小學(xué)信息技術(shù)課堂計(jì)算思維培養(yǎng)探索

陳欽瑩

摘要：信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中提出了“計(jì)算思維”這一概念，這一新的概念的加入引起了一定的關(guān)注，計(jì)算思維重點(diǎn)在培養(yǎng)一種行計(jì)算機(jī)科學(xué)家一樣的思維能力，計(jì)算思維也是學(xué)生發(fā)展信息技術(shù)核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。本文以scratch《畫(huà)真多變形》一課為例子，論述了筆者在小學(xué)信息技術(shù)課堂教學(xué)中使用的一些能夠培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的方法。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù) 計(jì)算思維 scratch

在信息化高速發(fā)展的今天，中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的提出對(duì)一線(xiàn)教師提出了新的要求，體現(xiàn)在信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中，提出了將計(jì)算思維確定為一項(xiàng)重要的信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)。“計(jì)算思維”最早是美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)（CMU）計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任2006年在美國(guó)計(jì)算機(jī)權(quán)威刊物《Communications of the ACM》上提出的，周教授指的是一種思維的能力，就是像“計(jì)算機(jī)科學(xué)家那樣思考問(wèn)題”，形成這種思維技能后，可以更簡(jiǎn)單、高效地去解決遇到的問(wèn)題

不僅僅是計(jì)算機(jī)學(xué)科中遇到的問(wèn)題，可以是各種學(xué)科的，也可以是生活中的問(wèn)題。作為一名小學(xué)信息技術(shù)教師，如何將計(jì)算思維的培養(yǎng)貫穿在日常教學(xué)中，使學(xué)生的核心素養(yǎng)得到提高，這就需要將思維的培養(yǎng)融人每一節(jié)課，融人課堂的每一個(gè)環(huán)節(jié)。本文結(jié)合2018蘇科版小學(xué)信息技術(shù)六年級(jí)scratch《畫(huà)正多邊形》一課的教學(xué)實(shí)踐為例，對(duì)小學(xué)信息技術(shù)課堂的計(jì)算思維培養(yǎng)做了探索。

一、趣味引入，問(wèn)題分解

計(jì)算思維本質(zhì)上是人們理解自然系統(tǒng)與社會(huì)系統(tǒng)的思維方法和思維活動(dòng)，是使用科學(xué)工具進(jìn)行抽象模擬以尋求問(wèn)題解決最優(yōu)化方案的系統(tǒng)過(guò)程。而分解問(wèn)題是解決復(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。在本課引入環(huán)節(jié)，筆者用書(shū)本拓展復(fù)雜的正多邊形繪制引入，用華麗的效果和色彩吸引了學(xué)生的注意，然后引導(dǎo)學(xué)生共同分析這個(gè)圖案的繪制方法。初面對(duì)新鮮的復(fù)雜圖案學(xué)生都是一籌莫展的，所以教師必須在這個(gè)過(guò)程中引導(dǎo)提示解決問(wèn)題的辦法。

第一思考圖案是角色如何出現(xiàn)的？

師：思考下這三個(gè)漂亮的圖形是如何繪制出來(lái)的？之前制作的scratch中我們只控制了角色進(jìn)行運(yùn)動(dòng)變化，而今天的三個(gè)圖形是怎么出現(xiàn)的呢？生：旋轉(zhuǎn)

旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中好朋友做了什么？生：畫(huà)線(xiàn)

第二觀察復(fù)雜圖案拆解后是由什么簡(jiǎn)單圖案組成的？通過(guò)觀看慢速播放得出三角形、正方形等。

第三進(jìn)一步思考一個(gè)三角形就可以了嘛？有幾個(gè)三角形呢？

也就把我們的問(wèn)題分解成了簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)任務(wù)，抽象為“畫(huà)線(xiàn)畫(huà)圖形 重復(fù)畫(huà)圖形”的過(guò)程。

問(wèn)題分解是解決問(wèn)題的一個(gè)重要方法，也是抽象思維的一種。周以真教授將計(jì)算思維描述為“關(guān)于對(duì)抽象的自動(dòng)化處理”，那么在信息技術(shù)學(xué)習(xí)的過(guò)程中通過(guò)分析問(wèn)題培養(yǎng)學(xué)生‘抽象的意識(shí)能力，就是為發(fā)展計(jì)算思維，培養(yǎng)數(shù)字創(chuàng)新能力打下了基礎(chǔ)。

二、直觀引領(lǐng)，啟發(fā)思維

編程內(nèi)容在信息技術(shù)學(xué)科中越來(lái)越受到重視，而2018版本的教科版卻取消了1090語(yǔ)言的部分，將重點(diǎn)全部放在了scratch的模塊化編程上。在往年的教學(xué)過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)logo語(yǔ)言雖然初上手簡(jiǎn)單，但是越到后面學(xué)生們卻普遍反應(yīng)越來(lái)越難，究其原因還是這個(gè)年齡段的學(xué)生空間立體思維不強(qiáng)，容易無(wú)法理解平面物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，所以學(xué)生在沒(méi)有前期小海龜運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上要說(shuō)出畫(huà)一個(gè)正三角形的過(guò)程存在一定的困難，所以在此筆者引入了，J、貓筆的實(shí)物，請(qǐng)學(xué)生用真正的畫(huà)筆模擬scratch中的角色，上黑板動(dòng)手畫(huà)一畫(huà)，說(shuō)一說(shuō)畫(huà)一個(gè)正三角形的過(guò)程。在實(shí)物的幫助與教師引導(dǎo)下，學(xué)生都能順利總結(jié)出畫(huà)正三角形的過(guò)程：前進(jìn) 旋轉(zhuǎn) 前進(jìn) 旋轉(zhuǎn)前進(jìn)旋轉(zhuǎn)。然后將自然語(yǔ)言用scratch中的模塊化編程語(yǔ)言替換，自然而然完成了腳本的搭建。

這個(gè)過(guò)程實(shí)質(zhì)上是利用可視化的教學(xué)策略，對(duì)學(xué)生進(jìn)行思維的訓(xùn)練和培養(yǎng)。在訓(xùn)練的過(guò)程中用自然語(yǔ)言描述程序算法的，為下一步抽象模型、設(shè)計(jì)程序腳本做好了鋪墊。在學(xué)生抽象思維水平不夠的時(shí)候，思維活動(dòng)還需要具體、直觀的經(jīng)驗(yàn)來(lái)支持。一些直觀形象的事物既易于學(xué)生理解，又能引起學(xué)生濃厚的興趣，還能啟發(fā)其想象和創(chuàng)新。可視化教學(xué)在學(xué)生思維培養(yǎng)過(guò)程中有不俗的效果，其有利于學(xué)生主動(dòng)地進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)，更有利于表達(dá)個(gè)體的思維過(guò)程，促進(jìn)其思維能力的發(fā)展，幫助學(xué)生鍛煉類(lèi)推的能力，提高解決問(wèn)題的效率。

三、探究為主，培養(yǎng)思維

本課是小學(xué)信息技術(shù)改版，取消1090語(yǔ)言?xún)?nèi)容后，保留的與之內(nèi)容最為接近的一課，但原本1090語(yǔ)言中的畫(huà)正多邊形一課老師們多將重點(diǎn)放在講解畫(huà)正多邊形的公式推理一課，多了許多數(shù)學(xué)課的邏輯思維味道，但是在scratch中，畫(huà)正多邊形的規(guī)律卻是由對(duì)比多組腳本觀察探究發(fā)現(xiàn)的，筆者想這一轉(zhuǎn)變一是由于scratch的模塊化編程特點(diǎn)決定的，二也是由于計(jì)算思維是在探究問(wèn)題解決過(guò)程中所進(jìn)行的思維活動(dòng)，而在小學(xué)的課堂上相比于直接的講授方法，給予學(xué)生自主探究的空間更為有效，能夠充分發(fā)揮其思維的活躍性和能動(dòng)性。

在本課中分解出的兩個(gè)任務(wù)“畫(huà)線(xiàn)“和”畫(huà)正多邊形“都由學(xué)生先進(jìn)行探索后教師引導(dǎo)總結(jié)完成。在自主探究過(guò)程中往往學(xué)生會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題，為了提高學(xué)生探究的目的性和效率，一份有效的學(xué)案引導(dǎo)就成為了學(xué)生自主探究的關(guān)鍵，學(xué)案中要有明確的任務(wù)要求，操作提示，但又不能將答案全數(shù)給出，需要留下學(xué)生足夠的思考空間。在平時(shí)的課堂上老師可以酌情考慮在探究過(guò)程中使用最易得的幫手——教材，當(dāng)學(xué)生學(xué)會(huì)使用學(xué)案或教材來(lái)幫助自己探究的時(shí)候，也就相當(dāng)于又培養(yǎng)了一種解決問(wèn)題的方式。

四、注重總結(jié)，提升思維

計(jì)算思維不僅是解決問(wèn)題的過(guò)程，更是要經(jīng)過(guò)抽象模擬尋求解決問(wèn)題的最佳方案。在所有的課堂教學(xué)中，無(wú)論是小知識(shí)點(diǎn)的總結(jié)，某一任務(wù)完成的小結(jié)，還是整節(jié)課的總結(jié)都是課堂中必不可少的重要環(huán)節(jié)，及時(shí)的總結(jié)有助于技巧的記憶，同時(shí)在總結(jié)的過(guò)程中還應(yīng)該注重計(jì)算思維的提升。

在本課中筆者課堂中的總結(jié)大部分請(qǐng)學(xué)生先嘗試完成，后由教師加工，引導(dǎo)學(xué)生不僅僅是使用技能，更要思考總結(jié)解決問(wèn)題的思維方法。

在第一個(gè)“畫(huà)線(xiàn)”任務(wù)學(xué)習(xí)過(guò)程中以提問(wèn)的形式由學(xué)生嘗試后敘述總結(jié)。

①看看他的直線(xiàn)是什么顏色的，能不能請(qǐng)他改變一個(gè)顏色呢？

②線(xiàn)條的粗細(xì)又由哪個(gè)控件決定呢？一起讀出來(lái)，是否線(xiàn)越粗最后的數(shù)字就約大？

③請(qǐng)同學(xué)能讀一讀，控制線(xiàn)條長(zhǎng)短又是由哪個(gè)控件決定的？

④在使用過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)用到了兩個(gè)控件，清空和落筆。不用行不行？為什么？

最后請(qǐng)學(xué)生總結(jié)“畫(huà)筆”模塊使用的基本步驟，由教師總結(jié)為簡(jiǎn)練的三步：落筆命令讓角色變成筆 設(shè)置顏色粗細(xì)等畫(huà)筆屬性——移動(dòng)畫(huà)線(xiàn)。

往往在總結(jié)提問(wèn)的過(guò)程中，學(xué)生會(huì)遇到思維受阻的時(shí)候，這時(shí)候?qū)處煹奶釂?wèn)方式就有一定的考驗(yàn)，比如在探究正多邊形規(guī)律時(shí)，筆者是這樣提問(wèn)的：請(qǐng)你觀察畫(huà)出的形狀和兩組數(shù)字的變化，說(shuō)說(shuō)你有什么發(fā)現(xiàn)？并沒(méi)有開(kāi)口就讓學(xué)生找規(guī)律，提示到關(guān)鍵的數(shù)字和形狀后即點(diǎn)到為止，課堂中學(xué)生也都順利發(fā)現(xiàn)了該關(guān)注的變化點(diǎn)。最終共同總結(jié)出畫(huà)正多邊形的腳本規(guī)律：重復(fù)次數(shù)一邊數(shù) 旋轉(zhuǎn)角度X重復(fù)次數(shù)=360在教師一步步的引導(dǎo)下，讓學(xué)生將程序化的語(yǔ)言用自己的語(yǔ)言方式進(jìn)行表達(dá)，最終提煉成簡(jiǎn)單直觀的自然語(yǔ)言表達(dá)，既是加深了對(duì)程序的理解，同時(shí)形成計(jì)算機(jī)能夠處理的模型，從而形成人與計(jì)算機(jī)都能理解的解決方案。

總之，信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中“計(jì)算思維”的加入是對(duì)我們一線(xiàn)教師提出的新的考驗(yàn)，作為一名一線(xiàn)小學(xué)信息技術(shù)教師，該如何在日常教學(xué)中讓“計(jì)算思維”的培養(yǎng)落到實(shí)處，還需要我們不斷學(xué)習(xí)，深入理解“計(jì)算思維”的本質(zhì)，鉆研教材，思考計(jì)算思維在解決問(wèn)題中的應(yīng)用，才能更好的將思維的培養(yǎng)貫穿到每一節(jié)課的教學(xué)活動(dòng)中去這是一個(gè)艱難的探索過(guò)程，值得我們每一位教師不懈的探索努力。