計算思維在小學編程創想中的滲透

黃正芳

【摘要】計算思維是信息技術課程的核心內容之一。通過在信息技術編程課中培養計算思維，學生可以把事物特征、結構、數據利用信息技術的手段呈現出來。我們可以利用計算思維，對各類資源進行分析和總結，從而形成合理的解決問題的方案，并且可以套用到與之類似的問題中去。隨著人工智能、大數據的興起，計算思維的培養在各地如雨后春筍般流行起來。

【關鍵詞】小學編程 計算思維 思維導圖

一、對計算思維的認知與理解

研究人員通過多角度對計算思維進行闡述，比如，圍繞“什么是計算思維”“怎么樣發展計算思維”等問題進行深入研究。對于計算思維的培養，教師應把重點放在培養學生的想象能力和科學文化知識上，并注重操作與實踐。對部分比較難理解的概念，我們可以通過計算思維把概念具體化。雖然有些實踐活動用于思維過程的操作定義，但知識學習的焦點集中在計算科學基礎的教學上。而思維培養的觀點則集中在計算思維上，專注于解決問題，如抽象、表達等。計算思維訓練的核心工作實際上是思維能力的建立和培養。如何有效地發展計算思維能力，觀察和量化計算思維能力的發展成果，是未來教育中的現實問題。

二、計算思維在小學編程教學中的應用

編程是指以代碼的形式實現解決問題的方式，計算機代碼通過自定義的邏輯形成一種編程語言，幫助人們理解和運用。通過程序的理解，我們可以更好地幫助學生發展計算思維，同時考慮到小學生的學習特點，一般小學階段采用可視化模塊的軟件實現程序的編輯。通過對計算思維的教學實踐與研究，筆者總結出以下經驗：

1.創設情境，將抽象變具體

教學要關注學習與生活的聯系。生活是一個學習的大教室，對于教師來說，它包含了豐富而鮮活的課程資源。如果教學遠離生活，則意味著學生將失去學習的另一半。陶行知先生說：“與生活分離的教育是鳥籠的教育。”學生喜歡生動活潑的生活世界，因為在這個世界上，學生可以體驗生活的意義和樂趣，并學習很多課堂上無法學到的知識。體驗整個世界，學生將充滿激情地生活并一天天成長。

生活背景和生活經歷不僅是學生學習的起點，而且也是教師寶貴的教學資源。傳統教學過分強調預設和封閉性，使課堂教學機械化、程序化，缺乏生氣和樂趣，不能激發學生的挑戰性和好奇心，導致師生的智慧在課堂上都沒有得到充分發揮。

我們提倡設計真實、復雜、具有挑戰性和開放性的教學情境和問題情境，誘導和驅動學習者的探索、思考和解決問題的活動，創造“回歸生活”和“接近生活”的教學。課堂教學要從學生的生活經驗和現有知識出發，創造一種生動有趣的教學環境，指導學生觀察、操作、猜測、推理、交流等活動，使學生可以通過活動進行學習，掌握基本知識和技能，學會觀察和思考，激發學習興趣和學習欲望。

例如，在教授Scratch“打地鼠”比賽的過程中，盡管提供了示例程序，但對于地鼠是如何“隨機”出現的虛擬場景，學生仍然很難理解。即使他們能感受到游戲的生動性，但虛擬場景及其程序仍然“抽象”。為了將這種“抽象”轉換為“具體”的個人經驗，筆者在課堂上把學生當作“地鼠”，模擬了一個小型的打地鼠游戲。

2.設計思維導圖

科技是人類智慧的結晶，因此大腦的開發顯得尤其重要。大腦的發展離不開思維的培養，根據人類大腦的特點，思維導圖采用發散的思維方式來替代以往的線性思維，使問題的可能性變得更加多樣化，從而增加創新的可能性。同時，思維導圖激發了人類右腦的開發，促進了人類智慧的發展。

思維導圖是用單詞“描繪”你的思想，因為它更容易記住。利用你的想象力不斷完善你的思維導圖，在每個關鍵詞旁邊，繪制代表它的圖形并進行解釋。對于每個關鍵字，每個人都會想到更多的單詞。例如，當我們談論“體育”一詞時，我們會想到足球、籃球、乒乓球等。根據我們聯想到的又會聯想到與它相關的信息。比如“籃球”，我們會聯想到姚明、易建聯等球星，從一個詞發散出更多的“連線”，數量可以無數個，不受限制地發散下去，從而將思維的發散進行到底。

3.問題分解，逐條解決

問題分解是將整個問題分解為多個部分，或者分解事物的各個特征的思考過程。我們學習的各類知識被分解為一個個單元，一部分一部分地進行學習。一個復雜的大問題分為若干部分，然后對各個部分逐個解析，整個問題通常能得到解決。我們在學習過程中經常會遇到很多問題，遇到問題時，不應該急于尋求成功，也不應退縮，我們可以將問題分解為一系列小問題，區分哪些是主要問題，哪些是本質問題，哪些是次要和非本質問題，然后按順序對這些問題進行排序并加以解決。

例如，我們在Scratch的機器人跳舞編程中，可以把機器人的動作分解為手部和腳部兩個部分，分別對兩個部分進行編程設計，這樣編程不僅變得簡單，而且步驟也更加清晰易懂。

4.合作學習，共同探究

程序調試糾錯是一個相對無聊的過程，需要耐心。在教授編程課時我們發現，學生在調試程序上會花特別多的時間，從而影響學習的效率。因此，我們可以采用小組合作的方式，凝聚所有人的智慧，找到問題的最佳解決辦法，使課堂效率得到提高。

合作學習有多種形式，在長度和復雜性方面都非常靈活。不同的任務要求學生使用不同的能力，而協作學習的不同任務可以在合作組中找到自己的位置，針對不同的學生，應該選擇相應難度的合作學習任務。只有當任務對學生具有挑戰性時，才能最大限度地激勵學生參加合作活動。如果學習任務太簡單并且學習過程很順利，那么當學生獨自完成任務時，他們會感到無趣，更不用說讓他們彼此合作了。但是，如果任務太艱巨，他們又會因為反復的挫折而失去自信心，因此設計的任務需要把握好難易度。

5.歸納總結

通過學習和實踐，學生掌握了知識和技能，但是知識是否被消化，計算思維是否形成，還需最后一步，那就是歸納和總結。教師在教授學習內容的時候，往往會為學生提供解決問題的參考思路，但由于每個學生的領悟能力不同，掌握程度也因人而異。有的學生善于總結歸納，經過自己的思考加工后完全掌握，并形成了自己的計算思維，有的則不然。學生通過歸納總結，往往會發現各個知識點之間是相互關聯的，學習也是有規律的，掌握規律后學習就成為一件非常簡單而愉快的事情，進而發現學習的樂趣，獲得學習的成就感。同時，歸納總結也鍛煉了學生的思維能力，為創新打下了堅實的基礎。

三、總結

計算思維的應用讓我們知道每個細節都很關鍵，有時候一個小小的錯誤會引出大的問題。大問題的分解，就是計算思維中的核心要素。在編程時，不管你寫的程序多么復雜，都可以分解成一個個小的問題，也就是說，當你把大問題合理地分解之后，問題實際上已經解決得差不多了。在小學編程教學中，學生動手實踐把問題分解成小問題，規劃執行的順序，制定出合理的解決方案。同時，關注細節就是給自己培養解決問題的技能，這些技能還可以幫助我們學習信息技術以外的其他學科，甚至可以解決日常生活問題。因此筆者認為計算思維可以通過一些玩具或游戲等手段，引入到對學生們的教育中去，它遠遠超越了追求個人興趣的意義。

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