在“趣”文化中培養小學生計算思維的探究

【摘要】隨著時代的發展，培養學生的計算思維有著十分重要的意義。由于計算思維需要經歷抽象、分解、概括、評估、算法等思維過程，對小學生的思維能力要求比較高，所以部分小學生在學習過程中容易出現畏難情緒，不能始終專注于信息科技課堂。基于此，文章以“趣”為基點，創新教學理念，創建“趣”課堂，以求培養學生的計算思維，提升學生學科素養。

【關鍵詞】興趣；計算思維；學生素養；信息科技

作者簡介：徐玲（1988—），女，江蘇省無錫市東北塘實驗小學。

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》將“信息技術”更名為“信息科技”，從原來的以技術為重，變成了“科”和“技”并重，逐漸由原來的技能導向轉變為科技導向，更重視培養學生的核心素養。計算思維是中小學信息科技學科核心素養的重要組成部分，它是指人使用計算機求解問題的過程和思想方法，以及在問題解決過程中進行的抽象、分解、概括、評估、算法等思維活動。培養小學生這種形式化、自動化、模式化和系統化的思維方式，能讓他們更快速、高效地處理學習和生活中遇到的各類問題［1］。

興趣是人認識世界、探索世界的源動力，它是一種意識傾向和內心要求。學生一旦對某事物產生了強烈的興趣后，就會主動參與到學習過程中，對學習內容產生特別注意，觀察敏銳、記憶深刻、思維活躍，可見興趣可以促進教學目標的高效落實。

一、在“趣”文化中發展計算思維的重要意義

在“趣”文化中發展學生的計算思維主要有三個方面的意義。首先，有助于提高學生對信息科技課程的喜愛程度。《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》把過去對學生掌握應用軟件技術的要求轉向了學生發現問題、解決問題的能力，這一變化對學生應用信息科技提出了更高的要求。學生對信息科技是否具備學習興趣和熱情，決定了他們在學習中可以走多遠。因此，培養學生的計算思維可以提高學生對信息科技學習的喜愛度和主動參與度。

其次，有助于推動學生的發展。在現代社會中，計算思維已經成為一種重要的跨學科能力，對問題解決、創新能力培養以及跨學科學習都有著重要的影響。培養學生的計算思維，可以幫助他們更好地理解和應用各學科的知識，促進多學科知識的融合。而在“趣”課堂中培養學生的抽象、分解、概括、計算思維等能力，能夠不斷完善學生的認知模型，幫助學生建立長期的、自發的思維方式，從而實現知識、能力、價值和情感的融通，提高學生的綜合素質，推動學生的發展。

最后，有助于提高教師的專業能力。在學習中，學生的“學”最終還是要依靠教師的“教”，為了提高教學質量，創建高效的“趣”課堂，教師必須對學生的學情進行分析，挖掘學生關心的熱點，因地制宜地設計情境，巧妙設計教學環節，在有趣味的課堂中培養學生素養，激發學生的興趣和學習動力。在此教學過程中，教師的專業素養會逐漸得到提高。

綜上所述，培養學生的計算思維對學科教學、學生和教師發展都具有重要意義。因此，學校及教師應該重視并積極落實計算思維教育，努力為學生提供一個豐富多彩的學習環境，為他們創造更多的學習機會，從而促進他們的個人發展和社會進步。

二、在“趣”文化中培養小學生計算思維的策略

在“趣”文化課堂的構建中，教師需要圍繞教學目標，用自己的情緒感染學生，根據教學內容，引導學生在有趣、融洽的課堂氛圍中進行問題識別與分解、數據抽象和表征、解決問題與評估、學習遷移與反思等，從而培養學生的分析、抽象、概括、算法思維、評估等能力，使學生感悟計算思維的魅力［2］。

（一）問題與挑戰的設計

趣味化的計算問題與挑戰是培養小學生計算思維的重要策略。設計有趣的計算問題，可以激發學生的學習興趣并提高他們的課堂參與度。教師可以結合學生的日常生活和實際來進行問題的設計，如此便能使學生更好感知數學學習的樂趣。同時，設計多樣化的問題有助于培養學生思維的靈活性，提高他們解決問題的能力。

例如，教師可以開展“計算問題解決挑戰賽”活動，將學生分成不同的小組，讓他們在比賽中解決一系列有趣的計算問題。這些問題與學生的日常生活相關，需要學生發揮創造力和靈活的思維。比賽過程中，學生需要通過討論和合作來解決這些問題，這不僅能提高他們解決計算問題的能力，還能培養他們的團隊合作精神。為了增加活動的趣味性，教師可以引入一些互動元素。比如，讓學生在規定時間內通過掃描二維碼參與在線猜謎游戲，答對題目的學生才能得到解謎線索。這樣的游戲規則使得學生更主動地參與活動，提高了他們對解決問題的熱情。此外，教師還可以根據題目的難度設置不同的分數，鼓勵學生在挑戰中追求更高的得分，增加比賽的競爭性和激勵性。

（二）問題的識別與分解

問題識別與分解是讓學生通過分析、抽象和概括，在“趣”情境中找到關鍵問題，并對問題進行細化，勾勒出問題的基本結構，為問題的解決“找準靶心”。

例如，在教授“網絡文明小公民”這一課時，教師可以根據教學內容選取“熊貓燒香”的視頻故事作為導入：小熊貓被誤會破壞了森林居民的電腦，導致大家的文件丟失、網絡癱瘓。它們來到警局，黑貓警長聽了雙方的講述，開啟了案件偵破的任務……這個視頻不僅激發了學生對教學內容的興趣，還把問題融于情境中，讓學生在幫助小熊貓“洗脫罪名”的過程中發現是計算機病毒引起的網絡安全問題，引導學生在情境中明確任務。在聽完教師的分析講解后，學生學會了運用已知邊界條件細化問題，發現解決網絡安全問題的兩個重點是“防”和“治”。整堂課圍繞“該怎么‘防’，用什么‘治’”展開，從而引導學生做一名文明、健康上網的小公民。教師將問題隱藏在情境中，讓學生在操作過程中不斷發現問題、分解問題，學生的計算思維呈螺旋式上升，這有利于學生形成計算思維發展的閉環和問題意識，促進學生思維能力的發展。

（三）數據的抽象和表征

數據抽象和表征是利用抽象思維將解決問題的步驟抽象成數據，再通過模型來刻畫問題，這是一個將具體變為抽象，構建解題模型的過程。這個過程對多數學生來說是比較困難的一步。皮亞杰的認知發展階段理論認為小學階段的學生處于具體運算階段，他們雖然有了抽象的概念，能夠進行邏輯推理，但運算仍脫離不了具體事物或形象的支持。教師作為課堂的引導者，需要適時為學生提供學習資料和認知工具，幫助他們搭建學習支架、實現思維可視化，從而理解每一個步驟的推演。流程圖能夠通過豐富的圖示、符號展示主題元素之間的邏輯關系，幫助學生進行思路的梳理和模型的構建，讓學生在解決問題過程中實現思維從抽象到形象，從不可逆到可逆的發展，有效協助學生抽象出問題求解模型。因此，教師可利用流程圖幫助學生進行數據的抽象和表征。

例如，在設計“賽車游戲”的思維導圖（見圖1）時，筆者根據學生的能力將他們劃分為不同的學習小組，設置“合作探究，共同填寫流程圖”的任務。在探究過程中，學生不僅可以感受邏輯推導的樂趣，還可以提高學習參與感。學生通過回憶游戲體驗，展開小組交流，填寫流程圖，可以抽象出游戲的設計思路。

（四）游戲與競賽的創設

引入游戲元素和競賽機制是在“趣”文化中培養小學生計算思維的有效策略。將數學學習任務創設為有趣的游戲，可以激發學生的學習興趣和主動性。游戲中的關卡、獎勵和難度遞增等能夠提高學生的參與度和持久性。此外，通過參與數學競賽，學生可以展示和提升他們在數學領域的才能，激發自身的競爭精神。

例如，教師可以舉辦“數學游戲挑戰周”的活動，讓學生參與各類有趣的數學游戲，例如解謎游戲、數學棋盤游戲等。在這些游戲中，學生需要應用數學知識和計算思維來解決問題或完成任務。通過游戲，學生既享受了挑戰的樂趣，又深入了解了數學概念。為了增添游戲的趣味性，教師還可以在游戲中設置一些挑戰關卡。例如，在解謎游戲中，學生需要通過解開一系列繩結的方法來獲得謎題答案；在數學棋盤游戲中，學生需要運用數學計算和策略來擊敗對手。這些挑戰關卡不僅考驗了學生的計算思維能力，還增加了游戲的難度和樂趣。此外，教師還可以定期組織校際計算競賽，讓學生在競爭中相互切磋，提高解決問題和應對壓力的能力。通過競賽，學生不僅可以展示自己在這一領域的才能，還能從其他參賽者身上學習到不同的解題思路和方法。在競賽的過程中，學生會感受到競爭帶來的緊張和挑戰，這能持續激發他們的興趣和動力。

（五）解決問題與評估

解決問題與評估是運用思維算法和評估能力，讓學習者在交流與調試后，利用編程方式實現最優自動解決問題的過程。

在教學“畫正多邊形”一課時，教師可以根據教學內容設計“亡羊補牢”的寓言故事情境，圍繞“防止小羊丟失，幫助牧民搭建羊圈”這個任務，讓學生展開探究。在教師的引導下，學生依次搭建出了正四邊形、正三角形、正五邊形。三個不同形狀的羊圈搭建好后，學生的信心大增。這時，教師可以提出問題：“這個表格中的數字有沒有什么特別的聯系？”學生通過比對數據，歸納出規律：畫正n邊形就需要重復執行n次，并且每次旋轉的角度為360/n。在這個過程中，教師由扶到放，通過多次編程讓學生學會了設計解決問題的方案，通過填寫、對比數據等方式讓學生學會了設計最優解。同時，學生在腳本制作和動畫展示的過程中也會收獲自信，感受到編程學習的樂趣。

（六）編程教育的引入

引入編程教育是在“趣”文化中培養小學生計算思維的有效策略。通過使用可視化編程軟件和教具，學生可以學習并應用編程思維。編程教育既可以培養學生的計算思維，又可以激發他們的邏輯思考能力。

在信息科技課上，教師可以使用Scratch軟件引導學生學習編程思維，并讓學生結合數學題目編寫程序。例如，學生可以設計一個程序，通過輸入兩個數，計算并輸出它們的和。如此，學生不僅加深了對數學概念的理解，還培養了計算思維和編程能力。為了增加編程教育的趣味性，教師還可以設計一些有趣的編程項目。例如，讓學生通過編程設計一個數學游戲，再讓其他學生來挑戰這個游戲。在這個過程中，學生不僅可以運用編程思維解決問題，還可以通過游戲的形式加深對數學知識的理解。這種融合了編程與數學知識的教學方法，能夠使學生更好地理解數學的抽象概念，同時鍛煉了他們的邏輯思維和問題解決能力。通過編程教育，學生可以在動手實踐中學習數學，提升計算思維和創造力，還可以體會到編程的樂趣，激發對計算機科學的興趣。

（七）學習遷移與反思

學習遷移與反思是運用概括、抽象等能力，借助總結反思與遷移，幫助學生舉一反三，拓寬問題解決的邊界。建構主義理論認為，學習是主動的意義構建過程，是根據已有經驗對信息進行主動加工、處理，獲得自己的意義的過程。創建良好的教學情境，可以促進學生知識遷移能力的發展。

在教學“青蛙過河”時，筆者告訴學生角色在（2，3），讓學生說一說這是什么意思。學生快速聯想到已經學過的數對概念，回答這是指角色在x=2，y=3的位置上。在拓展環節，筆者讓學生總結x軸和y軸在程序中的作用，并讓學生試著找一找其他關于坐標的控件，分析它們的功能。通過反思總結，學生構建了坐標知識網，能夠做到隨時對坐標的遷移應用。例如，學生碰到編寫角色向右上方移動時，會快速聯想到坐標軸相關控件；有些學生根據舊知使用“在（ ）秒內滑行到x（ ），y（ ）”控件完成；還有些學生會選擇把這個問題拆分成“向右移動”和“向上移動”兩個步驟，使用 “重復執行（ ）次”和“設定x，y值增加（ ）”控件來搭建。在學習遷移與反思階段，筆者幫助學生串聯知識，形成系統的體系，使學生感受到學科融合的魅力，提升遷移和反思的能力。

結語

總之，趣味化的問題與挑戰、游戲化的學習和競賽以及編程教育的引入等，可以有效培養小學生的計算思維。隨著計算機在人們生活中的廣泛應用，教師要創新教學理念，更新課堂教學方式，挖掘“趣”點，引導學生在掌握知識和技能的基礎上，提升計算思維能力，實現自身發展，為學生更好地適應新時代的要求而努力。

【參考文獻】

［1］涂陽軍.論情境興趣與個體興趣及其教育意義［J］.長春教育學院學報，2011，27（11）：55-56.

［2］楊文正.學習情境鏈創設視域下的計算思維培養模式［J］.現代遠程教育研究，2021，33（5）：72-81.