基于計算思維培養的小學信息技術教學實踐探究

柳晶娜

摘要：計算思維是信息技術學科的核心素養之一，培養學習者的計算思維是培養信息社會所需創新人才的充分條件，同時也是成為高信息素質人才的必要條件。但目前而言，就“如何培養學習者計算思維”這一問題還沒有明確提出行之有效的方法。基于以上現象，本文在相關理論的指導下，針對如何培養小學生的計算思維進行了教學模式設計，并將之應用于教學實踐證明了其有效性，最后陳述了基于編程的計算思維培養的教學模式的作用及意義，以期可以為小學生計算思維的培養提供新的視角和參考，為信息技術課程教學研究添磚加瓦。

關鍵詞：編程;計算思維;教學設計

一、引言

2006 年美國卡內基·梅隆大學的周以真教授在計算機權威期雜志上指出：計算思維是運用計算機科學的基礎概念去求解問題、設計系統和理解人類的行為，它包括了涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。自周教授提出計算思維的概念以后，計算思維越來越受到國內外計算機界的關注，各個領域的專家都已將計算思維的作用推向了一個新的高度。我國2017年所出的小學信息技術課程標準也提到了計算思維這一概念，并明確提出，要把計算思維列為學科的核心素養之一。培養學習者的計算思維是培養信息社會所需創新人才的充分條件，同時也是成為高信息素質人才的必要條件。因此在小學展開計算思維能力培養，能為其將來成為信息社會所需創新人才提供有力保障。

二、如何培養小學生的計算思維

我們到底應該怎樣培養小學生的計算思維呢？ Scratch圖形化編程是小學生非常喜歡的一門課程，其自身所具備的趣味性能吸引學生的注意力。如若能將之與計算思維的培養有效結合，利用編程將計算思維滲透給學生，或將是促進學生計算思維培養的途徑之一。

三、基于計算思維培養的教學實踐

實驗對象：本次教學實踐對象為天津市濱海小外小學一部五年一班學生，本班學生共39人。認知上學生已基本認識Scratch 2.0軟件里的十個指令模塊，大多學生能在課上完成教師布置的任務;心智上此階段的學生自制力不強，學習的自主性不高，對教師的依賴性較高。對于 Scratch 課程的學習還處于模仿階段。產生集體榮譽感的同時也會產生個人的榮譽感，因此會有競爭的意識。學習特點上他們對感興趣的知識能投入更多的精力，但自主創新的意識比較薄弱。

（一）教學目標

能結合人工智能實例，感知人工智能的的含義和意義，從人工智能發展的里程碑式的實例（AlphaGo）創設導入情境，通過井字棋的補充程序了解程序編寫步驟，編寫恰當程序，控制模塊，能根據程序變化，合理調整模塊與修改完善程序。通過流程圖的使用，幫助理清思路，培養良好的編程學習習慣，掌握邏輯“與”邏輯“或”的關系，并和編程語言對接，完成學習任務，提高創造性地解決問題的能力。

（二）教學重點

由于本課主要是讓學生能夠應用流程圖設計和程序編寫實現人機對弈的功能，因此我將本課重點確定為流程圖設計和編程邏輯關系“與”、“或”的設計。

（三）教學難點

因為編程靈活性強，對學生邏輯思維能力要求也高，同時宏觀上提高學生對人工智能的應用進行深刻認知，所以我將本課難點確定為編寫邏輯程序和了解人工智能深刻內涵。

（四）教學策略

情境創設法、自主探究法、小組合作法

（五）教學過程

1.創設情境，激趣導入

（1）教師二分鈴播放事先錄制的阿爾法狗與李世石對弈事件視頻。

（2）學生體驗五子棋智能對弈程序，談感想。

（3）教師提出疑問：人工智能真的比人類強大嗎？

2.任務分析，明確思路

（1）教師讓學生體驗待補充的井字棋程序，引出本課任務：完善井字棋程序。

（2）學生補充程序流程圖，明確程序思路。

3.任務實施，深度研習

（1）學生討論人機對弈的24種進攻以及防守情況。

（2）學生根據棋盤坐標重新設置程序進攻與防守的參數，完善程序。

4.知識內化，測試運行

（1）學生測試運行完善好的程序。

（2）回答課堂初始提問，理解人工與智能之間的關系。

5.概念總結，融合提升

教師引導學生理解并總結人工智能的概念。

筆者從實踐結果分析，實施基于游戲化教學的計算思維培養的課堂教學所得教學效果還是很明顯的。測驗的過程中，筆者也發現學生課后解決問題的思路普遍較為清晰，甚至有些學生能用到計算思維相關的一些方法去解決問題。

四、結語

綜上所述，計算思維的本質是自動化和抽象的，是難以通過傳統教學方式滲透給學生的。筆者認為如果教師能夠打破傳統教學模式，將計算思維通過編程化的方式融入到課堂教學中，是解決“如何培養學生計算思維”問題的一個突破口。圖形化編程將激發學習動機放在重要位置，體現了以人為本的教學思想，為學習者提供了一個平等、自由的學習環境。圖形化編程能將深奧難懂的理論和抽象的邏輯推理方法，形象、直觀地呈現給學生，讓原本枯燥乏味的編程變得如游戲般有吸引力。所以筆者認為，將圖形化編程應用于小學學信息技術課堂中培養學生的計算思維，如果得以恰當實施，必能取得良好的教學效果，為小學學信息技術課程教學改革開辟新道路。

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天津外國語大學附屬濱海外國語學校