基于計算思維培養的小學編程教學方法分析

謝坤

【摘要】隨著大數據時代的到來，計算機受到了人們的廣泛重視和使用，社會對計算機技術的人才需求也越來越大。想要培養更多的計算機技術人才，就需要進一步提高學生的綜合素質，運用計算思維，培養符合新時代要求標準的人才。文章基于計算思維，探討了如何提高小學編程教學質量，強化學生的計算核心素養。

【關鍵詞】計算思維;小學編程;教學方法

近年來，大數據技術、信息技術、互聯網技術發展速度迅猛，潛移默化地改變了人們的生活。計算機技術深刻地影響了人們的日常生活方式和工作方式，大大提升了人們的生活質量。如今，計算機已經完成了普及，在這種趨勢下，計算機技術的發展和應用深度能夠在一定程度上改變事物的發展方向。在信息技術如此發達的時代，學習數字技術和信息技術能夠保證自己順應時代的變化，為社會做出更多貢獻。教育是一個國家發展建設的根基，想要順應信息時代發展的特點，就需要培養學生的計算思維，提高學生的編程能力。在小學編程教學中，教師應該重視學生計算思維的培養，樹立學生正確的“三觀”，促進學生綜合能力的提高。

一、計算思維的培養

小學教育關系著國家未來的建設和發展。近年來，國家對教育改革工作越來越重視。小學階段是塑造學生“三觀”的重要階段，也是培養學生信息素養的關鍵時期。小學編程教學能夠大大豐富學生的知識積累，培養學生的邏輯思維能力和數據分析能力。對于小學生來說，編程比較抽象難懂，而且隨著學習的不斷深入，很多重難點知識不易理解和運用，增加了學生的學習難度。在以往的信息技術教學中，教師忽略了學生計算思維的培養，課堂教學采用滿堂灌的方式。這種教學方式導致課堂教學枯燥單一，師生之間缺少良好的互動和交流，嚴重削弱了學生的學習積極性[1]。除此之外，傳統的教學模式缺少與生活實際的結合，導致學生為了學習而學習編程，而不是為了生活學習編程，即以應試為目的，使學生無法體會到編程學習的快樂，導致編程教學失去了原本的意義。

在新課程改革不斷深化的背景下，國家對信息技術課程提出了更高的要求。教師需要在教學中培養學生良好的信息素養，并將信息技術作為學生終身學習和合作學習的重要手段，使學生能夠適應信息社會下的學習和生活。想要培養學生的創新能力和實踐能力，教師需要將計算思維的培養加入小學編程教學中，從而整體提高學生的編程科學素養。

計算思維是計算機領域的一種思維模式，是當前除理論思維和實驗思維外的第三大思維模式。如今，計算思維已被列為中小學信息技術教學中的核心思維教學內容。計算思維始于美國卡內基·梅隆大學周以真教授，他將計算思維定義為運用計算機科學的基礎概念來解決問題、設計系統和理解人類行為的思維活動。計算思維不僅涉及計算機學科，對其他學科同樣有巨大的影響，例如生物學中就以DNA的研究開創了生物信息學的新領域;化學也從以往的理論化學中演變出了計算化學;計算博弈理論則改變了經濟學家的思考模式。總而言之，當前所有的學科在前面加上“計算”二字都可以成為新的研究方向，創新該學科的教學模式。

從當前小學信息技術課程來看，編程課程是培養學生計算思維最合適的課程。小學編程教學中最常用的語言是Scratch。在實際教學中教師能夠深刻體會到小學中高年級段的學生已經形成了初步的數理邏輯，因此僅講授Scratch編程圖形會存在一定的困難。首先，Screen是圖形編程的功能，有些只能用于編寫一些交互性的游戲程序，無法進行更加復雜的計算。其次，在培養計算思維的過程中，學生在使用Scratch解決問題時過于關注細節問題，忽略了對整體的理解，缺少整體觀和大局觀。再次，如果使用Scratch來進行較復雜程序的編程的話，其腳本會顯得非常繁雜，不利于學生閱讀和理解。Scratch可以用于降低編程教學的門檻，但是在實際的編程教學中，教師還需要運用多樣化的教學方式來進一步促進學生計算思維的培養和編程能力的提高。

二、基于計算思維培養的創新小學編程教學策略

（一）創新教學方法

教師想要在小學編程教學中培養學生的計算思維，需要開展相關的實踐活動。培養計算思維的過程復雜而漫長，不是短時間內能夠完成的。教師需要循序漸進，根據實際的編程教學目標巧妙設計教學情境，加強實踐活動的探索，讓學生在身臨其境的課堂學習中化抽象為具體，將程序問題轉化為現實生活中的問題。

首先，教師需要巧妙地創設相關情境。對于小學生來說，編程的知識內容非常抽象。因此，教師在邏輯關系的教學中可以創設相關的情境，以生活中的關系例子來說明編程中的邏輯關系。例如，教師可以借助試驗田和種植的植物、種植的人之間的邏輯關系，讓學生對編程中的邏輯關系有更加清晰、深刻的認知和了解。將編程與生活實際相結合，能夠有效發展學生的思維邏輯，從而培養學生的計算思維。

其次，教師可以引導學生進行探索活動。在學習基本語句和邏輯關系之后，學生需要學習如何熟練運用語句及其關系，進一步鞏固編程基礎。學生在學習編程的過程中需要積極探索編程知識的特征、推理過程以及在生活情境中的運用。教師需要在課堂中充分發揮學生的主體作用，在實踐活動中培養學生的自主學習能力，幫助學生構建完整的知識體系，從而在培養學生計算思維的同時強化學生的編程運算能力。

（二）項目引領分析和解決實際問題

在傳統的小學編程教學中，教師處于主體地位，經常采用滿堂灌的方式講解編程知識，教學方法單一枯燥。編程知識本就抽象難懂，很多概念性知識的學習難度較高，學生無法有效理解和掌握[2]。轉變傳統的教學方法有利于培養學生的計算思維。教師可以以項目引領小學編程教學，設定一個程序，要求學生運用學過的編程知識表達項目，使項目具備循環和條件判斷等命令，獲得編程的語法結構功能，促使學生運用所設計的項目解決生活中的實際問題。因為編程知識具有一定的抽象性，教師需要在教學過程中充分利用編程的自動化功能，讓學生將編程的內容自動轉化為直觀形象的形式，方便學生理解和掌握。教師在設計編程教學內容的過程中應該遵循以下要求。

第一，項目的設置要符合生活實際。培養學生計算思維的目的是讓學生運用計算機知識解決生活實際問題。因此，項目內容的設置應該與學生的生活有關，促使學生將情感和意識融入項目中。比如設計交通紅綠燈和商品平均價格，利用生活化的編程項目提高學生的編程能力，發展學生的計算思維。

第二，編程項目應該具有較強的趣味性，吸引學生主動參與到編程學習中，培養學生的計算思維，提高學生的編程能力。例如在教學交通信號燈時，教師可以先利用多媒體設備播放一些交通信號燈失靈造成交通混亂的視頻資料，然后引出編寫交通信號燈的程序，使信號燈恢復正常工作。通過這個例子，學生意識到編程來源于生活，回歸于生活。教師可以將復雜的問題分解成不同的小問題，鍛煉學生分析問題、處理問題和解決問題的能力，促進學生計算思維的發展。

（三）運用Scratch降低編程學習難度

在小學編程教學中，學生可以利用程序語言直觀形象地表達程序內容。為了使學生更加準確地理解程序內容，科學使用編程語言，教師可以運用Scratch降低編程學習的難度，培養學生的計算思維。雖然使用Scratch無法解決復雜的程序問題，但是其語言較為簡單，而且具有豐富的趣味性，教師可以以Scratch為載體進行編程教學，圍繞可視化編程、積木模塊以及豐富的硬件設施表達教材中不同的編程知識，從而降低學生的學習難度。

以可視化編程為例，在傳統的小學編程教學中，教師以logo和basic語言為主要的教學內容。學生在學習編程知識時，只能將其中的英語單詞死記硬背下來，進而使用英語單詞輸入指令來完成對應的編程任務。而且在更為復雜的編程操作中，學生會感覺到編程知識與英語知識、計算機知識之間的關聯，會不由自主地使用英語思維或者計算機思維進行編程學習，不利于計算思維的培養。因此，教師可以以Scratch為載體進行小學編程教學，使學生脫離鍵盤操作，不需要背誦其中的英語單詞，降低了編程學習的難度，同時有效引導學生形成科學的編程意識，通過編程教學培養學生的計算思維[3]。

（四）以STEAM為課程框架拓寬學生視野

教師可以通過STEAM構建課程框架，讓學生構建完整的編程知識體系。小學編程教學涉及科學、技術、工程甚至數學知識。教師需要引導學生在多樣化的課程體系中挖掘編程知識的深層含義，從不同角度將興趣與編程知識結合。教師可以以STEAM為課程框架開展小學編程教學，以程序設計知識為基礎，融合程序設計的內容，培養學生邏輯運算的能力，提高學生的編程能力。教師還可以在教學過程中融合跨學科知識，發揮出跨學科整合的優勢，使學生在學習編程知識的同時提高對其他學科的學習能力。

三、結語

綜上所述，在進行小學編程教學時，教師需要充分重視培養學生的計算思維，提高學生的信息素養與編程能力。在實際的編程教學中，教師應該重視學生的課堂主體地位，利用Scratch和STEAM等降低編程學習的難度，提高學生的學習興趣，使學生學會利用編程知識解決生活實際問題，促進學生綜合能力的提高。

【參考文獻】

吳瑩穎.基于計算思維培養的編程教學策略探究——以“小貓排隊形”為例[J].基礎教育論壇，2020（10）：31-32.

李炳銳.基于計算思維培養的Scratch程序設計教學實踐——以迷宮尋寶為例[J].中小學信息技術教育，2020（04）：68-70.

馬燁超.基于計算思維培養的小學信息技術課教學分析[J].家長，2020（14）：78，80.