計(jì)算思維在小學(xué)信息技術(shù)編程貓教學(xué)中的應(yīng)用

胡煜

摘要：計(jì)算思維是計(jì)算機(jī)科學(xué)與算法技術(shù)的融合，計(jì)算思維的形成需要有計(jì)算機(jī)專業(yè)的課程基礎(chǔ)。當(dāng)前，計(jì)算思維在小、初、高貫通培養(yǎng)的編程教學(xué)中越來越至關(guān)重要。通過分享編程貓教學(xué)案例，闡述如何在小學(xué)信息技術(shù)課堂中引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生思維遷移，培養(yǎng)他們的計(jì)算思維，并最終形成解決實(shí)際問題的良好能力。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維;信息技術(shù);編程貓教學(xué)

當(dāng)前，小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)愈發(fā)注重培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，它體現(xiàn)了新課標(biāo)發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)和學(xué)科能力的理念。那么，計(jì)算思維是什么？它不是試圖讓學(xué)生像計(jì)算機(jī)一樣思考，而是我們培養(yǎng)學(xué)生解決問題的一種思維方式。

在信息技術(shù)課堂，我們不能簡單地認(rèn)為計(jì)算思維就是程序設(shè)計(jì)，而要更多體現(xiàn)其“思維”的特性。它倡導(dǎo)學(xué)生在信息技術(shù)教學(xué)活動中能夠采用計(jì)算機(jī)可以處理的方式界定問題，提煉問題特征，建立結(jié)構(gòu)模型，合理組織數(shù)據(jù)，通過判斷、分析與綜合各種信息資源，運(yùn)用算法設(shè)計(jì)解決問題的方案。譬如：利用編程貓教學(xué)軟件，通過“需求分析引導(dǎo)+流程圖梳理”的方式，總結(jié)解決問題的過程與方法，并將其遷移到與其相關(guān)的其他問題解決之中，這便是計(jì)算思維在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域解決問題中的典型應(yīng)用。下面舉例分析。

一、編程貓教學(xué)軟件的特性及優(yōu)勢

編程貓教學(xué)軟件一經(jīng)推出，其濃郁的中國風(fēng)特色界面便深受學(xué)生喜愛。對于之前接觸過編程軟件的學(xué)生來說，他們很容易上手。這款教學(xué)軟件將計(jì)算思維作為解決問題的核心內(nèi)容之一，能夠與時俱進(jìn)，不局限于知識技能和工具操作，而是注重培養(yǎng)學(xué)生在數(shù)字化環(huán)境下的思維方式，使學(xué)生能夠合理運(yùn)用信息技術(shù)解決實(shí)際問題。編程貓通過轉(zhuǎn)化、簡約、機(jī)器人嵌套、生活場景接入等方法，把一個個看似困難的問題重新闡釋或轉(zhuǎn)化為一個我們知道怎樣解決的方法。其蘊(yùn)含的分析問題、解決問題的方法處處都用到算法，讓學(xué)生能十分輕松地在做中學(xué)、在學(xué)中做。

二、編程貓教學(xué)中計(jì)算思維培育案例

計(jì)算思維是一種思維能力，是學(xué)生從解決問題的角度呈現(xiàn)出的一種思維能力。學(xué)生計(jì)算思維的形成不是短期能實(shí)現(xiàn)的，需要我們信息技術(shù)教師不斷反思、不斷摸索，梳理教學(xué)思路，形成系統(tǒng)的知識框架。在編程貓教學(xué)中，通過整體規(guī)劃學(xué)習(xí)活動，能夠引導(dǎo)學(xué)生步步為營，在計(jì)算學(xué)習(xí)中找到樂趣。這種教學(xué)是一項(xiàng)連續(xù)性工程，它能引領(lǐng)學(xué)生踏上計(jì)算學(xué)習(xí)之路，遞進(jìn)式地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

（一）啟發(fā)式引導(dǎo)，增強(qiáng)學(xué)生的計(jì)算思維能力

計(jì)算思維的培育還需教師教學(xué)方法的定位、選擇與轉(zhuǎn)化，有時可運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)的方法來實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維的培育。例如，《奇異畫筆》一課要求學(xué)生畫一只翅膀美麗、對稱的蝴蝶。對學(xué)生來說，畫對稱圖有一定難度，但是利用鏡像原理及數(shù)學(xué)的坐標(biāo)知識，先讓學(xué)生建好一個畫筆點(diǎn)1，位置為（鼠標(biāo)X坐標(biāo)，鼠標(biāo)Y坐標(biāo)）。此時啟發(fā)學(xué)生，利用一個點(diǎn)位計(jì)算另一個對稱點(diǎn)的位置，復(fù)制、計(jì)算后的畫筆點(diǎn)2的位置則為（0-鼠標(biāo)X坐標(biāo)，鼠標(biāo)Y坐標(biāo)）。在學(xué)生調(diào)試編程后，教師再讓學(xué)生順著思路，想想垂直方向的對稱點(diǎn)該如何設(shè)置。最后得出垂直方向的畫筆點(diǎn)3的位置為（0-鼠標(biāo)X坐標(biāo)，0-鼠標(biāo)Y坐標(biāo)），畫筆點(diǎn)4位置的則為（鼠標(biāo)X坐標(biāo)，0-鼠標(biāo)Y坐標(biāo)）。完成作品后，學(xué)生的喜悅難以言表，他們的自信心與思維能力大大增強(qiáng)。

對于編程課，學(xué)生剛開始會有極大的新鮮感，為防止學(xué)生學(xué)習(xí)熱情減弱，教師要把握學(xué)生的心理特征，找一些算法與數(shù)學(xué)學(xué)科方法相近的問題。這樣不僅貼近學(xué)生的已有知識，更讓他們對編程有似曾相識之感。教師要通過引導(dǎo)、啟發(fā)，鍛煉學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，提高他們的計(jì)算思維能力。

（二）遷移思維方式，提高學(xué)生解決問題的能力

小學(xué)階段的編程教學(xué)要融入計(jì)算思維，關(guān)鍵在于教師要完成對學(xué)生思維方式的遷移。也許在課堂中，學(xué)生能聽懂算法思路，但當(dāng)其實(shí)際操作時就會面臨很多困難，原因就是學(xué)生的抽象思維仍以經(jīng)驗(yàn)型為主。從思維方式的遷移角度分析，教師要充分調(diào)動學(xué)生的內(nèi)在潛力，逐步培育學(xué)生的思維向理論型轉(zhuǎn)化。

例如，《貪吃猴》一課要求學(xué)生用上下左右光標(biāo)鍵控制小猴身體自如地移動。最初，學(xué)生用以往學(xué)到的知識，想到用身體造型切換去實(shí)現(xiàn)，他們的編程思維仍處于一種抽象狀態(tài)。在幫助學(xué)生分析模型算法后，學(xué)生發(fā)現(xiàn)在編程貓中，可以利用功能強(qiáng)大、簡明易懂的計(jì)算模塊，將身體某單元作為一個克隆對象，每次當(dāng)克隆單元啟動時，切換身體單元、前進(jìn)步數(shù)并等待一定時間。要讓猴子的身體自如地移動，時間計(jì)算就是一個難點(diǎn)。學(xué)生反復(fù)調(diào)試后，得出等待時間為[1+（得分÷10）]秒最佳。該案例程序包含順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)，其中，分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)與順序結(jié)構(gòu)相比，是一個升華。雖然它們的差異很大，但是其數(shù)學(xué)模型是一致的。在設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生積極思考，抓住已知條件，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，找到算法，建立數(shù)學(xué)模型，搭建腳本。在調(diào)試、糾正錯誤的過程中，教師幫助學(xué)生理清思路、簡化過程，逐步培育他們的計(jì)算分析能力。

三、完善自我認(rèn)知，遞進(jìn)式培養(yǎng)學(xué)生的思維能力

任何一種思維方式從形成到內(nèi)化，都需要經(jīng)過多次運(yùn)用才能逐步深化、完成。同樣，在編程貓教學(xué)實(shí)踐中，教師可以讓活動內(nèi)容由淺入深，遞進(jìn)式地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。如《飛翔的藍(lán)雀》就是一節(jié)綜合利用學(xué)生現(xiàn)有知識體系的實(shí)踐課，其內(nèi)容是從先掌握鼠標(biāo)控制藍(lán)雀飛翔的腳本搭建，再到上、下管道的隨機(jī)出現(xiàn)，最后到舞臺的滾動向前。整個教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)將學(xué)生的思維一次次引向高潮，使學(xué)生在課程中不斷運(yùn)用計(jì)算思維解決舞臺移動、管道每次出現(xiàn)的位置、藍(lán)雀的飛行速度等一個又一個難題，讓學(xué)生在解決問題的情境中，反復(fù)親歷思維的全過程，從而不斷地內(nèi)化學(xué)科思維。

此外，在編程貓教學(xué)中，我們還能輕松地將思維過程設(shè)計(jì)為教學(xué)中每個范例的主線、每個實(shí)踐項(xiàng)目的主線，依據(jù)教材資源并結(jié)合學(xué)生競賽輔導(dǎo)資源，設(shè)計(jì)一系列學(xué)習(xí)活動，作為教材的有益補(bǔ)充。

在編程貓教學(xué)中，我們培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，就是引導(dǎo)學(xué)生將計(jì)算思維應(yīng)用到日常生活中，解決一些生活問題，形成一種思維習(xí)慣，它為學(xué)生將來的應(yīng)用和深入學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。當(dāng)然，計(jì)算思維行為顯現(xiàn)的內(nèi)容還很廣，它的形成需要有計(jì)算機(jī)專業(yè)的課程基礎(chǔ)。因此，我們要加強(qiáng)編程教學(xué)在小學(xué)信息技術(shù)課堂中的地位，向?qū)W生傳播計(jì)算機(jī)科學(xué)的快樂，努力使計(jì)算思維成為學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的基石。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊建興.小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)探析[J].亞太教育，2019（11）.

（責(zé)任編輯：奚春皓）