基于計(jì)算思維培養(yǎng)的小學(xué)編程教學(xué)

孫鋒

摘 要：《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出“實(shí)施全民智能教育項(xiàng)目，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育。”因此在未來的信息技術(shù)編程教學(xué)中，計(jì)算思維將作為一個(gè)重要的載體，成為培養(yǎng)學(xué)生理性分析、系統(tǒng)處理、獨(dú)立解決的策略核心。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維;小學(xué);編程教學(xué)

21世紀(jì)是科技迅速發(fā)展的時(shí)代，大數(shù)據(jù)和人工智能浪潮已至，生活工作當(dāng)中的問題都可以通過計(jì)算機(jī)的方式被解決和處理。隨著教育理念的不斷創(chuàng)新，2006年，周以真教授提出“計(jì)算思維”的教育理念成為當(dāng)代教育研究的熱點(diǎn)，成了和理論思維、實(shí)驗(yàn)思維同等重要的世界公認(rèn)的思維方式。《江蘇省義務(wù)教育信息技術(shù)課程綱要》要求在中小學(xué)普及編程教育。編程教育更注重學(xué)生計(jì)算思維的訓(xùn)練，而計(jì)算思維的目的在于培養(yǎng)小學(xué)生獨(dú)立自主處理分析的內(nèi)在思維，從而使其成為未來科技發(fā)展的推動(dòng)者。

一、基于計(jì)算思維培養(yǎng)小學(xué)編程教學(xué)的時(shí)代背景

1.傳統(tǒng)的教學(xué)模式使學(xué)生喪失學(xué)習(xí)的興趣

計(jì)算機(jī)最早開始于西方國家，因此在傳統(tǒng)教學(xué)的過程中會(huì)發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)在程序語言設(shè)計(jì)方面都非常抽象，帶有西方文化的演繹思維，教師通過“填鴨式”教學(xué)模式將抽象的知識(shí)灌輸給學(xué)生，使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中非常吃力，喪失了學(xué)生對計(jì)算機(jī)教學(xué)的興趣。

2.單一的教學(xué)模式消磨了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力

在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，教師是主導(dǎo)，學(xué)生只能被動(dòng)地去學(xué)習(xí)，在教學(xué)的過程中，大部分的時(shí)間都屬于教師正常的教課實(shí)踐，學(xué)生自主學(xué)習(xí)或者是動(dòng)手操作的經(jīng)驗(yàn)比較少，這樣的教學(xué)模式不能促使學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)，只能在短時(shí)間內(nèi)掌握所學(xué)的知識(shí)，不能有效提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。因此基于計(jì)算思維培養(yǎng)的小學(xué)編程教學(xué)模式應(yīng)運(yùn)而生。

二、基于計(jì)算思維培養(yǎng)的小學(xué)編程教學(xué)

小學(xué)生的思維模式比較簡單，所以在編程教學(xué)中，我們一般都選用可視化的編程工具幫助學(xué)生逐步建立計(jì)算思維，如用SCRATCH設(shè)計(jì)躲避飛鏢的實(shí)驗(yàn)。

1.情景模擬

當(dāng)開始這個(gè)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，孩子通過試玩游戲就會(huì)有各種各樣的問題產(chǎn)生，比如說在這個(gè)游戲當(dāng)中會(huì)有幾個(gè)角色？每個(gè)角色都需要做什么樣的動(dòng)作？在角色和角色之間有什么樣的關(guān)系？通過情境的模擬讓每一個(gè)學(xué)生做出不同的提問、預(yù)想、假設(shè)。這一系列的問題就會(huì)使原本抽象的問題變得具體化，幫助學(xué)生整理清楚其中的思維關(guān)系。

2.問題細(xì)分

通過將一個(gè)大問題細(xì)分成一個(gè)個(gè)小問題，精確到具體的操作步驟。由小學(xué)教師引導(dǎo)他們做出該游戲所需要的腳本，比如躲避飛鏢一般都需要幾個(gè)步驟，從最開始有意識(shí)小心飛鏢的到來，到飛鏢來到之后應(yīng)該做什么樣的動(dòng)作，到最后成功完成躲避飛鏢的任務(wù)。并且預(yù)設(shè)在此過程中產(chǎn)生的問題，飛鏢會(huì)從哪幾個(gè)方位飛來，以及在飛鏢被打中之后的后果，不斷預(yù)想過程中可能出現(xiàn)的問題，并將它們進(jìn)行逐一的分解。

3.數(shù)字化實(shí)踐操作

實(shí)踐操作是解決問題最重要的步驟，通過問題抽象的細(xì)分和腳本的一步步搭建，小學(xué)生已經(jīng)清楚了整體的流程，根據(jù)流程圖理清操作的思路，運(yùn)用數(shù)字化具體地去操作，在操作過程中可以不斷地交流，也可以讓每個(gè)小組成員之間展開討論，因?yàn)槊總€(gè)人的思維模式不一樣，所以可能最后得到的運(yùn)行結(jié)果都會(huì)有或多或少的差異，但這個(gè)過程中，已經(jīng)開拓了學(xué)生本身所掌握的知識(shí)，逐漸形成了一種計(jì)算思維的模式。

4.不斷地求證和調(diào)試

編程教學(xué)的過程并不是一蹴而就的，可能當(dāng)學(xué)生真正開始運(yùn)行的時(shí)候，之前搭建腳本上所有的東西以及他們預(yù)想的效果和實(shí)踐操作的結(jié)果都會(huì)不一樣，但這就是編程教學(xué)的目的，每一步細(xì)分，每一步的實(shí)踐操作，會(huì)產(chǎn)生不同的實(shí)際效果，又通過在每一次實(shí)際操作的經(jīng)驗(yàn)，不斷討論、糾正、調(diào)試，最終達(dá)到最開始預(yù)想的效果，通過一系列不斷求證、不斷糾錯(cuò)的過程，學(xué)生在反復(fù)的實(shí)踐和磨煉當(dāng)中，不斷鞏固了教學(xué)知識(shí)，又培養(yǎng)了他們的耐心，更加強(qiáng)和提升了計(jì)算思維的能力。

5.交流和總結(jié)

計(jì)算思維最重要的就是歸納和總結(jié)，通過最開始抽象化問題的分解，構(gòu)想一步步的操作流程，到實(shí)際腳本的搭建，到操作過程中不斷地實(shí)驗(yàn)和不斷地改進(jìn)，到最后問題的解決，在這個(gè)過程中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題，有些問題是少數(shù)的，也有一些共通性的問題，這些問題產(chǎn)生之后，可以集中進(jìn)行討論，對問題進(jìn)行系統(tǒng)化的處理，每個(gè)人交流不同的經(jīng)驗(yàn)，真正學(xué)會(huì)舉一反三，掌握知識(shí)和技能。也可以互相借鑒對方的作品，在學(xué)習(xí)和借鑒的過程中得到成就感，對作品本身的看法也會(huì)更全面。

總的來說，基于計(jì)算思維培養(yǎng)的小學(xué)編程教學(xué)模式不會(huì)是千篇一律的，而是通過每一次的編程教學(xué)實(shí)踐的操作，每一個(gè)學(xué)生能夠在這個(gè)過程中學(xué)到的不是知識(shí)的本身，而是培養(yǎng)他們擁有超強(qiáng)的計(jì)算思維能力，使他們成為一個(gè)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的科技創(chuàng)客，為其今后面對人工智能浪潮打下良好的基礎(chǔ)！

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編輯 李燁艷