小學(xué)信息科技編程教學(xué)中計(jì)算思維的培養(yǎng)

呂鑫

隨著信息科技的快速發(fā)展，編程教學(xué)逐漸成為小學(xué)信息科技教學(xué)的重要內(nèi)容，旨在培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力。計(jì)算思維是一種以計(jì)算機(jī)科學(xué)為基礎(chǔ)的思維方式，包括抽象、建模、算法設(shè)計(jì)、問(wèn)題解決等能力。而小學(xué)信息科技編程教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的重要途徑，在小學(xué)信息科技編程教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維具有重要意義。教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的實(shí)際情況布置不同層次的學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生在完成任務(wù)的過(guò)程中發(fā)展計(jì)算思維。

一、小學(xué)信息科技編程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的意義

（一）培養(yǎng)小學(xué)生的信息素養(yǎng)

信息素養(yǎng)是信息化社會(huì)中人們必備的素質(zhì)，包括信息獲取、信息處理、信息評(píng)價(jià)和信息創(chuàng)新等方面的能力。編程教學(xué)是培養(yǎng)小學(xué)生信息素養(yǎng)的重要途徑之一。通過(guò)學(xué)習(xí)編程，學(xué)生可以掌握一種新的信息處理工具，提高信息獲取和處理能力。同時(shí)，編程教學(xué)還可以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和數(shù)學(xué)思維能力，有助于學(xué)生更好地理解和應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，提高獲取、理解、評(píng)估和利用信息的能力。此外，信息科技編程教學(xué)讓小學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)編程語(yǔ)言和使用編程工具了解計(jì)算機(jī)的基本原理和基礎(chǔ)知識(shí)，并通過(guò)編程讓學(xué)生學(xué)會(huì)利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題，提高信息素養(yǎng)。這種學(xué)習(xí)過(guò)程還能培養(yǎng)學(xué)生的信息搜索和評(píng)估能力，使他們更好地獲取和利用信息。

（二）培養(yǎng)學(xué)生抽象建模能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)

計(jì)算思維的核心是抽象建模，它是一種將現(xiàn)實(shí)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可處理的形式化模型的能力。在編程教育中，教師通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析、歸納和概括等方式，將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可處理的模型，如數(shù)學(xué)模型、算法模型等。同時(shí)，編程教育還可以通過(guò)項(xiàng)目實(shí)踐和團(tuán)隊(duì)合作等方式，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新精神。信息科技學(xué)科中的計(jì)算思維是一種通過(guò)抽象建模、系統(tǒng)思考和算法設(shè)計(jì)來(lái)解決問(wèn)題的思維方式。在信息科技編程教學(xué)中，學(xué)生需要將現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題抽象化，用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言表達(dá)出來(lái)，并設(shè)計(jì)算法解決問(wèn)題。因此，在訓(xùn)練的過(guò)程中能夠培養(yǎng)學(xué)生的抽象建模能力和邏輯思維能力。此外，學(xué)生在編程過(guò)程中常常需要面對(duì)各種問(wèn)題和挑戰(zhàn)，這一過(guò)程有助于培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力和創(chuàng)新能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

（三）促使學(xué)生形成良好的思維習(xí)慣

計(jì)算思維是一種科學(xué)的思維方式，包括問(wèn)題的分解、抽象、建模、算法設(shè)計(jì)等步驟。在編程教育中，教師引導(dǎo)學(xué)生解決問(wèn)題，能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維習(xí)慣。同時(shí)，信息科技編程教學(xué)注重學(xué)生的思維過(guò)程和思考方式。學(xué)生需要進(jìn)行問(wèn)題分析、邏輯推理、算法設(shè)計(jì)等活動(dòng)。通過(guò)編程培養(yǎng)學(xué)生良好的邏輯思維意識(shí)，提高學(xué)生的問(wèn)題分析能力和解決能力。此外，編程需要學(xué)生與他人合作解決問(wèn)題，有利于培養(yǎng)學(xué)生的溝通交流能力，這種良好的思維習(xí)慣不僅有助于增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，還對(duì)其學(xué)科學(xué)習(xí)有積極影響。

二、小學(xué)信息科技編程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的原則

（一）基于學(xué)生層次開(kāi)展教學(xué)

小學(xué)信息科技編程教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)思維和解決問(wèn)題能力的重要途徑。小學(xué)生的認(rèn)知能力和學(xué)習(xí)能力在不同年齡段有所不同。因此，信息科技編程教學(xué)應(yīng)根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣進(jìn)行個(gè)性化教學(xué)。教師可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)設(shè)置各種不同的編程任務(wù)，確保教學(xué)內(nèi)容適合學(xué)生的認(rèn)知水平。同時(shí)，每個(gè)學(xué)生的編程基礎(chǔ)并不相同，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的不同層次制定相應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)方法。對(duì)于初學(xué)者，教師可以從基礎(chǔ)編程概念和技能開(kāi)始教授，如變量、循環(huán)、條件語(yǔ)句等；對(duì)于有一定編程基礎(chǔ)的學(xué)生，教師可以引導(dǎo)他們深入研究特定領(lǐng)域和編程語(yǔ)言，如Python、Java等。此外，教師可以根據(jù)學(xué)生的興趣和特長(zhǎng)，采取多樣化的教學(xué)模式，以滿足不同學(xué)生的需求，并根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)意愿設(shè)計(jì)不同難度的編程問(wèn)題，循序漸進(jìn)地提升學(xué)生的編程能力。

（二）針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行深度分析

堅(jiān)持引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)深度分析編程問(wèn)題十分關(guān)鍵。編程不僅是學(xué)習(xí)語(yǔ)法和語(yǔ)言，更重要的是學(xué)會(huì)分析和解決問(wèn)題。因此，在小學(xué)信息科技編程教學(xué)中，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行深度分析，而不只是簡(jiǎn)單地找出問(wèn)題的解決方法。學(xué)生需要學(xué)會(huì)思考問(wèn)題的背景和原因，分析問(wèn)題的本質(zhì)和關(guān)鍵點(diǎn)。通過(guò)深度分析，學(xué)生能夠更好地理解問(wèn)題，找到更高效的解決方案。同時(shí)，深度分析能夠培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和問(wèn)題解決能力。比如，教師可以引入一些實(shí)際的編程案例，讓學(xué)生了解問(wèn)題的背景和要求，然后通過(guò)討論，找出解決問(wèn)題的最佳方案。此外，教師可以讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)程序，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新應(yīng)用能力。

（三）多角度看待編程問(wèn)題

編程往往涉及多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)點(diǎn)，教師在培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的過(guò)程中，應(yīng)堅(jiān)持引導(dǎo)學(xué)生從多個(gè)角度看待編程問(wèn)題。例如，在解決編程問(wèn)題時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生從算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化等多個(gè)方面進(jìn)行思考。同時(shí)，編程問(wèn)題往往有多種解決方法，而每種方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)。學(xué)生需要學(xué)會(huì)比較和評(píng)估不同的解決方案，并從中選擇最適合的方法。此外，教師可以讓學(xué)生了解不同編程語(yǔ)言和框架的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)而培養(yǎng)他們選擇合適工具和技術(shù)的能力。還應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生嘗試不同的解決方案，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，而多角度看待問(wèn)題能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，激發(fā)他們對(duì)編程的興趣和探索欲望。

三、小學(xué)信息科技編程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的方法

（一）創(chuàng)建教學(xué)情境，激發(fā)計(jì)算思維

教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的實(shí)際情況創(chuàng)建與生活、學(xué)習(xí)密切相關(guān)的教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解，培養(yǎng)他們的計(jì)算思維。教師可以設(shè)計(jì)與學(xué)生生活相關(guān)的場(chǎng)景，引導(dǎo)他們運(yùn)用信息科技編程知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題。例如，在泰山版小學(xué)信息科技第6冊(cè)第一單元《三維造型初體驗(yàn)》教學(xué)中，教師可以創(chuàng)建一個(gè)制作小豬儲(chǔ)蓄罐的情境，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用Scraino軟件設(shè)計(jì)三維造型。在制作過(guò)程中，學(xué)生需要運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念，如坐標(biāo)、角度、形狀等，進(jìn)行問(wèn)題求解，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)蓄罐的三維造型設(shè)計(jì)。同時(shí)，教師可以讓學(xué)生利用編程語(yǔ)言創(chuàng)建簡(jiǎn)單的三維模型。學(xué)生需要運(yùn)用計(jì)算思維理解坐標(biāo)系、旋轉(zhuǎn)、縮放等概念，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)自己想象中的三維模型。這樣，創(chuàng)造生動(dòng)有趣的教學(xué)情境可以激發(fā)學(xué)生的興趣，培養(yǎng)他們的計(jì)算思維和問(wèn)題解決能力。

（二）布置學(xué)習(xí)任務(wù)，發(fā)展計(jì)算思維

1.構(gòu)建問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)式引導(dǎo)。

教師在教學(xué)中可以設(shè)計(jì)一系列有趣而具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)探索和實(shí)踐來(lái)解決問(wèn)題，從而讓學(xué)生親身體驗(yàn)問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)和解決過(guò)程，培養(yǎng)他們的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力。因此，教師可以布置一些具有啟發(fā)性的學(xué)習(xí)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。例如，在泰山版小學(xué)信息科技第6冊(cè)第三單元《開(kāi)發(fā)手機(jī)應(yīng)用－手機(jī)指南辨方向》教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)發(fā)一個(gè)手機(jī)應(yīng)用，根據(jù)用戶的行進(jìn)方向和位置變化實(shí)時(shí)更新地圖上的方向標(biāo)志。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，學(xué)生需要運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念，如方向、位置、地圖等，進(jìn)行問(wèn)題求解，實(shí)現(xiàn)手機(jī)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)。同時(shí)，教師可以布置不同類(lèi)型的學(xué)習(xí)任務(wù)來(lái)發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維。比如，引導(dǎo)學(xué)生編程一個(gè)手機(jī)應(yīng)用，通過(guò)手機(jī)傳感器獲取方向信息，并在屏幕上顯示方向指示。這一任務(wù)需要學(xué)生分析問(wèn)題、設(shè)計(jì)算法，運(yùn)用條件語(yǔ)句、循環(huán)語(yǔ)句和傳感器編程等知識(shí)，進(jìn)而培養(yǎng)他們的邏輯思維和創(chuàng)新意識(shí)。

2.設(shè)計(jì)作業(yè)，自主式鞏固。

課程結(jié)束后，教師需要布置一些與學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的編程作業(yè)，并讓學(xué)生獨(dú)立完成。通過(guò)自主式鞏固，學(xué)生可以回顧所學(xué)的知識(shí)，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力和自我管理能力。因此，教師可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況設(shè)計(jì)一些具有挑戰(zhàn)性的作業(yè)，讓學(xué)生在自主鞏固的過(guò)程中發(fā)展計(jì)算思維。例如，在泰山版小學(xué)信息科技第5冊(cè)第3課《幾何圖形“旋”美麗》教學(xué)中，教師可以布置一個(gè)繪制復(fù)雜圖形的作業(yè)，讓學(xué)生在自主式鞏固的過(guò)程中掌握Python編程語(yǔ)言的基礎(chǔ)知識(shí)和繪圖技能。在完成作業(yè)的過(guò)程中，學(xué)生需要運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念，如繪圖、顏色、形狀等，進(jìn)行問(wèn)題求解，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜圖形的繪制。同時(shí)，教師可以設(shè)計(jì)一系列的作業(yè)任務(wù)，讓學(xué)生根據(jù)不同的要求來(lái)繪制圖形，比如，利用循環(huán)和條件語(yǔ)句來(lái)繪制花朵、動(dòng)畫(huà)效果等。這些任務(wù)不僅能夠鞏固編程知識(shí)，還能有效提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和問(wèn)題解決能力。

（三）嘗試程序編寫(xiě)，提升計(jì)算思維

教師可以引導(dǎo)學(xué)生嘗試編寫(xiě)程序，通過(guò)操作式實(shí)踐提升他們的計(jì)算思維。在編程過(guò)程中，學(xué)生需要運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編程語(yǔ)言等基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解，實(shí)現(xiàn)程序的編寫(xiě)。例如，在泰山版小學(xué)信息科技第5冊(cè)第8課《時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)巧設(shè)計(jì)》教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)使用Scraino軟件創(chuàng)作動(dòng)畫(huà)故事，通過(guò)人物動(dòng)作的描繪和細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。學(xué)生需要運(yùn)用Scraino軟件的模塊化編程方式，進(jìn)行時(shí)鐘指針的分解與設(shè)計(jì)，同時(shí)需要進(jìn)行動(dòng)畫(huà)效果的測(cè)試，這一過(guò)程中學(xué)生要不斷嘗試、實(shí)踐和優(yōu)化程序。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生使用編程工具創(chuàng)設(shè)指針轉(zhuǎn)動(dòng)游戲。首先，學(xué)生要設(shè)計(jì)時(shí)針形狀并了解時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的基本指令。其次，學(xué)生可以通過(guò)編寫(xiě)程序來(lái)控制時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。在這一過(guò)程中，學(xué)生需要思考如何將轉(zhuǎn)動(dòng)抽象為代碼，了解編程的邏輯和語(yǔ)法。比如，學(xué)生可以使用Scraino圖形化編程工具，將不同的轉(zhuǎn)動(dòng)塊拖拽到代碼區(qū)域，然后根據(jù)需求調(diào)整參數(shù)，從而培養(yǎng)觀察問(wèn)題、分解問(wèn)題、抽象問(wèn)題和實(shí)施解決方案的能力，提升計(jì)算思維。

（四）互相交流，完善計(jì)算思維

小學(xué)信息科技編程教學(xué)需要學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與教師之間的良好互動(dòng)，從而營(yíng)造良好的課堂教學(xué)氛圍，激發(fā)學(xué)生的探索欲望。因而，教師可以組織學(xué)生互相交流，通過(guò)舉一反三、思考式探索完善他們的計(jì)算思維。在交流過(guò)程中，學(xué)生可以分享自己的思路，同時(shí)學(xué)習(xí)同學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，從而拓寬自身視野和思維方式。此外，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生制作小游戲、動(dòng)畫(huà)或者模擬應(yīng)用等創(chuàng)造性的編程項(xiàng)目，以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力，并要求他們運(yùn)用計(jì)算思維來(lái)解決問(wèn)題。

例如，在泰山版小學(xué)信息科技第4冊(cè)第三單元《體驗(yàn)智能技術(shù)——聲音圖像變文字》教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生使用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)將聲音轉(zhuǎn)換為文字，并使用圖像識(shí)別技術(shù)將圖像轉(zhuǎn)換為文字。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生可以互相交流自己的使用體驗(yàn)，探討不同技術(shù)之間的優(yōu)缺點(diǎn)，從而不斷完善自身的計(jì)算思維。此外，教師可以引導(dǎo)學(xué)生使用Python編程工具編寫(xiě)程序，調(diào)用語(yǔ)音識(shí)別API，將錄制的聲音轉(zhuǎn)換為文字，并帶領(lǐng)學(xué)生嘗試?yán)首x故事、提交問(wèn)題等不同的語(yǔ)音輸入，體驗(yàn)編程學(xué)習(xí)過(guò)程中的樂(lè)趣。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生思考如何使用編程來(lái)調(diào)用智能技術(shù)，并將其應(yīng)用于實(shí)際生活中。通過(guò)收集和分析轉(zhuǎn)換后的文字?jǐn)?shù)據(jù)，學(xué)生能夠了解語(yǔ)音識(shí)別的原理和應(yīng)用，從而切實(shí)提升分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力、培養(yǎng)評(píng)估解決方案的意識(shí)，完善計(jì)算思維。

（五）總結(jié)知識(shí)，鞏固計(jì)算思維

在信息科技教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)知識(shí)，通過(guò)反思和評(píng)論式分析鞏固計(jì)算思維。在總結(jié)過(guò)程中，學(xué)生回顧學(xué)習(xí)過(guò)程中的思路和方法，加深對(duì)知識(shí)的理解，同時(shí)發(fā)現(xiàn)自身的不足之處，并加以改進(jìn)。例如，在泰山版小學(xué)信息科技第6冊(cè)第三單元《開(kāi)發(fā)手機(jī)應(yīng)用——變身鋼琴奏音樂(lè)》教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)使用Python或Scraino等編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)手機(jī)應(yīng)用，通過(guò)變身鋼琴奏音樂(lè)的方式培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。學(xué)生需要運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行手機(jī)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)、測(cè)試與優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)變身鋼琴奏音樂(lè)的功能。在此過(guò)程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)手機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的基本流程，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，而學(xué)生也可以發(fā)現(xiàn)自身的不足之處，并加以改進(jìn)。同時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用App Inventor移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具，開(kāi)發(fā)一個(gè)手機(jī)應(yīng)用，將手機(jī)變成鋼琴，并奏出音樂(lè)。學(xué)生學(xué)習(xí)編寫(xiě)程序，將觸摸屏幕的手勢(shì)轉(zhuǎn)化為音樂(lè)音符，并通過(guò)手機(jī)揚(yáng)聲器播放出來(lái)。這樣，學(xué)生通過(guò)實(shí)踐操作、總結(jié)分析來(lái)逐步理解音符與編程代碼之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并學(xué)會(huì)思考如何設(shè)計(jì)用戶界面和處理用戶輸入，進(jìn)而逐步培養(yǎng)問(wèn)題建模、算法設(shè)計(jì)和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)能力，鞏固計(jì)算思維。

四、結(jié)語(yǔ)

總而言之，在小學(xué)信息科技編程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維具有重要意義。培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)、抽象建模能力和創(chuàng)新意識(shí)，促使學(xué)生形成良好的思維習(xí)慣，有助于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和適應(yīng)未來(lái)社會(huì)發(fā)展的能力。因此，小學(xué)信息科技教師應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，不斷優(yōu)化教學(xué)方法，為學(xué)生提供更好的學(xué)習(xí)支持，并引導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐操作、思考探索和反思總結(jié)，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。