“算法”驅動：由“問題”到“計算思維”

衛靜潔

摘要：計算思維是面向學生未來發展的核心素養之一。這種思維能力，會幫助學生推進各學科的學習，能幫助學生獲得適應他們終身發展所需的知識與能力。作者提出，教師要想在信息科技課堂上有效培養和提高學生的計算思維能力，可以以“算法”為驅動，將邏輯思路教清，將方法技巧教實，將活動過程教活，真正實現學科育人。

關鍵詞：算法；計算思維；信息科技

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2023）14-0071-03

“算法”是計算思維的核心要素之一，以“算法”為驅動的信息科技課堂能夠使學生在思維層面和能力層面得到有效提升。那么，教師如何將“算法”落實到課堂中呢？下面，筆者結合《畫正多邊形》一課展開探索。

教清，將邏輯思路擺在“A位”

在教學中，教師可以以“情境”為引擎，以“經驗”為抓手，以“問題”為鑰匙，幫助學生分析問題，理清思路，從而更好地理解學習過程，提高分析問題、解決問題的能力。

1.以“情境”為引擎

小學階段學生的思維具有情境性。在教學中，教師可以將思維隱匿于情境中，使學生在情境中意識到問題的存在，激發學生的思維力，讓學生在情境中主動分析問題、理清思路、構建知識，潛移默化地發展計算思維。

例如，畫正三角形、正四邊形、正五邊形看似簡單，但對小學生來說，用程序來實現是有一定難度的，因為涉及數學中正多邊形函數的基礎知識。因此，筆者基于學生身心發展的規律，以課堂為“舞臺”，以數字化設備為“道具”，以學生為“主體”，創設了“亡羊補牢”的故事情境，將畫正多邊形的思維方式隱藏在農夫修建的羊圈中，引導學生化身“小農夫”，真正地動手去體驗圍正方形、正三角形和正五邊形羊圈的方法，使知識點變得形象化、情境化和思維化。

2.以“經驗”為抓手

借助其他學科的知識經驗與問題建立聯系，是培養小學生計算思維的重要切入口。在編程教學中，需要學生具備一定的數學概念。因此，在教學生畫正多邊形時，筆者在解決問題時引導學生運用數學思維，發現可以通過旋轉來調整農夫面向的方向，并從數學的角度觀察問題、分析問題，最終攻破難點、解決問題。在這個過程中，培養了學生的計算思維。

3.以“問題”為鑰匙

基于問題的驅動讓學生發現問題，抓住問題關鍵，是培養小學生計算思維的有效手段。因此，教師要幫助學生發現問題，從而引發學生積極思考，將學習引向深處。例如，在《畫正多邊形》一課中，認識“畫筆”模塊的相關控件是基礎知識。所以，筆者首先隱藏了“畫筆”模塊的相關控件，并提出疑問“為什么你們的農夫只是走了一圈，并沒有用線圍起來”，進而引導學生觀察教師的腳本和自己腳本的不同之處，讓學生感受到“畫筆”模塊相關控件的重要性。其次，通過提問“這些控件有什么作用”，引導學生明白“清空+將畫筆的大小設定為+將畫筆的顏色設定為+落筆+抬筆”五個基本步驟既是平時畫畫的順序，也是程序畫圖的初始化腳本，當使用“落筆+移動”控件時就能在舞臺上畫出線條，為接下來的學習打好扎實的基礎。最后，通過三個“能不能”，層層設問、層層遞進，讓學生在畫正方形、正三角形和正五邊形中發現問題，抓住問題的關鍵。

教實，讓方法技巧居于“B位”

1.借助多媒體，呈現形象化

編程知識是比較抽象的，對小學生來說只憑想象很難完成形象的理解，而把抽象的知識變得通俗易懂，多媒體技術是一個有效的突破口。教師可以借助演示文稿中豐富多彩的畫面、動聽悅耳的聲音、形象逼真的動畫將知識點內容以學生樂于認知、易于吸收的方式直觀呈現。

例如，在講授《畫正多邊形》一課時，為了讓學生清晰、明白地理解農夫旋轉的角度到底是什么，筆者借助演示文稿中生動形象的動畫，清晰展示農夫從一個方向旋轉到另一個方向的角度，是正多邊形的一邊與另一邊的延長線組成的角，這個角是正多邊形的外角，外角=平角-內角，跳出學生的思維定式。在搭建完正方形、正三角形和正五邊形的羊圈后，筆者又借助演示文稿中清晰直觀的表格，將旋轉角度、邊數和重復次數一一呈現，學生通過觀察、比較就能發現旋轉角度與邊數之間、重復執行次數與邊數之間的規律。

2.依據大數據，找準著力點

小學生的思維形式正處于從具體形象思維到抽象邏輯思維的轉變階段，在解決問題時，往往由于不能分析問題的邏輯關系，而找不出解決問題的關鍵點。這就要求教師依托大量的數據，讓學生觀察、比較、發現，逐步引導學生從具體形象的事物中找到規律，培養學生的數感，幫助學生掌握自主思考、主動探索的學習方式，訓練學生解決問題的能力。

例如，在講授《畫正多邊形》一課時，當農夫要求搭建正八邊形羊圈時，由于正八邊形的函數知識超出了小學生的認知范疇，他們并不知道正八邊形的一個內角是多少度，因此無法求出外角的度數，問題也無法解決。于是，筆者借助表格將正方形、正三角形和正五邊形的旋轉角度、邊數和重復次數一一呈現，引導學生依托“大數據”去發現每一組數據之間的聯系，如“重復次數=邊數”“旋轉角度=360°/邊數”，再引導學生將畫正多邊形的方法歸納為一個通用模式，最后通過模式的應用找到更多數據之間的關系。

3.利用流程圖，提供可視化

流程圖是信息科技學科運用得最為廣泛的思維可視化工具。在教學中，利用思維導圖幫助學生梳理知識點，將學生識別問題到形成方案的全過程思維顯性化呈現出來，加深學生對知識的理解與記憶，是一種非常實用的方法。

例如，當學生面對畫正方形、正三角形和正五邊形束手無策時，筆者借助流程圖，以體驗活動的方式幫助學生展開分析。筆者帶領學生化身小農夫，通過動手實踐，引導學生清楚地用語言將圍羊圈的過程描述下來，然后讓學生將邏輯關系以圖形化的形式呈現出來，幫助學生進一步理清思路，走出學習困境。在整個過程中學生可以輕松地將想法數字化，并在了解更多信息后隨時進行修改。最后，筆者引導學生抓住流程圖中的關鍵字詞，幫助學生快速定位對應的腳本，將事情的描述語言轉化為程序設計語言，這樣，搭建腳本就順理成章了。

流程圖使事情的發展過程圖形化、可視化，幫助學生分析出了旋轉角度、邊數和重復次數的知識結構，理清了邏輯關系。流程圖的使用，提高了學生的思維品質和自主探究的能力，大大促進了學生計算思維的發展。

教活，讓活動過程居于“C位”

信息科技教學的實質是培養學生的計算思維，使學生學會用計算思維思考和解決問題。因此，在信息科技教學中，教師要為學生提供鍛煉計算思維的契機，通過設置豐富的教學活動，將計算思維融于課堂，激發學生的認知沖突，讓學生從對照課本一點點摸索到超脫課本，從“困惑”到“了解”，從簡單的“搭積木”到別出心裁的“創作”，真正學有所得。這樣，課堂就會形成“分析中生智+質疑中發現+創造中解疑”的良性循環，實現學生的真學、真思、真練、真會，促進學生計算思維的深度發展。

1.分析中生智：喚醒計算思維

在教學中，教師要有意識地引導學生分析一些典型問題，從而培養學生應用所學知識分析和解決問題的能力。

例如，在利用“畫筆”模塊的相關控件畫正多邊形時，筆者先帶領學生一起分析正方形的畫法。通過角色代入，讓小農夫在體驗中理解知識，“悟”出方法。這樣，學生對畫正多邊形的方法就有了初步的認知，接下來在讓學生嘗試畫正三角形和正五邊形時，他們就能將實際問題與剛剛所學的畫正方形的知識聯系起來，正確地分析問題，抓住解決問題的關鍵，提高學習效率。

2.質疑中發現：鞏固計算思維

在教學中，經常有一些看似“不走尋常路”的學生，他們提出的一些問題似乎脫離了教學的正確答案，但有時，這些提問和疑問卻能夠引發課堂的大討論，引發學生更好地思索問題。

例如，當搭建完正方形羊圈時，就有學生提出“正方形的穩定性不太好，不還是容易被狼撞破嗎？”的質疑。于是，筆者緊緊抓住這一點，啟迪學生聚焦問題“什么形狀的羊圈穩定性好呢？”，并展開討論，學生匯報“正三角形羊圈比較牢固”，所以就請學生為農夫搭建正三角形羊圈。但在搭建的過程中，又有學生提出“正三角形圍得范圍太小了，圈不了那么多羊”，那怎么辦呢？通過探究和發現，學生決定為農夫搭建正五邊形的羊圈。從正方形羊圈到正三角形羊圈再到正五邊形羊圈，學生層層深入，對畫正多邊形的方法有了更深的理解，甚至發現了畫正多邊形的通用模式。

3.創造中解疑：提升計算思維

創造力是挖掘新事物的一種能力，它可以把學生的思維提升到一個新的高度，是學生發展中一種不容小覷的能力。因此，在課堂中，教師要幫助學生掌握事物的本質特點和聯系，讓學生從不同的角度去理解，使其系統化并達到融會貫通的程度，這樣學生才能及時提取知識，靈活應用知識，生成更多精彩的“答案”。

例如，當學生發現畫正多邊形的通用模式后，他們就開啟了創造之旅。他們為農夫搭建正七邊形羊圈、正十邊形羊圈、正三十六邊形羊圈……學生在輕松、自由、民主的學習氛圍中，產生了好奇心，萌發了求知欲，孕育了創新的意向和行動，他們開始思考能不能為農夫搭建圓形羊圈。通過不斷的試驗和探索，學生發現“由于舞臺是固定的，當邊數越來越多，邊長固定不變時，畫出來的圖形就會變形”，并最終發現“當邊數越來越多，邊長越來越小時，畫出來的圖形就接近于圓形”。這樣，學生的計算思維就得到了提升，創新素養也得到了發展。

總之，算法就像一把鑰匙。算法驅動的課堂，能看見思維，助力成長；算法驅動的課堂，強調學科實踐，實現學科育人；算法驅動的課堂，讓每一個學生都能從“問題”走向“計算思維”。

參考文獻：

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