緊跟時代，培養計算思維
——基于計算思維培養的小學信息科技教學

李 瓊

（江蘇省宜興市培源實驗小學 江蘇宜興 214200）

引言

計算思維是一種運用計算機科學領域當中的思想方法去解決問題的思維，實際包含了抽象、分解、建模、算法等多種思維活動。因此，通過在小學信息科技教學中，培養學生的計算思維，能夠從多個角度優化學生思考問題、解決問題的方式，全面增強學生的思維品質，從而促進學生的終身發展。而在當前的小學信息科技教學中，存在著教師過于強調學生對理論知識和固定技能掌握的問題，教師經常讓學生通過大量訓練的方式來鞏固對知識和技能的印象，卻忽視了對學生的思維啟發，導致學生無法順利地將從計算機科學領域中學到的方法應用到其他的情景中去，影響了學生綜合素質的發展。因此，教師有必要從學生的實際需求出發，結合小學生的認知特點，使用合理的方法來發展學生的計算思維，幫助學生更深刻地理解信息科技學習的意義[1]。

一、設計以計算思維為導向教學目標

在技術課程標準中，明確了信息科技是一門以發展學生信息素養為最終目標的課程，而計算思維的培養對于學生信息素養的發展起到不可忽視的推動作用。因此，在小學信息科技教學中，教師要設計以學生計算思維的培養為導向的教學目標，從而確保教學活動的方向性，提升教學活動的層次性。教師要對教學內容進行深入的分析，并且對小學階段學生的思維特點進行充分的分析，設計出科學合理的計算思維培養目標。

比如，在scratch整個單元的教學中，我結合這一年齡階段學生思維成長的特點以及這一大單元知識的特殊性，將對學生計算思維的培養分成了計算概念、計算實踐以及計算觀念這三個具體維度的目標，并且根據課程內容的實際特點，對三個維度的目標接著進行細化，構建完善的單元整體目標。

計算概念對照著課程標準中提出的知識和技能目標，而結合信息科技學科的特色，具體包含了：可以準確地識別出某一個小任務當中所包含著的多個步驟；借助編程，理解一個事件的發生會促使另一個事件的發生；能夠根據問題當中給出的各種條件，做出合理的決策；可以重復運行具有相同結構的模塊；能夠在scratch編程中讓多個事件同時得到運行；可以使用運算符的方式來建立關于scratch編程的邏輯表達式；可以根據實際需求來更新或者存儲數據。

計算實踐對照著課程標準當中的過程和方法目標，結合信息技術學科的需要，我將這一維度的目標具體設計為：可以根據項目的要求，首先開發出程序，之后再根據需求開發出更多的內容，逐漸地完成整個項目；在運行項目的過程中，可以根據結果來發現自己存在著的錯誤，并且修改錯誤；可以對自己或者他人完成的作品進行改進，完成一個新的作品，實現再創作；能夠將幾個小的模塊整合在一起，再創造出大的，并且能夠順利運行的作品。

計算觀念則對應著課程標準當中的情感態度與價值觀目標。在這一單元的教學中，具體的內容為：認識到利用scratch進行編程不是在簡單地重述作品，而是對自己的創意進行表達以及傳遞；主動和他人一起來進行創意制作，感受合作進行編程的樂趣；主動提出自己在編程過程中遇到的問題，積極討論解決問題的方法[2]。

這樣，通過在本單元的教學中，建立起邏輯清晰并且具有可操作性的計算思維培養目標，可以為之后教學活動的實際展開提供重要的指導，從而更好地落實對學生計算思維的培養。

二、增強真實情景培養學生算法思維

算法思維是編程學習中所應用到的一種特殊思維，是指在編程的過程中對內容進行概括，將知識進行模塊化的處理，并且確保這個模塊在之后可以得到重復性使用，提升編程的效率。而在小學信息科技教學中，要想使學生的算法思維獲得有效發展，需要教師去引導學生分層次地思考問題，讓學生意識到一個問題的解決需要經歷很多的步驟，而其中的某一個步驟在整個問題解決的過程中能夠得到多次使用，從而使學生的算法思維獲得初步發展。

比如，在教學“穿越迷宮”的過程中，需要學生運用判斷控件來解決問題，而在具體的游戲操控中，則是讓控件去判斷小貓是不是遇到了“空間”上的障礙。如果遇到了障礙，則要讓小貓進行轉彎；如果沒有遇到障礙，則需要前行。因此，這個游戲的設計有助于學生算法思維的發展。在實際的教學中，我首先讓學生說一說自己平時玩迷宮游戲時的經歷，讓學生意識到在整個游戲當中，判斷是否還能夠前進是非常重要的一個步驟；接著，引導學生在編寫程序的過程中，思考如何將人的經歷轉移到小貓身上，讓學生意識到小貓穿越迷宮也需要很多的步驟，而在每次決定要前進還是轉彎的時候，使用的都是同一套規則（判斷控件），而不需要重新編寫一個規則，從而發展學生的計算思維，使學生認識到編程之中蘊含著的便利性，讓學生養成將知識模塊化的習慣。

三、注重多元引導發展學生分解思維

分解思維的培養表面上是讓學生養成對問題解決的方法進行分步的習慣，實際上是讓學生學會抓住問題解決中的主要思路，并且根據從某個問題中獲得的經驗，學會按照同樣的思路去解決其他的問題。而在小學信息科技教學中，學生分解思維的培養需要教師強調學生的自主性，給學生更多的機會來說一說自己解決問題的步驟，使學生學會說理。教師要改變過去教學中強推給學生知識的手段，讓學生學會自己去探索和發現，找到適合自己的問題解決方法，從而讓學生逐漸養成良好的問題分解習慣，獲得分解思維發展的基礎[3]。

比如，在教學“賽車游戲”這一節內容的過程中，由于這個年齡段的學生自主編程能力還不強，如果直接讓學生自己去尋找解決問題的步驟，很難取得理想的效果。因此，我采取了在學生跟隨著教師的思路完成了賽車游戲的設計之后，再讓學生自己來梳理整堂課的方式，充分地鍛煉學生的分解思維。整個賽車游戲實際上可以分成三步驟，分別是賽車前進、糾正方向、終點停止。在學生總結出了這三個步驟的基礎之上，我讓學生再接著說一說每一個大步驟當中又包含了哪些小步驟，從而進一步引導學生對問題進行分解，如在“賽車前進”這個大步驟當中，需要有創建汽車、放在起點、搭建初始化腳本等步驟。在學生對賽車游戲的制作過程進行了分解性的敘述之后，我再讓學生想一想這樣問題解決思路還可以用在哪些場景中，促使學生進行思路上的遷移，發展學生的分解思維，并且讓學生感受到scratch編程的樂趣，激發學生的創造性思維。

四、探索信息編程內涵發展抽象思維

抽象思維是指在事物的觀察過程中可以忽視次要的因素，抓住事物的本質屬性，在信息科技教學中，發展學生的抽象思維，需要教師引導學生將信息科技中的“物體”和現實生活中的物體進行對比，讓學生正確理解信息科技是如何運行的。小學生的抽象思維發展存在著嚴重的不足，學生看待問題的角度原本就很不全面，因此也很難在問題觀察中抓住問題的主要因素。對此，教師要給學生充足的體驗，加強對體驗式教學方法的使用，使學生可以正確建立起信息科技和現實生活之間的聯系，從而在信息科技教學中實現對學生抽象思維的培養[4]。

比如，在教學“青蛙過河”這一節內容的過程中，需要學生去了解如何使用位移、旋轉等方式來控制對象進行運動，讓學生知道坐標的知識在信息科技中是如何使用的。而在學生掌握了其中的操作知識之后，我向學生提出了一個問題：小青蛙的直線運動以及旋轉和我們自己的直線運動和旋轉存在著什么不同嗎？這個問題很快地引起了學生的好奇心?！熬烤褂惺裁床煌?？”帶著這個疑問，我讓學生在教室里面隨意地進行活動，走一走直線，或者在原地進行旋轉，并且將自己代入小青蛙的視角，看看兩者之間會有什么區別。這樣，我通過讓學生進行對比，可以讓學生意識到信息科技實際上是對現實生活的一種“模仿”，而這種模仿是忽略了很多的因素的，在青蛙過河的游戲中，小青蛙的直線行走只能保證最終位置發生了變化，而人的行走還伴隨著視野的變化、手臂的擺動等因素。但是，這些因素在“直線走”這個問題中屬于次要因素，因此被信息科技“優化”掉了。如此，可以讓學生抽象出適合在計算機環境中應用的數據結構，使學生的抽象思維獲得培養。

五、引導交流討論鍛煉學生歸納思維

歸納思維的培養可以使學生學會總結有助于問題解決的方法，是促使學生計算思維獲得成長的直接手段。歸納思維的發展需要學生具有良好的反思意識，能夠在問題解決之后及時地對解決問題的過程進行探索，同時還可以通過對比等方式對解決問題方法的優劣性進行區分。但是，小學生大多還沒有養成良好的反思意識，并且對問題解決的方法理解普遍不夠深刻，因此在實際的教學中，教師要充分地發揮出自身的引導作用，為學生的歸納總結搭建支架，培養學生良好的反思習慣，使學生在不斷訓練中獲得歸納思維上的成長。

比如，在教學“機靈的老鼠”這一節內容的教學中，學生在之前已經學習過了聲音傳感器的相關知識，這節課屬于對傳感器知識的拓展延伸。在學生完成了學習之后，我再引導學生進行總結，讓學生想一想主控板和傳感器是如何連接在一起的，兩種傳感器在使用上是否存在著相似性，如果再讓自己來連接一個其他類型的傳感器，可以怎樣使用。之后，我還讓學生結合從信息科技中學到的知識，思考光傳感器在現實生活中還可以用到哪些場景中來，并且讓學生說一說在設計應用的過程中需要注意哪些問題。這樣，我通過根據學生的學習進度來引導學生進行歸納總結，不僅可以完善學生的認知框架，而且可以激活學生的遷移意識，讓學生在反思歸納中發現解決問題的有效方法。

六、計算思維培養的注意問題

在小學信息科技教學中，培養學生的計算思維是我們當前的主要任務之一，而教師也需要不斷地進行反思，關注教學實踐中存在著的問題，逐步提升教學的質量[5]。

1.活動形式選擇以自主性為基礎

培養學生計算思維的活動組織形式有很多，而不論選擇什么樣的方法，都需要教師遵循以學生的自主探究為基礎這一基本觀念，從而使學生的計算思維可以真正獲得成長。計算思維不是一個固定的方法，更不是固定的知識，而是學生在解決問題的過程中所表現出來的一種素質。因此，只有讓學生自發地去進行探索，才可以使學生的計算思維獲得成長。而如果教師采取傳統的灌輸式手段，直接告訴學生某個問題要怎么解決，那么學生學到的也只是一個問題的解決方法，思維會變得越來越僵化，給學生的計算思維發展帶來負擔。因此，教師要以學生的自主性為基礎來選擇教學活動的形式，給學生更多的體驗和思考機會。

2.評價是對學生表現的重要反饋

在計算思維培養的過程中，我們需要遵循學生的自主性基本原則，讓學生可以在自主探究中總結出解決問題的方法、規律以及知識等。但是，如果任憑學生自己去探索，卻不重視對學生的引導，很難真正落實對學生計算思維的培養。因此，在實際的教學中，教師可以根據學生在教學活動中的計算思維表現情況，使用評價的方式來給予學生反饋，告訴學生哪里做得比較好，哪里還有待進步，從而引起學生對問題新的思索，促使學生自發地對自己解決問題的方法進行優化，讓學生的計算思維獲得更加完善的培養，并且提升教學的質量。需要注意的是，這里的評價指的不是傳統的結論性評價，而是面向學生學習過程的評價，從而讓評價發揮出對學生的引導作用，幫助學生提升自己。因此，教師要對學生進行充分的觀察，了解學生存在著的不足，做出合理的過程性評價。

3.強調發揮教師的技能引導作用

結合信息科技學科的特殊性，學生在計算思維發展上存在著的障礙主要是技能運用層面的，導致學生不敢去思考、不知道如何思考。因此，在培養學生計算思維的過程中，教師要注重發揮出自身的技能引導作用，幫助學生掃清認知上的一般障礙，讓學生能夠展開發散性的想象和聯想，對信息科技展開更深層次的探索，為學生的計算思維發展提供更加舒適的基本環境。

結語

信息化社會的發展給我們提供了更多的機遇，同時也對教育提出了更高的挑戰。在小學信息科技教學中，教師的目光不能局限于教材，而是要從促進學生的終身發展出發，加強對學生計算思維的培養，使學生不僅可以獲得生活所需要的信息技術知識，而且可以靈活地運用信息科技當中的思想去處理范圍更加廣的問題，提高學生的學習效益，為學生成長為信息化社會所需要的人才奠定下良好的基礎。