用“數(shù)據(jù)”說(shuō)話，聚焦學(xué)生計(jì)算思維能力培養(yǎng)

樂(lè)婷婷

摘 要：計(jì)算思維能力是信息科技課程的核心素養(yǎng)之一，它對(duì)發(fā)展學(xué)生信息科技核心素養(yǎng)和提高學(xué)生解決問(wèn)題能力有重要意義.大數(shù)據(jù)環(huán)境下的技術(shù)應(yīng)用為培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維提供了有利條件，在小學(xué)信息科技課程教學(xué)中，要重視利用大數(shù)據(jù)技術(shù)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力，積極轉(zhuǎn)變課程教學(xué)理念，開(kāi)展因材施教，創(chuàng)新計(jì)算思維能力培養(yǎng)方法，注重開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新學(xué)習(xí)，才能全面提高學(xué)生計(jì)算思維能力，促進(jìn)學(xué)生信息科技核心素養(yǎng)全面發(fā)展.

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；小學(xué)信息科技；計(jì)算思維能力

隨著信息社會(huì)的發(fā)展，大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，對(duì)學(xué)生的信息科技素養(yǎng)要求越來(lái)越高，而計(jì)算思維作為信息科技課程的核心素養(yǎng)之一，對(duì)發(fā)展學(xué)生信息科技核心素養(yǎng)具有關(guān)鍵作用，是每個(gè)學(xué)生必備的基本素養(yǎng)之一.借助大數(shù)據(jù)環(huán)境，在信息科技課程教學(xué)中能為培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力提供豐富的教學(xué)資源，做到因材施教和個(gè)性化教學(xué)，有利于提高學(xué)生計(jì)算思維能力培養(yǎng)成效，因此在小學(xué)信息科技課程教學(xué)中，教師要高度重視利用大數(shù)據(jù)環(huán)境下培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力.

1 大數(shù)據(jù)環(huán)境在小學(xué)信息科技課程教學(xué)中應(yīng)用的意義

把大數(shù)據(jù)環(huán)境應(yīng)用于小學(xué)信息科技課程教學(xué)中，無(wú)論對(duì)提高信息科技課程教學(xué)成效，還是對(duì)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力都具有重要意義.

一是有利于提高課程教學(xué)成效.大數(shù)據(jù)應(yīng)用于信息科技課程教學(xué)，能夠改變教師的課程教學(xué)理念和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，能為課程教學(xué)提供豐富的教學(xué)資源共享平臺(tái)，能夠創(chuàng)新課程教學(xué)模式方法，有利于全面提高小學(xué)信息科技課程教學(xué)成效.

二是有利于實(shí)施個(gè)性化教學(xué).大數(shù)據(jù)應(yīng)用于信息科技課堂教學(xué)，能夠開(kāi)展智慧課堂教學(xué)，根據(jù)不同學(xué)生的能力和學(xué)習(xí)中的薄弱環(huán)節(jié)開(kāi)展“私人定制”教學(xué)，有效實(shí)現(xiàn)因材施教和分層教學(xué)，使學(xué)生根據(jù)自己的愛(ài)好和方式開(kāi)展個(gè)性化學(xué)習(xí)，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)成效.

三是有利于提升學(xué)生計(jì)算思維能力.借助大數(shù)據(jù)環(huán)境下的技術(shù)或方式，能夠?yàn)閷W(xué)生創(chuàng)設(shè)思維價(jià)值高、趣味性強(qiáng)的問(wèn)題情境，能夠更好地輔助學(xué)生開(kāi)展課程實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`活動(dòng)，能夠?yàn)閷W(xué)生解決問(wèn)題提供多種手段，從而有利于提高學(xué)生的計(jì)算能力［1］.

2 計(jì)算思維能力的內(nèi)涵與特點(diǎn)

2.1 計(jì)算思維的內(nèi)涵

計(jì)算思維是指學(xué)生借助于計(jì)算機(jī)學(xué)科中的思想與方法，在解決問(wèn)題中所進(jìn)行的抽象、分解、建模、算法設(shè)計(jì)、評(píng)估、概括等思維活動(dòng)或思維方式.培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，有助于提升學(xué)生思維品質(zhì)和解決問(wèn)題的能力.

2.2 計(jì)算思維的特點(diǎn)

計(jì)算思維具有以下特點(diǎn)：一是計(jì)算思維是一種綜合能力.計(jì)算思維包括算法思維、批判性思維、創(chuàng)新思維、解決問(wèn)題的方法與合作能力等方面的內(nèi)容，它既是一種思維方式，也是一種綜合能力；二是能夠解決復(fù)雜的問(wèn)題.提高計(jì)算思維能力，能夠把復(fù)雜的問(wèn)題分解成一系列簡(jiǎn)單的問(wèn)題，并按照一定的順序進(jìn)行高效、精準(zhǔn)處理，能形成解決問(wèn)題的最佳方案；三是計(jì)算思維是數(shù)學(xué)思維與工程思維的結(jié)合.信息科技課程中的計(jì)算思維具有數(shù)學(xué)思維的特點(diǎn)，它能利用數(shù)學(xué)觀點(diǎn)、數(shù)學(xué)邏輯思維解決問(wèn)題，也能利用工程思維解決問(wèn)題，它是數(shù)學(xué)思維與工程思維的有機(jī)結(jié)合；四是計(jì)算思維是人人需要，用處廣泛的一種思維.計(jì)算思維不僅應(yīng)用于計(jì)算機(jī)科學(xué)中，它還能夠幫助人們解決生活中的許多難題，是每個(gè)人都需要，并且時(shí)時(shí)、處處都能用得上的一種思維方式［2］.

3 大數(shù)據(jù)環(huán)境下小學(xué)信息科技課程計(jì)算思維能力培養(yǎng)策略

3.1 轉(zhuǎn)變課程教學(xué)理念，重視因材施教，培養(yǎng)計(jì)算思維能力

計(jì)算思維能力是培養(yǎng)學(xué)生信息科技素養(yǎng)的核心內(nèi)容，許多教師在小學(xué)信息科技課程教學(xué)中只注重信息科技知識(shí)與技能教學(xué)，忽視對(duì)學(xué)生計(jì)算思維能力的訓(xùn)練與培養(yǎng).同時(shí)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)又有一定難度，需要根據(jù)學(xué)生能力采取有針對(duì)性的教學(xué)策略.

一是轉(zhuǎn)變課程教學(xué)理念.要在小學(xué)信息科技課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，首先需要教師轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的只重視信息科技知識(shí)與技能的教學(xué)，樹(shù)立學(xué)生核心素養(yǎng)全面發(fā)展的理念，提高對(duì)計(jì)算思維能力培養(yǎng)重要性的認(rèn)識(shí)，重視在課程教學(xué)中利用多種手段和途徑培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力，特別是發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)的作用來(lái)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力.

二是重視開(kāi)展分層教學(xué).計(jì)算思維能力的培養(yǎng)受到許多主觀與客觀因素的影響，每個(gè)學(xué)生的認(rèn)知能力、對(duì)信息科技學(xué)習(xí)的興趣愛(ài)好不同，要在信息科技課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力，需要教師樹(shù)立因材施教的理念，重視分層教學(xué).由于大數(shù)據(jù)技術(shù)具有分析、跟蹤、評(píng)估和開(kāi)展智能訓(xùn)練等功能，可充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)對(duì)每個(gè)學(xué)生的計(jì)算思維能力發(fā)展情況進(jìn)行分析、評(píng)估.如“中慶多維成長(zhǎng)平臺(tái)”可以動(dòng)態(tài)采集學(xué)生的課堂行為表現(xiàn)，生成數(shù)據(jù)圖表，主要包含“聽(tīng)講行為”“舉手行為”“讀寫(xiě)行為”“互動(dòng)行為”等，能清晰地反映每個(gè)學(xué)生在回答問(wèn)題、小組合作等環(huán)節(jié)的思維表現(xiàn)，在此基礎(chǔ)上對(duì)不同能力層次的學(xué)生設(shè)計(jì)不同難度的教學(xué)內(nèi)容和不同的計(jì)算思維訓(xùn)練習(xí)題或項(xiàng)目，促進(jìn)全班學(xué)生計(jì)算思維能力共同提高.

三是激發(fā)學(xué)生計(jì)算思維興趣.要培養(yǎng)小學(xué)生計(jì)算思維能力，需要激發(fā)學(xué)生對(duì)信息科技課程和計(jì)算思維訓(xùn)練的興趣，有了濃厚興趣才能增強(qiáng)學(xué)生課程學(xué)習(xí)和計(jì)算思維訓(xùn)練動(dòng)力.為此教師可利用大數(shù)據(jù)環(huán)境下豐富的學(xué)習(xí)資源、趣味性強(qiáng)的教學(xué)方式、多種交流與合作途徑來(lái)訓(xùn)練學(xué)生計(jì)算思維能力.例如，Python編程軟件語(yǔ)言簡(jiǎn)單，非常適合小學(xué)生游戲編程使用.教師可結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容或開(kāi)展單獨(dú)的游戲化編程教學(xué).選用Python編程軟件，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行各種游戲編程，能有效激發(fā)學(xué)生課程學(xué)習(xí)興趣.或者利用大數(shù)據(jù)技術(shù)將不同學(xué)科學(xué)習(xí)資源與分析解決問(wèn)題的思想方法整合并用于游戲化編程訓(xùn)練中，能有效激發(fā)學(xué)生信息科技課程學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生的計(jì)算思維能力在游戲編程活動(dòng)中得到提高.

3.2 改革課程教學(xué)方法，利用任務(wù)驅(qū)動(dòng)培養(yǎng)計(jì)算思維能力

要在小學(xué)信息科技課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力，需要改革課程教學(xué)方法，注重把大數(shù)據(jù)技術(shù)與任務(wù)驅(qū)動(dòng)、可視化思維工具等方法相結(jié)合來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力.

一是改革課程教學(xué)方法.要提高小學(xué)信息科技課程教學(xué)中計(jì)算思維能力培養(yǎng)效果，需要教師改革傳統(tǒng)的信息科技課程教學(xué)方法，注重把大數(shù)據(jù)技術(shù)與任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法、體驗(yàn)探究法、小組合作學(xué)習(xí)等多種方法相結(jié)合來(lái)開(kāi)展教學(xué)，能讓學(xué)生以完成任務(wù)或解決問(wèn)題為中心開(kāi)展學(xué)習(xí)，有利于全面訓(xùn)練學(xué)生的計(jì)算思維能力.例如，在利用WPS、PowerPoint等軟件進(jìn)行文稿演示的“插入超鏈接”內(nèi)容教學(xué)時(shí)，教師可利用大數(shù)據(jù)技術(shù)為學(xué)生設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù).首先可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)為學(xué)生推送介紹“超鏈接”內(nèi)容的微課課件，在學(xué)生觀看微課課件后解決如下問(wèn)題：“超鏈接的形式有幾種？”“在文稿中插入超鏈接需要分幾步操作？”讓學(xué)生以這個(gè)任務(wù)或問(wèn)題開(kāi)展學(xué)習(xí).為了解決學(xué)習(xí)中的難題，可讓學(xué)生借助大數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行相互交流、資源與解決問(wèn)題的方案共享，能使學(xué)生將復(fù)雜、綜合性的問(wèn)題分解成幾個(gè)簡(jiǎn)單的小問(wèn)題，從而使學(xué)生既能掌握插入超鏈接的操作方法，又能培養(yǎng)學(xué)生將復(fù)雜問(wèn)題分解的計(jì)算思維能力.

二是利用可視化思維工具教學(xué).為了在信息科技課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力，使學(xué)生更清晰地掌握計(jì)算思維過(guò)程或流程，教師應(yīng)注重將大數(shù)據(jù)技術(shù)與可視化思維工具相結(jié)合來(lái)開(kāi)展教學(xué)，這樣既能提高信息科技課程教學(xué)成效，又能讓學(xué)生養(yǎng)成按科學(xué)流程解決問(wèn)題的良好習(xí)慣，有利于提高學(xué)生在更多學(xué)科學(xué)習(xí)、更大范圍內(nèi)利用計(jì)算思維解決問(wèn)題的能力［3］.例如，在學(xué)習(xí)利用Scratch編程教學(xué)時(shí)，在設(shè)計(jì)程序之前，可利用思維導(dǎo)圖或流程圖等可視化思維工具進(jìn)行編程思路設(shè)計(jì)或構(gòu)思，建立程序設(shè)計(jì)的思維導(dǎo)圖之后，利用大數(shù)據(jù)的智能分析功能對(duì)思維導(dǎo)圖進(jìn)行優(yōu)化.同時(shí)教師利用大數(shù)據(jù)技術(shù)跟蹤與分析學(xué)生程序設(shè)計(jì)中的計(jì)算思維過(guò)程，或者分析評(píng)價(jià)學(xué)生程序設(shè)計(jì)作品，這樣有利于提高學(xué)生計(jì)算思維的全面性和系統(tǒng)性，也能讓學(xué)生的計(jì)算思維過(guò)程“清晰可見(jiàn)”.

3.3 加強(qiáng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)，通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)培養(yǎng)計(jì)算思維能力

信息科技課程的最大特點(diǎn)就是具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，要提高課程教學(xué)成效和學(xué)生計(jì)算思維能力，就需要教師加強(qiáng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)和利用各種實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐活動(dòng)來(lái)訓(xùn)練學(xué)生的計(jì)算思維，這樣才能提高計(jì)算思維能力，也能促進(jìn)學(xué)生信息科技實(shí)踐技能的提高.

一是加強(qiáng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué).在小學(xué)信息科技課程教學(xué)中，單純進(jìn)行理論知識(shí)教學(xué)，既難以吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也不利于提高學(xué)生信息科技實(shí)際操作技能.借助于大數(shù)據(jù)環(huán)境下的各種實(shí)驗(yàn)資源開(kāi)展信息科技課程教學(xué)和計(jì)算思維能力培養(yǎng).讓學(xué)生把所學(xué)理論知識(shí)用于實(shí)際操作中，有利于鞏固所學(xué)知識(shí)和提高學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力，使學(xué)生在實(shí)際操作中深入體會(huì)計(jì)算思維的應(yīng)用價(jià)值與解決問(wèn)題的思維方法.例如，為了讓學(xué)生熟練掌握Scratch編程的運(yùn)用方法技巧和提高學(xué)生利用該軟件編程的計(jì)算思維能力，可借助于大數(shù)據(jù)環(huán)境下的各種資源開(kāi)展Scratch編程實(shí)驗(yàn)教學(xué).首先為學(xué)生提出編程要求和作品創(chuàng)作內(nèi)容，然后讓學(xué)生利用大數(shù)據(jù)技術(shù)搜索同類(lèi)作品的編程設(shè)計(jì)思路或作品功能演示，啟發(fā)學(xué)生的編程計(jì)算思維.在此基礎(chǔ)上讓學(xué)生畫(huà)出思維導(dǎo)圖將編程任務(wù)分解和設(shè)計(jì)程序編寫(xiě)流程，通過(guò)自主或小組合作的方式編寫(xiě)程序代碼來(lái)創(chuàng)作作品，這樣通過(guò)開(kāi)展編程實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有利于學(xué)生掌握Scratch編程要求，也能提高學(xué)生計(jì)算思維能力.

二是開(kāi)展各種實(shí)踐活動(dòng).在大數(shù)據(jù)環(huán)境下開(kāi)展各種信息科技實(shí)踐活動(dòng)，既能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，又能讓學(xué)生的計(jì)算思維能力在實(shí)踐活動(dòng)中得到鍛煉和發(fā)展.例如，可以讓學(xué)生開(kāi)展在電子表格中插入圖表的實(shí)踐探究活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生從數(shù)據(jù)中挖掘重要信息，并發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)背后的意義，用數(shù)據(jù)描述現(xiàn)實(shí)，預(yù)測(cè)未來(lái).通過(guò)利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)這些實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行分析、跟蹤與評(píng)估，既能提高學(xué)生解決問(wèn)題的針對(duì)性，又能訓(xùn)練學(xué)生的算法思維、創(chuàng)新思維、批判思維等，使學(xué)生的計(jì)算思維得到快速提升［4］.

3.4 鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新學(xué)習(xí)，全面綜合發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維能力

大數(shù)據(jù)環(huán)境的應(yīng)用能夠?yàn)閷W(xué)生開(kāi)展信息科技知識(shí)與技能自主學(xué)習(xí)提供豐富的資源和方法手段等支持，因此教師應(yīng)積極鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新信息科技課程學(xué)習(xí)方式與內(nèi)容，并注重全面訓(xùn)練學(xué)生的計(jì)算思維能力.

一是在課內(nèi)教學(xué)中開(kāi)展創(chuàng)新學(xué)習(xí).在信息科技課程教學(xué)中，教師應(yīng)重視鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新學(xué)習(xí)和創(chuàng)新實(shí)踐，利用所學(xué)信息科技知識(shí)與技能，并充分借助大數(shù)據(jù)環(huán)境下的各種學(xué)習(xí)資源與智能交互系統(tǒng)等，開(kāi)展創(chuàng)意設(shè)計(jì)或作品創(chuàng)意開(kāi)發(fā).例如，在學(xué)習(xí)Scratch編程知識(shí)后，教師可鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行Scratch創(chuàng)意編程，這樣可提高學(xué)生計(jì)算思維應(yīng)用的創(chuàng)新能力，也能使學(xué)生創(chuàng)造性地應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題，有利于提高學(xué)生的計(jì)算思維創(chuàng)新能力.可為學(xué)生規(guī)定編程主題或要求，讓學(xué)生借助大數(shù)據(jù)環(huán)境利用Scratch編程軟件自主或合作開(kāi)發(fā)“迷宮小游戲”，讓學(xué)生發(fā)揮想象力進(jìn)行創(chuàng)意編程，使學(xué)生“各顯神通”開(kāi)發(fā)自己的創(chuàng)新作品.在學(xué)生的創(chuàng)新作品設(shè)計(jì)之后，利用大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的分析評(píng)價(jià)功能，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)意作品進(jìn)行評(píng)價(jià)和作品展示評(píng)比，能促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維創(chuàng)新能力發(fā)展.

二是在課外學(xué)習(xí)中開(kāi)展創(chuàng)新學(xué)習(xí).在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，可為學(xué)生提供各種學(xué)習(xí)資源，或者讓學(xué)生利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)開(kāi)展各種課外創(chuàng)新學(xué)習(xí).例如，可以讓學(xué)生利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)，把信息科技知識(shí)學(xué)習(xí)與STEAM實(shí)踐活動(dòng)相結(jié)合.可以利用各種信息科技學(xué)習(xí)網(wǎng)站、在線課堂等，讓學(xué)生搜集信息科技知識(shí)與STEAM實(shí)踐活動(dòng)相結(jié)合應(yīng)用的典型案例，對(duì)這些典型應(yīng)用案例進(jìn)行學(xué)習(xí)和相互交流學(xué)習(xí)體會(huì)與經(jīng)驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上使學(xué)生掌握在STEAM實(shí)踐活動(dòng)中如何確定探究問(wèn)題、進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃、開(kāi)展實(shí)踐嘗試、成果創(chuàng)新設(shè)計(jì)與完善、相互交流等步驟，而這些步驟中需要任務(wù)分解、概括或抽象、計(jì)算、工程設(shè)計(jì)、評(píng)估等計(jì)算思維的支持，因此在課外借助于大數(shù)據(jù)技術(shù)開(kāi)展STEAM活動(dòng)有利于全面提高學(xué)生計(jì)算思維能力.

4 結(jié)語(yǔ)

總之，信息科技的發(fā)展需要提高學(xué)生的信息科技素養(yǎng)，計(jì)算思維能力是信息科技課程的核心素養(yǎng)之一，它對(duì)發(fā)展學(xué)生信息科技素養(yǎng)和提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力具有重要的作用，因此在小學(xué)信息科技課程教學(xué)中，教師要高度重視在課程教學(xué)中利用大數(shù)據(jù)技術(shù)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，通過(guò)轉(zhuǎn)變課程教學(xué)理念，開(kāi)展因材施教，改革教學(xué)方法，重視實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新學(xué)習(xí)，全面促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維能力的提高.

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