小學信息技術編程教學中計算思維的培養

許明 鐘曉丹

摘要：隨著現代信息化社會的不斷發展，信息素養已經逐漸地成為學生必不可少的基本素養之一。而信息素養的核心就是學生的計算思維。小學階段是學生信息技術能力的啟蒙階段，在這一階段培養學生的計算思維是小學信息技術編程教學的重中之重。本文結合筆者的教學實踐，對小學信息技術編程教學中培養計算思維的策略做出了一些探究。

關鍵詞：信息技術? 編程教學? 計算思維

喬布斯曾經說過，編程可以幫助你拓展自身的思維寬度，養成正確的思維方式，并且在編程過程中鍛煉自身的思維，這一思維適用于所有領域。喬布斯所說的思維正是指計算思維，而編程就是計算思維的重要體現。在小學階段，教師應當關注學生的計算思維發展，這樣不僅僅可以實現學生的個性化、差異化的成長，更是能夠通過編程的學習鍛煉學生的邏輯能力、創新能力，構建學生科學的思維模式。

一、小學信息技術編程教學的特點

（一）多層分段推進

對剛入學的學生而言，編程語言是一種全新的語言，也是一種全新的思維方式，在小學階段的教學中，應分層次多階段利用不同軟件進行循序漸進式培養，一二年級學生對文字認識不多，對語言的理解也不夠透徹，但對圖形符號和一些簡單游戲十分感興趣，因此使用無數字全符號Scratchjr或CodeMokey進行教學非常合適，學生在編程游戲中用計算思維理解問題。三四年級學生的思維變得活躍，對循環、判斷、嵌套等程序結構的理解具備了一定基礎，使用Scratch軟件教學可以讓計算思維得到進一步發展。五六年級學生思維相對成熟，可以拋開圖形編程軟件，選擇主流為C++或Python，學生在解決實際問題過程中計算思維會得到更進一步的提升。分階段推進編程教學并選擇符合學生年齡特點和思維水平的軟件，做到階段化、層次化、差異化，是編程教學的基礎。

（二）注重問題分解

計算思維的英文為Computational Thinking，從英文翻譯可以看出它是由Computal這個單詞衍生而來，計算機最大的優點就是計算快、搜索快，所以計算思維與平常實際生活中的解題思維不同，更注重搜索和計算。在日常教學中要學生比較兩種思維方式的不同，引導學生像計算機那樣去思考問題。日常生活中當學生們周末外出郊游時，就需要把當天需要的零食、紙巾放進書包，放得太多了忘記哪些已經放了，哪些沒有放，該怎么辦呢？這時就有不同的思維方式來幫助我們解決問題了。有些人會回憶剛剛好像水沒有放，就在包里找水，結果發現水帶了，就又回憶是不是紙巾沒有帶，如此往復。但計算思維方式思考的方式是事先擬定清單，按照清單上的物品，一個一個到書包里找，找到一個記錄一下，直至找完清單上的所有物品。編程教學中就要引導學生去適應計算機的思維方式和運算特點，促使學生的計算思維有效提高。

（三）提倡一題多解

“一題多解”就是從不同的視角和思路去分析和解決數學問題，經常訓練可以增進了解知識點之間的關聯，以利于形成知識體系。信息技術編程教學課中要求學生運用多種方法解決問題，還可以開闊學生的思路，打破狹隘的單一的思維定式，引導學生發散思維，從而培養思維能力尤其是計算思維能力。在解一道題時由于解題方向和解題方法的多樣化，我們能夠得到多種方法，有些方法原理簡單但書寫復雜，運算次數多占用內存大;有些方法思維巧妙，書寫少且計算步驟不多。這就需要學生根據具體情況而定，選擇其中最合理最簡單的一種解法，這樣教學有效地培養學生思考問題的能力，計算思維的能力，以及解決問題的能力。更重要的是，“一題多解”可以培養學生思維的發散性、選擇性和創造性并最終達到簡潔最優性。

二、小學信息技術編程教學對學生計算思維的要求

（一）讀懂題意

隨著學科融合的深入推進，閱讀能力早已不是認識漢字、讀通句子那么簡單了，而學生在信息技術語言的解讀上確實存在著不少問題。究其原因，一方面是自身閱讀能力不夠和跨學科遷移不暢造成的，另一方面，也是信息技術編程的題型思維方式確實有別于傳統思維方式，學生訓練不足所致。要想在信息技術編程能力上得到發展，讀懂題意，確認題目的問題，是非常關鍵的一步。

（二）分析數據

編程的各方面都涉及數學知識，其中最主要的體現就是數據。首先是從問題中給出的眾多條件數據提取出關鍵的信息，然后將其按照語法轉化成能夠讓程序編譯運行的數據，最后還要將結果中的數據進行反推并與已知條件比對。在這個過程中，擁有合理分析數據的能力格外重要。另外，程序的編寫也不是一次就能成功的，需要不斷地調試和修改，此時善于根據錯誤的數據提示，分析出思維漏洞的能力，就是思維靈活性的另一種表現。

（三）抽象建模

傳統的思維方式在于推算呈現的結果，推算的過程往往都是抽象的，難以實現系統地具化練習，從而使得學生訓練異常困難。編程的重心在于求解過程的呈現。那么使用計算機編程求解問題，第一步要做的就是對給定的抽象問題進行具化，依靠邏輯關系形成一些可求解的編程公式，這些編程公式就是這個給定問題的數學模型。如果缺乏數學模型建立的能力，那么計算思維的訓練就缺乏根基和輸出，解決這個實際問題的程序自然也就無法編寫。在信息技術編程教學中教師要幫助學生復習他們在數學學習中已經建立起來的知識系統，引導學生將這些知識進行編程建模，并指導他們在計算機編程中正確使用。

（四）舉一反三

實際問題千變萬化，出現的形式也五花八門，但問題的解決最終還是要歸結到一個基本的計算機要執行的動作上來。學生在學習的過程中勤于歸納總結，熟記適用情景并通過多次運用的方式加以鞏固，學生的計算思維在一次次總結和運用中才能得到提升，才能在解決實際問題中發揮更大的效用。

三、小學信息技術編程教學中計算思維培養的策略

（一）情境預設，浸入式體驗

在實際教學過程中不難發現，學生對與自身生活情景息息相關的知識是十分感興趣的。在編程教學的過程中，將一些生活情景引入到課堂，不僅可以極大地降低學生對于知識的陌生感，更是能夠讓學生在熟悉的情境中進行編程學習，讓學生有浸入式體驗。

例如，在“DIY日歷桌面”這一課堂教學的過程中，首先筆者就會利用多媒體向學生展示日常生活中常見的日歷，讓學生對比紙質日歷和電腦日歷軟件的優缺點，并提出問題：“你在日常生活中看紙質日歷還是電腦日歷？電腦日歷是通過什么設計出來的？”在學生討論之后，筆者會進一步的引導學生：電腦上的日歷軟件僅僅作為日歷展示的軟件嗎？可不可以加入一些天氣的動態提醒、日程的提醒呢？通過這樣的形式啟發學生的思維，讓學生能夠更加主動地去制作一款屬于自己的電腦日歷軟件，真正將生活情景與課堂教學融合。

（二）編程探究，發現式引導

學生對編程知識的認知是由淺入深的，因此教師在進行教學的過程中應當通過不同難度的編程探究活動的設置來讓學生體驗發現問題、探究問題、解決問題的思維過程。例如，在“DIY日歷桌面”的教學過程中，首先確定本節課的核心教學目標：引導學生主動地進行桌面日歷程序的編寫，然后確定這一總目標下的子目標：學生會喜歡什么樣的編程形式？在編程過程中需要應用什么樣的圖片要素？天氣元素如何加入到日歷中？天氣數據怎么獲取？目的是將總目標進行拆分，使問題的難度下降。這樣不僅符合學生的認知規律，更讓學生通過發現式的編程學習，培養自身的思維能力。

（三）分析總結，評論式分析

分享交流是學生提升自身思維能力的重要途徑之一，在以往教學時教師往往會忽略這一環節。筆者在進行教學的過程中，會引導學生積極主動地分享自己的編程作品，并且對他人的編程作品進行理性的分析評價。評論式分析能夠讓學生了解自身思維的薄弱點和優缺點，從而幫助學生的思維快速成長。例如，在學生完成作品設計后，筆者會讓學生利用分享功能將自己的編程作品進行分享，并且互相討論編程過程中遇到的難題，筆者會針對較難的問題進行解答。

編程正是鍛煉學生思維能力的過程，教師應當通過多種教學方式相結合的形式，在讓學生獲取成就感的同時體會到編程的魅力，發展學生的邏輯能力及計算思維。

參考文獻：

[1]張春然.基于計算思維培養的Scratch編程教學模式探究[J].創新應用實踐，2019（04）：71.

[2]陳茂顯.基于計算思維培養的小學Scratch編程教學[J].探索與實踐，2017（10）：53.