淺談如何在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)計(jì)算思維

仇盼盼

隨著信息科技2022版課程標(biāo)準(zhǔn)在2022年4月的頒布，從2017年高中信息技術(shù)課標(biāo)到2022義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了信息從0到1的突破，但信息的核心素養(yǎng)卻沒(méi)變，依然是信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任。所謂計(jì)算思維，指借助計(jì)算機(jī)技術(shù)準(zhǔn)確地找出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，它既是信息技術(shù)核心素養(yǎng)中的關(guān)鍵點(diǎn)，也是現(xiàn)今小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科的主要教育任務(wù)。考慮到小學(xué)生年齡特點(diǎn)，學(xué)習(xí)精力不夠集中，要完成培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維核心素養(yǎng)的目標(biāo)，教師必須突出教學(xué)的實(shí)踐性與真實(shí)性，充分激發(fā)小學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，讓學(xué)生能在實(shí)踐探索的過(guò)程中促進(jìn)計(jì)算思維的生成。

對(duì)于計(jì)算思維的培養(yǎng)途徑，研究者認(rèn)可度比較高的是程序設(shè)計(jì)教學(xué)法，因?yàn)樵诰幊糖蠼鈫?wèn)題時(shí)，往往會(huì)采用分解→模式識(shí)別→抽象→算法→問(wèn)題解決等步驟，而這正體現(xiàn)了計(jì)算思維的思考模式。此外，計(jì)算思維的培養(yǎng)不應(yīng)僅局限于編程教學(xué)，新課標(biāo)中也指出要從信息技術(shù)課程的各個(gè)模塊滲透計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，但其直接且高效的培養(yǎng)途徑一定是通過(guò)編程教學(xué)。

一、基于問(wèn)題的計(jì)算思維教學(xué)方法

信息技術(shù)的教學(xué)方法很多，其中以問(wèn)題為導(dǎo)向、以解決問(wèn)題為目標(biāo)的教學(xué)方法，可以讓學(xué)生的思維經(jīng)歷解決問(wèn)題的過(guò)程，獲得真實(shí)的體驗(yàn)。基于問(wèn)題的教學(xué)是以問(wèn)題為驅(qū)動(dòng)、以學(xué)生為中心的教學(xué)。由此，基于問(wèn)題的教學(xué)方法是一種適用于計(jì)算思維教育的教學(xué)方法。

（一）將內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)閱?wèn)題

基于問(wèn)題的教學(xué)，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境是關(guān)鍵。在選擇問(wèn)題時(shí)，教師要以課程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，以教材內(nèi)容、知識(shí)點(diǎn)為中心，將教材內(nèi)容轉(zhuǎn)化為問(wèn)題提供給學(xué)生學(xué)習(xí)。也可以結(jié)合當(dāng)?shù)厝宋乃枷?，選擇學(xué)生關(guān)心的問(wèn)題，指導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題，圍繞問(wèn)題展開(kāi)學(xué)習(xí)。教師通過(guò)鉆研教材，剖析教材內(nèi)容，采用循序漸進(jìn)的方法，由淺入深，由易到難地分解任務(wù)、生成問(wèn)題。同時(shí)，將問(wèn)題與當(dāng)?shù)氐娜宋南嘟Y(jié)合，構(gòu)成問(wèn)題情境，拉近信息學(xué)科與學(xué)生的距離，使學(xué)習(xí)目標(biāo)更加明確。

（二）引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題

由學(xué)生提出問(wèn)題，有助于提高學(xué)生應(yīng)用信息技術(shù)的能力。引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題，是在情境“引”的作用下， “導(dǎo)”出問(wèn)題。所以，要發(fā)揮教師和情境的作用，讓學(xué)生勤于觀察、善于觀察，從觀察中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題。培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題的能力，引導(dǎo)和促進(jìn)學(xué)生的思維活動(dòng)。

（三）分析和解決問(wèn)題

分析問(wèn)題和解決問(wèn)題是一種重要的能力。在教學(xué)中，教師向?qū)W生提供分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的有關(guān)線(xiàn)索，提供獲取信息資源的線(xiàn)索，引導(dǎo)學(xué)生積極探索，討論交流，補(bǔ)充和完善解決問(wèn)題的方案。以生為本，讓學(xué)生積極參與到教學(xué)中，主動(dòng)研究與探索，尋找解決問(wèn)題的方法，并獲得相應(yīng)的知識(shí)和技能，培養(yǎng)計(jì)算思維能力。

二、基于程序設(shè)計(jì)的計(jì)算思維教學(xué)

通過(guò)學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)，可以掌握編程技能，認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)的工作原理，經(jīng)歷算法的構(gòu)造過(guò)程，體驗(yàn)計(jì)算機(jī)的自動(dòng)化特征，這些都是計(jì)算思維教育的基礎(chǔ)。開(kāi)展程序設(shè)計(jì)教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維和形成對(duì)計(jì)算機(jī)世界的看法，程序設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的重要載體。

（一）分解任務(wù)

當(dāng)人們解決一個(gè)計(jì)算問(wèn)題時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)或提出問(wèn)題，再分析并確定問(wèn)題的目標(biāo)和范圍，嘗試把復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化或具體化，評(píng)估潛在解決方案的可行性。因此，分解任務(wù)是解決復(fù)雜問(wèn)題的好方法，有助于將復(fù)雜的沒(méi)有頭緒的問(wèn)題分割為較小的容易解決的幾個(gè)步驟完成。

（二）選擇策略

根據(jù)實(shí)際情況或經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建解決方案的整體架構(gòu)或系統(tǒng)模型，包括元素間的聯(lián)系、邏輯和步驟，這個(gè)過(guò)程可以利用思維導(dǎo)圖將思維可視化。思維導(dǎo)圖有利于表達(dá)個(gè)體的思維過(guò)程，促進(jìn)思維能力的發(fā)展。在學(xué)生抽象思維水平不夠的時(shí)候，思維活動(dòng)還是需要具體、直觀的經(jīng)驗(yàn)來(lái)支持。

（三）解決問(wèn)題

利用建模思想進(jìn)行抽象化表達(dá)是解決問(wèn)題的方法之一。在這一過(guò)程中，教師應(yīng)該首先與學(xué)生共同梳理抽象與建模的一般方法。然后引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)模型去發(fā)現(xiàn)這個(gè)事物和其他事物之間的不同點(diǎn)和共同點(diǎn)，通過(guò)在模型上更新元素，使之可以抽象化地描述其他事物。最后，能按計(jì)劃有步驟地解決問(wèn)題，從而發(fā)生思維遷移。

（四）程序優(yōu)化

程序優(yōu)化是指對(duì)解決同一問(wèn)題的幾個(gè)不同程序，進(jìn)行比較、修改、調(diào)整或重新編寫(xiě)，變換為語(yǔ)句最少、占用內(nèi)存量最少的最優(yōu)程序。程序優(yōu)化是對(duì)解題方法進(jìn)行選擇的過(guò)程，教師需要指導(dǎo)學(xué)生分析結(jié)果并驗(yàn)證解決方案能否有效解決問(wèn)題或滿(mǎn)足需求，并對(duì)多種有效解決方案進(jìn)行比較。教師要啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)解決方法進(jìn)行分類(lèi)、統(tǒng)籌，梳理思維的方向，評(píng)估解決問(wèn)題的方法和效率，并提出優(yōu)化辦法。

通過(guò)以上四個(gè)方面的分析，發(fā)現(xiàn)：抽象——形式化表達(dá)——構(gòu)造——自動(dòng)化，既是編程學(xué)習(xí)流程，也是計(jì)算思維形成過(guò)程。學(xué)生在情境中學(xué)會(huì)抽象規(guī)則，學(xué)會(huì)用形式化的方式表達(dá)規(guī)則，學(xué)會(huì)構(gòu)造一系列可執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)句，最后形成數(shù)字化作品，并在運(yùn)行作品的過(guò)程中體驗(yàn)自動(dòng)化和人對(duì)計(jì)算機(jī)執(zhí)行動(dòng)作的操作。

綜上所述，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，不僅能發(fā)展他們的思維能力，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，而且能夠培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念去求解問(wèn)題，學(xué)會(huì)選擇合適的方式去分析問(wèn)題，并嘗試用有效的辦法實(shí)現(xiàn)問(wèn)題求解，從而提高他們解決問(wèn)題的能力。教師應(yīng)在觀念上，重視計(jì)算思維的培養(yǎng)；在教學(xué)中，融入計(jì)算思維的訓(xùn)練；在評(píng)價(jià)上，注重計(jì)算思維的反饋。