供有用的建議，對小組進行指導，讓學生自主發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，培養(yǎng)學生團隊協(xié)作精神、分工合作意識以及創(chuàng)新能力。

第二，探究式教學法是實現(xiàn)小學課程教學內(nèi)容建設(shè)的另一種策略。該法強調(diào)學習者的自主發(fā)現(xiàn)過程，引導學生探究信息科技知識，并使用計算思維來分析和處理問題。在探究式教學過程中，老師設(shè)計多種探究環(huán)節(jié)，以自由的狀態(tài)完成探究過程，強化了計算思維的培養(yǎng)。例如，以學生提出的學習問題作為主題來開展探究活動，使學生結(jié)合各種條件和主客觀因素去判斷、收集有效信息，自主解決實際問題，完成探究任務(wù)。

第三，游戲化教學法是一種以計算思維培養(yǎng)為核心的信息科技教學內(nèi)容資源建設(shè)策略。游戲化教學法可以使學生通過游戲活動，不斷建立、完善知識結(jié)構(gòu)，激發(fā)自主學習的興趣，提高解決問題的能力。例如，游戲中使用虛擬指令來解決實際問題，使學生學會用邏輯分析、解決問題，從而提高計算思維能力[6]。

最后，情境教學法也是一種用于推動小學計算思維培養(yǎng)的信息科技課程資源建設(shè)策略。以實際問題為基礎(chǔ)，通過將信息科技知識與學生日常生活緊密結(jié)合的方法，引導學生研究具體問題，用計算思維來提出問題、討論問題，從而解決實際問題，達到思維訓練的目的。例如，老師可以布置學生制作一款游戲，讓他們用簡單編程語言來完成任務(wù)，從而培養(yǎng)學生的計算思維能力。

（四）建立科學、有效、完善的計算思維評估體系

為了全面推進學生計算思維的培養(yǎng)，根據(jù)《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》要求，建立一個完善有效的計算思維評估體系是必不可少的。一方面，它能從宏觀角度規(guī)劃、明確學習目標，指明教學方向，更好地服務(wù)于學生；另一方面，它可以幫助學校有效評估教學成效，更好地完成后續(xù)的學習指導和學習計劃。

首先，評估指標的制定是評估體系的基礎(chǔ)。在《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》中，已經(jīng)明確了計算思維培養(yǎng)的目標和要求。因此，在制定評估指標時，可以參照這些目標和要求，將其細化為可操作性強的標準，如對計算思維基本概念的理解程度、解決問題的能力和創(chuàng)新思維等。

其次，考核內(nèi)容和形式的選擇也是評估體系的重要組成部分。在信息科技課程中，教師可以通過多種方式來考核學生的計算思維能力，如課堂作業(yè)、小測驗、項目實踐等。考核內(nèi)容可以涵蓋計算思維的不同方面，如邏輯推理、算法設(shè)計、數(shù)據(jù)表示等。

最后，考核規(guī)則和流程的設(shè)計也是評估體系的關(guān)鍵部分。為了保證評估的有效性和公正性，需要建立一套科學規(guī)范的考核規(guī)則和流程：1.要明確每個階段的考核時間和地點，以及參與考核評估的人員和角色定位。2.要制定具體的評分標準和方法，確保評估結(jié)果的客觀性和準確性。3.還需要建立健全的申訴機制，讓學生有權(quán)利對自己的成績提出異議并得到合理的解釋和處理。4.為了提高學生的參與度和積極性，還可以設(shè)置一些獎勵措施，如頒發(fā)優(yōu)秀成績證書、獎學金等，以激勵學生更加努力地學習和應(yīng)用計算思維能力。

評估體系應(yīng)該注重學生的思維過程和解決問題的策略，而不僅僅是關(guān)注最終的結(jié)果[7]。教師可以設(shè)計一些思維導圖、流程圖和決策樹等，幫助學生展示他們的思維過程。同時，也可以采用觀察、訪談和反思等方法，了解學生在解決問題過程中的思考和決策過程。這樣的評估方法可以更全面地了解學生的計算思維能力和問題解決能力。最后，教師可以設(shè)計一些個性化的學習路徑和資源，幫助學生有針對性地提高計算思維能力。評估結(jié)果應(yīng)該及時反饋給學生和教師，教師可以根據(jù)評估結(jié)果調(diào)整教學策略和方法，更好地指導學生的學習。

（五）加強對教師的專業(yè)技能培訓與提升

基于《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》計算思維培養(yǎng)的信息科技課程資源建設(shè)策略中，加強對教師的專業(yè)技能培訓與提升是一個重要要求。教師是信息科技課程的實施者，其專業(yè)知識和能力水平直接影響到課程的質(zhì)量和效果。因此，加強教師專業(yè)知識培訓與提升，是培養(yǎng)學生計算思維的關(guān)鍵。

首先，教師需要深入學習和理解《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》的內(nèi)容和要求。該標準是指導信息科技課程建設(shè)和實施的綱領(lǐng)性文件，其中包括了計算思維培養(yǎng)的目標、內(nèi)容和方式等方面的要求。教師需要通過學習和理解這些要求，明確計算思維培養(yǎng)在信息科技課程中的地位和作用，掌握計算思維培養(yǎng)的方法和策略，以便更好地將其融入課程的實施中。其次，教師需要不斷更新和提升自身的專業(yè)知識水平和能力。信息科技是一門快速發(fā)展和變化的學科，教師需要不斷跟進和掌握新的技術(shù)和知識，以便能夠更好地應(yīng)對課程實施中的各種挑戰(zhàn)和問題。這需要教師具備不斷學習和自我更新的意識和能力，通過參加專業(yè)培訓、研討會和實踐等方式，不斷提高自身的專業(yè)水平和能力。此外，教師需要注重與同行和專家的交流與合作。信息科技課程的實施需要教師具備豐富的專業(yè)知識和經(jīng)驗，而同行和專家的經(jīng)驗和智慧可以幫助教師更好地理解和掌握課程的要求和實施方法。因此，教師需要積極參與同行的交流和合作，通過互相學習和分享，不斷提高自身的專業(yè)水平和能力。

五、結(jié)語

總而言之，基于計算思維培養(yǎng)的信息科技課程資源建設(shè)是一項復雜而重要的任務(wù)。信息科技課程資源的有效建設(shè)不僅可以促進學生的計算思維能力的提升，還可以提高學生的創(chuàng)新能力、問題解決能力和合作精神，真正實現(xiàn)《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》中計算思維的培養(yǎng)目標。

參考文獻

[1]藍海峰.基于計算思維培養(yǎng)的信息技術(shù)拓展課程實踐探究[J].廣西教育，2022（25）：57-61.

[2]孫立會，胡琳琳.是什么影響了小學生的計算思維——一項基于五省市小學生的橫向研究[J].中國電化教育，2021（07）：52-61.

[3]羅傳振.小學信息科技教學中學生計算思維的生成[J].求知導刊，2022（24）：53-55.

[4]陳永存.小學信息技術(shù)教學實施策略研究之計算思維的培養(yǎng)[J].中小學信息技術(shù)教育，2021（7）：83-85.

[5]張燕紅，古麗娜.用案例教學撬動小學生基于圖形化編程的計算思維發(fā)展[J].中國信息技術(shù)教育，2022（23）：20-21.

[6]奚鋐宙.指向計算思維的小學信息科技課教學策略[J].現(xiàn)代教學，2021（21）：70-71.

[7]毛新悅.核心素養(yǎng)背景下小學信息技術(shù)課堂計算思維培養(yǎng)[J].文理導航，2021（16）：94-9496.