新課標指導下小學生計算思維培養的策略

宋京妍

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》的頒布實施，給一線教師指明了教學方向，幫助教師理清了信息科技學科中“計算思維”核心素養要達到的目標，即“初步具備解決問題的能力，發展計算思維”。計算思維涉及運用計算機科學的基礎概念來解決問題的能力，而抽象能力則是理解、分析和解決問題的關鍵。通過再現場景、過程描述、視覺輔助等方式幫助學生抽象特征，形成一種分析模式，有助于培養學生的抽象能力，進而促進學生計算思維的發展。

1.抽象能力對計算思維發展的意義

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》指出：信息科技學科主要研究以數字形式表達的信息及其應用中的科學原理、思維方法、處理過程和工程實現。具備計算思維的學生，能對問題進行抽象、分解、建模，并通過設計算法形成解決方案；能嘗試模擬、仿真、驗證解決問題的過程，反思、優化解決問題的方案，并將其遷移運用于解決其他問題。

在計算思維中，抽象是一個核心概念。抽象是指從具體事物中提取和概括出共性特征，形成概念、模型的過程。在計算機科學中，抽象能力是計算思維中的核心能力之一，是一種重要的思維方式，可以幫助學生從復雜的問題中提取出核心特征和規律，從而更好地理解和解決實際問題。通過培養抽象能力，能夠更快地找到問題的解決方案，提高問題解決效率。

2.學生抽象能力培養存在的問題

參照新課標中小學生計算思維的學段特征，分析目前學生存在的問題及有待提高的能力。一是面對問題，學生不能抽象出事物的特征，不知道如何下手。小學是形象思維過渡到抽象思維的重要時期，這個階段的年齡特點決定了大部分學生不能獨立思考要解決的問題的本質特征是什么，或是不能全面地依據事物的本質建立起事物之間的思維邏輯。二是學生對于解決問題的一般流程比較模糊。當遇到比較難的問題時，學生不知道如何切分任務、逐步解決，需要幫助學生建立一定的模式，引導學生按照一定的流程處理問題。

在教學中，教師容易忽略引導學生發現事物的本質，原因有兩個：一是受年齡的限制，讓學生自己抽象問題的本質會占用很多課堂時間，教師權衡利弊后，以完成教學任務為重，直接將問題的抽象特點告訴學生；二是教師認為沒有必要訓練學生抽象問題特征的能力。尤其小學的編程教學中，教師認為編寫的程序都非常簡單，學生應該能夠抽象出特征，不用浪費時間去訓練。但其實，找到問題的本質特征是解決問題非常重要的關鍵點。

3.培養學生抽象能力的策略

抽象是在分析事物時抽取事物最本質的特性而形成概念，并運用概念進行推理、判斷的思維活動。抽象的意義在于可以透過事物的表面現象抓住事物的本質特征。小學五、六年級學生應做到能對簡單問題進行抽象、分解、建模，制訂簡單的解決方案。可以看到，抽象是解決問題時非常重要的步驟，不能抽象出核心本質并分析出特征，是沒有辦法解決問題的。

當學生要模擬實現一個現象或效果時，在確定研究主題之后，就要分析出特征，并用一定的形式來呈現特征，形成算法，這對于小學生來說確實比較困難。教師可以通過再現場景、過程描述、視覺輔助等方式來輔助學生抽象特征，形成一種分析模式，幫助學生抽離出事物特征，初步形成一定的算法。

以“身邊的算法”單元的“猜數字”教學內容為例。游戲中，學生知道快速猜中數字的方法是“二分法”，但是“猜數字”的編程方法跟玩法是截然不同的。

首先，再現場景。教師帶領學生玩游戲，經歷一次玩的過程。教師出示1-10的卡牌，洗牌后，隨機抽取一張卡牌扣在桌子上，讓學生猜，并根據學生猜的數值給出相應的提示，學生結合提示進行判斷，最終猜出正確的數字。學生在這個過程中有了直接體驗，為后續的描述過程做好準備。

其次，過程描述。語言是思維的外顯，學生能夠精準地描述活動過程，是編程中需求分析重要的一步。在之前玩游戲的基礎上，教師帶領學生再玩一次游戲，要求學生描述出游戲的每個環節，盡量做到描述精準、簡練。這也是提取特征的關鍵。

最后，視覺輔助。在學生描述的過程中，教師利用流程圖、思維導圖等，提煉出關鍵詞及流程走向，這也是抽取出事物特征的過程。流程圖是分析需求的一個有效手段，利用簡單的圖形、文字、箭頭組成流程示意圖，便于小學生分析理解和思維外顯。借助示意圖分析效果，能夠明確流程走向，直觀地將大任務分解為幾個小任務逐一解決，這也是梳理算法的有效手段之一。教師將學生分析的思路轉化為流程示意圖并呈現在黑板上，這個示意圖不僅僅是學生通過分析抽象出的結構模型，更體現了一部分算法，為實現效果搭建好腳手架。

通過再現場景、過程描述、視覺輔助“三部曲”，幫助學生將一個大問題的特征抽象梳理出來，根據分析結果和實現效果的需要，可以再劃分為幾個小任務逐一解決，這是抽象事物特征的過程，是培養計算思維中“對問題進行抽象、分解、建模”最基本和最關鍵的一步。

“三部曲”的分析模式不僅可以在“身邊的算法”中實施，在項目式學習、主題單元活動等形式的問題解決中同樣適用。