基于計算思維培養的信息科技課程資源建設研究

余文

摘 要：隨著信息技術的快速發展，計算思維已經成為21世紀的核心能力之一。在這個背景下，《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》也明確提出了培養學生計算思維的要求。然而，如何有效地進行學生計算思維的培養，以及如何建設符合這一要求的課程資源，仍然是教育工作者需要解決的問題。本文旨在研究基于計算思維培養的信息科技課程資源建設，首先分析了信息科技課程中計算思維培養的必要性與可行性以及目前信息科技課程資源建設在計算思維培養方面的不足，然后提出了幾點基于計算思維培養的信息科技課程資源建設策略，并對其進行了詳細的論述。希望為信息科技課程的教學改革提供一些重要的參考和借鑒。

關鍵詞：小學；計算思維培養；信息科技課程；資源建設；策略

【中圖分類號】G622 【文獻標識碼】A 【文章編號】2097-2539（2023）21-0169-04

為貫徹落實習近平總書記關于教育的重要論述和指導思想，教育部于2022年4月頒布了新修訂的《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》，重新定義了課程方案和課程標準，并進一步深入解析了課程性質和課程理念。小學三四年級的學生的信息應用能力和邏輯思維能力正在逐漸成熟，這個階段是培養學生信息素養和計算思維的絕佳時機。教師需要具備敏銳的洞察力，善于發現這一階段學生的特點，把握好培養他們計算思維的關鍵時機，深入理解新課標中的新方向和新思路，并將其有效運用到教學實踐中。

一、計算思維培養與信息科技課程的關系

計算思維是指個體運用計算機科學領域的思想方法，在問題解決過程中設計的抽象、分解、建模、算法設計等思維活動。信息科技課程通過提供平臺與實踐機會，培養學生運用信息技術進行信息處理和創新的能力。兩者相輔相成，促進學生的信息素養和創新能力的提升。

首先，計算思維理論為信息科技課程提供了理論基礎，而計算思維能力是學生運用信息技術進行信息處理和創新的基礎。信息科技課程需要學生具備一定的邏輯思維和問題解決能力，才能更好地應用各種信息技術工具進行信息處理和創新。其次，信息科技課程為學生提供了實踐平臺，幫助學生實踐計算思維理論。信息科技課程中，學生可以通過編程、數據分析等實際操作，將計算思維理論應用到實際問題中。通過實踐，學生可以更好地理解和掌握計算思維理論，并培養創新能力。再次，計算思維理論和信息科技課程相輔相成，當學生具備了較高的信息技術應用能力和計算思維能力時，他們能夠更好地處理和利用信息，提高信息處理的效率和質量，增強創新能力。通過把信息科技課程的實踐性和計算思維理論的理論性相結合，能夠全面提升學生的信息素養。

二、信息科技課程中計算思維培養的必要性與可行性分析

在《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》頒布背景下，計算思維培養在信息科技課程資源建設中的重要性日益凸顯。首先，信息加工學習理論強調，教學中需關注學生的內部思維過程，通過影響這一過程促進學生的學習。這意味著，在信息科技課程中，教師需要將教學重點從傳統的知識傳授轉向對思維能力的培養，以提高學生的學習效果。學者Seiter等人通過實驗發現，三四年級的學生已經可以初步了解計算思維的概念[2]。這表明，計算思維的培養可以在小學教育階段進行。此外，孫立會教授等人的研究將10-11歲定為培養小學生計算思維能力的最佳時期[3]這些研究都對于我國小學生信息科技教學的開展具有重要的指導意義，進一步證實了在小學階段培養計算思維的重要性，通過在思維發展的關鍵期進行計算思維培養，可以更好地提升學生的信息技術核心素養。

三、目前信息科技課程資源建設在計算思維培養方面的不足

在當前信息科技課程資源建設的實踐過程中，計算思維的培養還存在著一些不足。

首先，計算思維是一種跨學科的能力，需要將計算機科學、數學、邏輯學、心理學等多個學科的知識整合起來。而目前的信息科技課程資源建設往往只關注計算機科學和數學的知識，忽略了其他學科的重要性。這導致了計算思維培養缺乏全面性，難以將其應用到其他領域。其次，當前信息科技課程資源建設的課程內容和教材更新存在滯后現象。隨著信息科技的迅速發展，各種理論技術日新月異，但是學校教材和課程內容的更新往往無法及時跟上這些變化，導致理論知識與實際應用脫節。再次，當前信息科技課程資源建設在實踐教學環節存在某種程度上的缺失。許多學校在信息科技課程的設置上過于注重理論教學，缺乏與實際應用緊密結合的實踐環節。這使得學生在學習過程中難以將所學知識與實際問題相結合，無法在解決實際問題的過程中培養計算思維。最后，我國在信息科技課程資源建設方面關于計算思維培養的評價體系尚未完善。目前，對學生的計算思維能力的評價仍然以考試成績為主，這使得學生在學習過程中過于關注分數，而忽視了計算思維的實際應用。

四、基于《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》計算思維培養的信息科技課程資源建設策略

（一）制定明確的計算思維培養目標

制定明確的計算思維培養目標是促進學生計算思維提升的關鍵。教師需要結合《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》，制定具體的計算思維培養目標，并采取有效的教學策略，確保計算思維培養目標的達成。

在制定具體的計算思維培養目標時，教師應考慮到教學資源的可行性和有效性，確保教學資源能夠支持學生的計算思維培養，并能夠在實際教學中得到有效應用[4]。同時，小學生的認知能力和思維發展水平與成年人有很大的差異，因此，教師在制定計算思維培養目標時，應考慮到小學生的認知特點和發展需求，制定符合其年齡特點的計算思維培養目標。教師可以將計算思維的培養目標劃分為不同的年級和階段，然后根據小學生的認知能力和思維發展水平，逐步提高計算思維的要求和難度。具體而言，可以將計算思維培養的發展目標分為四個階段：

1.第一階段（小學一二年級）：培養學生具備基本的計算思維概念，如順序、循環、條件等。通過簡單的編程語言（如Scratch）和計算思維游戲，讓學生在實踐中體驗和感受計算思維的樂趣。

2.第二階段（小學三四年級）：培養學生運用計算思維解決實際問題的能力。通過學習常見的算法和數據結構（如列表、字典等），讓學生能夠用計算思維分析問題、解決問題，提高問題解決能力。

3.第三階段（小學五、六年級）：培養學生運用計算思維進行創新的能力。通過學習高級算法和數據結構（如樹、圖等），讓學生結合理論進行優化和創新，提高創新能力。

4.第四階段（小學畢業階段）：培養學生具備計算思維的跨學科應用能力。通過綜合運用所學計算思維知識和方法，讓學生能夠將計算思維與其他學科知識相結合去解決實際問題，提高跨學科應用能力。

通過制定明確的階段性計算思維培養目標，教師可以在教學過程中有針對性地選擇、設計和開發相應的信息科技課程資源，從而更好地培養學生的計算思維能力。

（二）設計計算思維導向的課程內容

在《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》頒布背景下，設計計算思維導向的課程內容是至關重要的一環，具體來看，可以將課程內容分成三大塊：計算思維的基礎、計算思維的準備和計算思維的實踐[5]。

計算思維的基礎是學生利用計算機運用程序思維進行信息處理、模擬和解決問題的基礎，重點在于如何運用程序包括如何拆分問題、如何設計算法等，需要學生學習和應用變量、值、比較、運算等語句，還要做好基本的知識準備、掌握機器學習的基本概念，為計算思維的實踐做準備；計算思維的準備，重點在于讓學生掌握程序的運行機制、問題解決思路和編程模式。學生要學會如何設計表達式、函數、類和對象，以及如何利用編程技術搭建編程框架，掌握用算法處理復雜問題的技能。同時要教會學生，如何利用腳本語言實現面向對象編程、如何編寫文檔以及用程序調試軟件程序代碼等，增強學生的編程處理能力；計算思維的實踐，以解決實際問題為出發點，將計算機程序技術、計算機邏輯語言以及計算機數學技術應用在實踐中，實踐中要讓學生熟練運用腳本語言、面向對象編程、數據庫技術、機器學習算法和數據挖掘技術、互聯網技術、大數據技術等，在計算機視覺、語音識別、自然語言處理、智能計算機技術等領域，解決實際問題。此外，教師還要結合學生的實際，安排一些案例分析內容，例如，在教授編程語言時，教師可以引導學生開發一個簡單的網頁或游戲，讓學生通過實踐掌握編程的基本語法和技能，并且理解計算機程序的執行過程；在教授算法和數據結構時，教師可以設計一些具體的算法解決數據結構應用問題，讓學生通過分析和解決實際問題，理解算法和數據結構的原理及其應用。

（三）開發多樣化的計算思維教學方法

為了更好地培養學生的計算思維，教師需要開發多樣化的教學方法，結合《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》，本文闡述了推進小學計算思維培養的信息科技課程教學內容建設的四種策略：項目驅動法、探究式教學法、游戲化教學法和情境教學法，以及它們的實施細節和前提條件。這些教學方法不僅可以幫助學生更好地理解和掌握計算思維的基本概念和方法，還可以培養他們的團隊合作能力、創新能力和解決問題的能力。

首先，項目驅動法是信息科技課程教學中一種有效地推動學生計算思維培養的策略。該法通過引導學生組成小組、結合課程內容來嘗試解決實際問題，幫助學生了解計算思維的基本定義，系統化地跟蹤、解決問題，從而提高計算思維能力。在這樣的一個設計模式下，老師可以提供有用的建議，對小組進行指導，讓學生自主發現問題、解決問題，培養學生團隊協作精神、分工合作意識以及創新能力。

第二，探究式教學法是實現小學課程教學內容建設的另一種策略。該法強調學習者的自主發現過程，引導學生探究信息科技知識，并使用計算思維來分析和處理問題。在探究式教學過程中，老師設計多種探究環節，以自由的狀態完成探究過程，強化了計算思維的培養。例如，以學生提出的學習問題作為主題來開展探究活動，使學生結合各種條件和主客觀因素去判斷、收集有效信息，自主解決實際問題，完成探究任務。

第三，游戲化教學法是一種以計算思維培養為核心的信息科技教學內容資源建設策略。游戲化教學法可以使學生通過游戲活動，不斷建立、完善知識結構，激發自主學習的興趣，提高解決問題的能力。例如，游戲中使用虛擬指令來解決實際問題，使學生學會用邏輯分析、解決問題，從而提高計算思維能力[6]。

最后，情境教學法也是一種用于推動小學計算思維培養的信息科技課程資源建設策略。以實際問題為基礎，通過將信息科技知識與學生日常生活緊密結合的方法，引導學生研究具體問題，用計算思維來提出問題、討論問題，從而解決實際問題，達到思維訓練的目的。例如，老師可以布置學生制作一款游戲，讓他們用簡單編程語言來完成任務，從而培養學生的計算思維能力。

（四）建立科學、有效、完善的計算思維評估體系

為了全面推進學生計算思維的培養，根據《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》要求，建立一個完善有效的計算思維評估體系是必不可少的。一方面，它能從宏觀角度規劃、明確學習目標，指明教學方向，更好地服務于學生；另一方面，它可以幫助學校有效評估教學成效，更好地完成后續的學習指導和學習計劃。

首先，評估指標的制定是評估體系的基礎。在《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》中，已經明確了計算思維培養的目標和要求。因此，在制定評估指標時，可以參照這些目標和要求，將其細化為可操作性強的標準，如對計算思維基本概念的理解程度、解決問題的能力和創新思維等。

其次，考核內容和形式的選擇也是評估體系的重要組成部分。在信息科技課程中，教師可以通過多種方式來考核學生的計算思維能力，如課堂作業、小測驗、項目實踐等。考核內容可以涵蓋計算思維的不同方面，如邏輯推理、算法設計、數據表示等。

最后，考核規則和流程的設計也是評估體系的關鍵部分。為了保證評估的有效性和公正性，需要建立一套科學規范的考核規則和流程：1.要明確每個階段的考核時間和地點，以及參與考核評估的人員和角色定位。2.要制定具體的評分標準和方法，確保評估結果的客觀性和準確性。3.還需要建立健全的申訴機制，讓學生有權利對自己的成績提出異議并得到合理的解釋和處理。4.為了提高學生的參與度和積極性，還可以設置一些獎勵措施，如頒發優秀成績證書、獎學金等，以激勵學生更加努力地學習和應用計算思維能力。

評估體系應該注重學生的思維過程和解決問題的策略，而不僅僅是關注最終的結果[7]。教師可以設計一些思維導圖、流程圖和決策樹等，幫助學生展示他們的思維過程。同時，也可以采用觀察、訪談和反思等方法，了解學生在解決問題過程中的思考和決策過程。這樣的評估方法可以更全面地了解學生的計算思維能力和問題解決能力。最后，教師可以設計一些個性化的學習路徑和資源，幫助學生有針對性地提高計算思維能力。評估結果應該及時反饋給學生和教師，教師可以根據評估結果調整教學策略和方法，更好地指導學生的學習。

（五）加強對教師的專業技能培訓與提升

基于《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》計算思維培養的信息科技課程資源建設策略中，加強對教師的專業技能培訓與提升是一個重要要求。教師是信息科技課程的實施者，其專業知識和能力水平直接影響到課程的質量和效果。因此，加強教師專業知識培訓與提升，是培養學生計算思維的關鍵。

首先，教師需要深入學習和理解《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》的內容和要求。該標準是指導信息科技課程建設和實施的綱領性文件，其中包括了計算思維培養的目標、內容和方式等方面的要求。教師需要通過學習和理解這些要求，明確計算思維培養在信息科技課程中的地位和作用，掌握計算思維培養的方法和策略，以便更好地將其融入課程的實施中。其次，教師需要不斷更新和提升自身的專業知識水平和能力。信息科技是一門快速發展和變化的學科，教師需要不斷跟進和掌握新的技術和知識，以便能夠更好地應對課程實施中的各種挑戰和問題。這需要教師具備不斷學習和自我更新的意識和能力，通過參加專業培訓、研討會和實踐等方式，不斷提高自身的專業水平和能力。此外，教師需要注重與同行和專家的交流與合作。信息科技課程的實施需要教師具備豐富的專業知識和經驗，而同行和專家的經驗和智慧可以幫助教師更好地理解和掌握課程的要求和實施方法。因此，教師需要積極參與同行的交流和合作，通過互相學習和分享，不斷提高自身的專業水平和能力。

五、結語

總而言之，基于計算思維培養的信息科技課程資源建設是一項復雜而重要的任務。信息科技課程資源的有效建設不僅可以促進學生的計算思維能力的提升，還可以提高學生的創新能力、問題解決能力和合作精神，真正實現《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》中計算思維的培養目標。

參考文獻

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[2]孫立會，胡琳琳.是什么影響了小學生的計算思維——一項基于五省市小學生的橫向研究[J].中國電化教育，2021（07）：52-61.

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[5]張燕紅，古麗娜.用案例教學撬動小學生基于圖形化編程的計算思維發展[J].中國信息技術教育，2022（23）：20-21.

[6]奚鋐宙.指向計算思維的小學信息科技課教學策略[J].現代教學，2021（21）：70-71.

[7]毛新悅.核心素養背景下小學信息技術課堂計算思維培養[J].文理導航，2021（16）：94-9496.