小學信息科技中計算思維培養(yǎng)的實踐探索

【摘 要】本文闡述小學信息科技課程中的計算思維教學策略和方法，探索如何培養(yǎng)學生的計算思維。

【關(guān)鍵詞】計算思維 編程教育 問題解決

隨著信息科技的快速發(fā)展，計算思維已經(jīng)成為近年來備受矚目的一種解決問題的思維方式。在教育領(lǐng)域，計算思維的培養(yǎng)引起了廣泛關(guān)注。通過信息科技等手段，培養(yǎng)小學生運用計算思維解決學習、生活以及日后工作中的真實問題的能力，已成為小學信息科技課程的重要目標，也是信息科技課程的核心素養(yǎng)要求。

一、計算思維的定義和名詞解釋

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》指出：“計算思維是指個體運用計算機科學領(lǐng)域的思想方法，在問題解決過程中涉及的抽象、分解、建模、算法設(shè)計等思維活動?！本邆溆嬎闼季S的學生，能對問題進行抽象、分解、建模，并通過算法設(shè)計形成解決方案；能嘗試模擬、驗證解決問題的過程，反思、優(yōu)化解決問題的方案，并將其遷移運用于解決其他問題。

抽象是指關(guān)注重要的特征，忽略不相關(guān)的細節(jié)，包含量的抽象、關(guān)系的抽象、對象的抽象等。例如，常見的地圖APP把一條條復雜的、各不相同的道路抽象成一條條線。

分解是指將一個大問題分解成一些相對更易于理解、更容易完成的小問題，以便于學生獨立依次完成或者多個學生分工合作完成。任務分解不是信息科技課程獨有的，它在學習、生活、工作中都會用到。

建模是指建立模型，發(fā)現(xiàn)問題之間的相似性。建模使我們的問題更容易解決，我們可以在模型相近的地方，使用相同的問題解決方案。例如，用Scratch繪制正方形等正多邊形的過程中，學生總結(jié)出畫正多邊形的通用模型后，就可以快速解決其他相似問題。

算法設(shè)計是指計算思維中的算法。我們可以將其通俗易懂地理解為“解決問題的方法和步驟”。在計算機編程中，算法就是一系列的步驟，用來解決特定的問題。這些步驟需要按照一定的順序來執(zhí)行，最終得到我們想要的結(jié)果。

二、小學信息科技中培養(yǎng)計算思維的必要性和重要性

計算思維對于信息科技課程和人的需要來說都是非常重要和必要的。作為信息科技教師，我們應該教授學生計算思維的基本概念和方法，并通過實踐和案例分析等方式來培養(yǎng)學生的計算思維能力，從而為他們未來的學習、生活和工作打下堅實的基礎(chǔ)。

從信息科技課程本身來看，計算思維是非常重要的，它是信息科技課程的核心素養(yǎng)之一。信息科技課程涉及計算機科學、計算機工bENG5VMNR9LGDq0X2HLuQg==程、軟件工程、人機交互等多個方面，這些方面都需要計算思維來進行方案設(shè)計和問題解決。

從人的需要來看，計算思維也是非常必要的。在當今信息時代，人們面臨的問題和挑戰(zhàn)越來越復雜和多樣化，需要一種更加高效和系統(tǒng)化的思考方式來應對。計算思維可以幫助人們更好地理解和應對這些問題和挑戰(zhàn)，從而提高工作的效率和質(zhì)量。例如，在工作中把大的任務分解成小任務，并安排合適的人員去解決，這是“多進程并發(fā)”思維，可促進任務的完成。

三、在小學信息科技課程教學中培養(yǎng)計算思維

計算思維的培養(yǎng)途徑有很多，不是只有信息科技課程才能培養(yǎng)計算思維，各學科都能培養(yǎng)計算思維。本文研究信息科技課程培養(yǎng)計算思維的方法。

1. 在算法中學習計算思維。

“身邊的算法”是新課標第三學段的重要模塊，主要內(nèi)容包括算法的描述、執(zhí)行和效率等，主要使用貼近學生的生活和學習的算法，初步培養(yǎng)他們使用計算思維解決實際問題的能力。計算思維的各個核心要素包括算法的設(shè)計、算法的驗證、算法的反思總結(jié)、算法的應用等，有助于學生構(gòu)建計算思維基礎(chǔ)知識體系，讓學生系統(tǒng)地學習計算思維，并使用計算思維解決實際問題。

2. 在編程應用中培養(yǎng)計算思維。

編程是小學信息科技教學的重要組成部分，也是培養(yǎng)計算思維的重要途徑和重要手段。學習編程，可通過完成項目使計算思維的概念具體化。小學計算思維培養(yǎng)過程中的常用編程工具有scratch和慧編程等。

以《猜數(shù)游戲》教學為例，教師可先請兩個學生在講臺前面示范玩猜數(shù)游戲，再讓所有學生體驗電腦版的猜數(shù)游戲，經(jīng)歷真實的游戲過程。在玩的過程中，全體學生明白了游戲規(guī)則（抽象）。而后，教師再適時在黑板上板書流程圖，讓學生用自然語言進行描述（算法），接著讓學生根據(jù)流程圖分析，要設(shè)計出這個程序，需要先做什么、再做什么（分解和算法），再根據(jù)分解出來的任務依次解決。調(diào)試好程序后，教師引導學生思考如何優(yōu)化程序，讓程序運行得更好（優(yōu)化、迭代），并且在布置作業(yè)時推廣遷移到解決其他問題，讓學生經(jīng)歷“體驗—分析—設(shè)計—調(diào)試—優(yōu)化—遷移（舉一反三）”的全過程，從而培養(yǎng)學生的計算思維核心素養(yǎng)。

3. 在設(shè)計類應用軟件教學中培養(yǎng)計算思維。

在設(shè)計類應用軟件教學中，教師可引導學生設(shè)計出自己的作品，在設(shè)計和實踐時培養(yǎng)學生的計算思維能力，打造項目式、主題式的實踐性課堂。在教學過程中，教師應該給予學生充分的授權(quán)和自主學習空間，讓學生獨立完成一些項目設(shè)計任務，并自己整理學習內(nèi)容，做出自己的成果，提高計算思維的能力。

如在電子報刊、電子文稿的設(shè)計創(chuàng)作教學中，上課伊始，教師可展示優(yōu)秀作品，確定一個主題；然后分析這個主題（分析），讓學生思考準備從幾個方面來設(shè)計（分解）；先設(shè)計哪個部分，再設(shè)計哪個部分（算法）。是否有類似的設(shè)計（模式識別），如果有就用原來的解決方案來設(shè)計；如果沒有設(shè)計過類似的，就重新規(guī)劃設(shè)計，形成解決方案，并去實踐設(shè)計出作品，分享給同學和教師，而后讓學生之間互相點評或者讓學生自我反思，找到設(shè)計不好的地方進行優(yōu)化、改進。

4. 在理論課中滲透計算思維。

設(shè)計類課程可以做項目來培養(yǎng)計算思維，編程類的課程可以提升計算思維，那么理論課沒有解決問題、完成項目，它可以培養(yǎng)計算思維嗎？筆者認為，理論課也可以滲透計算思維的知識。

以《人工智能在身邊》的教學為例，認識人工智能能“聽、說、看、想”，這只是會使用，沒有涉及信息科技的思考方法，也就談不上計算思維的培養(yǎng)。有鑒于此，筆者在課上引導學生反思人工智能能“聽”背后的工作原理，雖然學生不一定想得出來，但是已經(jīng)有這個反思的意識，這就滲透了計算思維的發(fā)展。學生在學習中還認識到人工智能“深藍”開始時還多次輸給人類，AlphaGo也不是一設(shè)計出來就能贏得世界圍棋冠軍，所以人工智能也要不斷地經(jīng)過優(yōu)化、改進和迭代，才能不斷完善。優(yōu)化、改進和迭代是計算思維的重要思想。

此外，新知探究過程中可以培養(yǎng)學生的計算思維，課堂反饋、課外作業(yè)也能培養(yǎng)學生的計算思維：反饋的時候，教師可以讓學生說一說同學的回答有什么地方可以改進、優(yōu)化；課外作業(yè)的過程就是學生獨立解決問題的過程，也是將課內(nèi)所學應用于學習、生活的過程，舉一反三的過程。學生能夠舉一反三，是其具備計算思維的重要標志。

綜上所述，在小學信息科技課程中培養(yǎng)學生的計算思維是非常重要和必要的。信息科技教師應該積極承擔起培養(yǎng)學生計算思維的重任，不斷探索信息科技課堂中發(fā)展計算思維的途徑和方法，培養(yǎng)學生解決學習、生活和以后工作中遇到的真實問題的能力。

（作者單位：福建省福清市融西小學）

［1］陳艷影.基于計算思維培養(yǎng)的Scratch編程教學——以“小貓走迷宮”的教學為例［J］.新教師，2021（02）：89-90.

［2］熊宇紅.計算思維是什么，如何培養(yǎng)［J］.中小學信息技術(shù)教育，2023（02/03）：23-26.

［3］熊璋，邵紅祥.重塑信息科技教育［J］.中國信息技術(shù)教育，2020（02）：4-9.

本文系福清市教育科學研究“十四五”規(guī)劃2021年度課題“基于‘多元結(jié)合’的信息技術(shù)課堂深度學習研究”（課題編號：FQ2021GH098）的研究成果。