基于計算思維培養的探究式教學策略研究

黃雪微 汪振興

【摘 要】計算思維作為一種日常生活中常用的思考方式，在問題解決過程中有重要的意義。隨著信息化的不斷推進，數字化進程的不斷發展，在信息技術教學中教師也越來越關注學生計算思維的培養。為此，教師要構建科學的教學體系，運用多種教學手段，開展多樣化的計算思維訓練活動，使學生養成良好的計算思維習慣，不斷提高計算思維能力。

【關鍵詞】可視化編程 計算思維 教學策略 探究式學習

一、引言

計算思維是《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》中信息科技學科的核心素養之一，是個體運用計算科學領域的思想方法，在問題解決過程中涉及的抽象、分解、建模、算法設計等思維活動，在學生創新意識和實踐能力培養方面起著不可估量的作用。隨著Scratch編程的全面開展，通過趣味編程來培養學生的計算思維成為大家探究的焦點。在小學信息科技編程教學中，教師也越來越關注如何采用合適的教學策略培養學生的計算思維。

二、小學信息科技編程探究式教學的重要作用

探究式教學的指導思想是在教師的指導下，學生作為活動主體，學生能自覺、積極地進行探索，掌握解決問題的方法和步驟，研究客觀事物的本質和屬性，發掘事物發展的起因和事物間的內部聯系，從中尋找規律，并形成自己的概念。探究式教學應用于小學信息科技編程課堂具有以下積極作用。

（一）落實學生學習主體地位

新課標中強調了學生的主體地位和探究的重要作用。探究式教學中，教師把原來需要教師講解、演示的時間還給學生，在教師的指導、組織和支持下，讓學生主動參與、積極探索，培養其自主學習和解決問題的能力，充分發揮學生的主觀能動性，落實學生學習的主體地位。

（二）促進學生間互助合作

“探究式”教學的核心是“探究”，因此在教學中教師指導學生開展自我探究，在探究中發現問題，通過學習和小組合作解決問題并掌握知識和技能，才是最重要的。游戲編程對小學生來說難度有些大，學生個人進行自主探究，耗費的時間比較長，進行合作探究可以更好地提升學習效率，從而構建高效課堂。小學信息科技課程探究式學習中，小組的互助合作能夠發揮最大效能，培養學生的合作意識，提高小組合作探究的能力。

（三）增強學生的創新意識

在探究式學習模式中，教師在課堂中積極鼓勵學生交流，讓其各抒己見，產生思維碰撞，更加全面地了解知識。在信息科技課堂中的探究式學習，交流并不局限于學生之間的交流，更重要的還有學生和教師之間的互動交流，在交流中不斷地豐富自己的知識，有利于激發學生的創新思維，增強學生的創新意識。

三、探究式教學促進學生的計算思維發展的優化策略

（一）創設情境，激發學習興趣

良好的教學情境能激發學生的學習興趣。在信息科技教學中，教師可以為學生創設真正的問題情境，讓學生感覺問題有趣，在生活中遇到類似的問題時能夠學有所用，學生就會有目的地學習。以“貓抓老鼠”這一游戲活動為例，教師需要結合該游戲需求，讓學生通過體驗游戲，由游戲入手，了解游戲規則。學生在玩游戲的過程中產生興趣，提高學習動機，對游戲有初步的感知，為分析游戲奠定基礎。

（二）巧設探究任務，將探究式學習落到實處

探究式教學的核心就是要改變傳統的機械學習、死記硬背的現狀，倡導學生主動參與、樂于探究的學習方式，在學習知識的同時，培養學生獲取知識的技能，提高探究未知事物的能力。在“貓抓老鼠”一課中，教師發放探究卡，要求學生首先完成“設計思路分析”，按照探究卡上的任務對游戲進行整體分析。學生對設計思路進行分析后，繼續探究后面的問題，按照探究卡上的任務指引，對角色進行詳細分析，分析“貓”和“老鼠”這兩個角色的功能、運動方式、交互方式等。學生按照自己的思路用流程圖或文字表示出來，認識到解決同一問題可能會有多種方法，將游戲功能分析這一任務分解為可實施的一系列步驟。

（三）自主探究和合作探究相結合

在信息科技教學中，教師可以指導學生在獨立探究的基礎上，圍繞探究的核心問題，分組開展合作學習，最后再進行集體交流。學生只有經過自主學習、思考和實踐，才能形成自己的見解，在合作探究中交換觀點和做法，進一步完善、豐富自己的觀點和看法。根據小組合作探究，學生思考如何將問題分解成更小的部分，并嘗試找到解決每個問題的方法，為后續的操作降低難度。在教學過程中，教師對學生遇到的新模塊進行適當的點撥和講解，主要是針對學生自主探究編程設計的思維。學生在小組合作中，結合新舊知識，通過比較操作效果，優化自己的作品，在操作中分步驟解決各個小問題，從而實現了整體問題的解決。教師鼓勵學生與小組同伴進行合作，共同解決問題，相互提供反饋和支持，引導學生思考多種可能性，而不是只考慮單一的答案，鼓勵學生大膽嘗試。

（四）重視成果展示，開展多元評價

在探究式教學中，每個學生都想展示自己的成果，所以開展多元評價對激勵學生自主探究學習、提高教學質量有十分重要的作用。最后的成果展示環節，是對整個學習與創作過程進行反饋。在展示分享時，學生自主選擇表達方式和呈現形式，可以激發他們的創造力和自信心。接著由其他同學對作品進行點評，側重從作品的設計思路、創意亮點或可改進、拓展的設計點等方面進行點評。展示和點評過程也能幫助學生更深入地理解所學知識，鞏固自己的學習成果。教師點評可以促進學生針對自己在學習中存在的問題和不足進行反思，并有針對性地改進。整個環節使學生開闊了視野，拓展了思維，啟發他們思考和探究，學生的計算思維能力、邏輯思維能力及創新創造意識得到提高。

四、小學信息科技探究式編程教學的計算思維培養實踐流程

（一）教學計劃

以“貓抓老鼠”游戲為例，本節課的目標是引導學生通過體驗游戲觀察游戲角色的功能，學會結合角色的功能分析應用到的腳本，串聯新舊知識編寫用按鍵控制角色的游戲腳本，學生需要設計多個角色腳本，實現有趣的游戲交互效果。

（二）教學過程

教學過程主要分為五個小節，分別是體驗游戲、分析游戲功能、分析游戲腳本、小組合作編寫游戲腳本和交流與分享。

1.體驗游戲

讓學生體驗“貓抓老鼠”游戲，可以激發學生的學習熱情，讓學生感受游戲的各種功能和交互方式，為接下來的分析環節奠定基礎。這一環節不需要花費太長時間，讓學生快速體驗，防止影響課堂環節的有序開展。

2.分析游戲功能

學生體驗游戲后，對游戲的功能進行分析。在這一階段，教師為學生發送探究指引，學生首先根據探究指引中的“設計思路分析”模塊，分析游戲中有哪些角色，游戲整體的設計思路是什么。接下來繪制流程圖，完成探究指引中的具體問題，分析每個角色有哪些動畫、功能和交互。這一階段是由學生以小組合作形式完成，根據探究指引上的問題自主探究，設想實現這些功能的方式。

3.分析游戲腳本

通過對游戲體驗和游戲功能的分析，學生對游戲腳本設計有了初步的想法。接下來讓學生整理資料，自主分析腳本解決問題，將游戲的相關腳本分析透徹，得出結論，奠定程序編寫的基礎。

4.小組合作編寫游戲腳本

學生根據探究指引體驗功能、分析腳本后，形成個人見解，在這個階段，學生以小組為單位進行小組間的交流和合作，并制作游戲腳本。小組內設置組長，組長組織成員協作交流，教師也要為學生提供及時的指導和幫助，幫助學生順利完成游戲程序的編寫。

5.交流與分享

成功完成游戲制作的小組分享自己的設計思路、制作過程以及腳本，其他學生提出問題，展開交流。沒有在課堂中完成游戲編制的小組也需要展示部分成果和腳本，以及遇到的問題和困難，其他小組給予幫助，最終所有小組順利完成游戲的制作。

（三）教學活動中存在的不足以及未來發展方向

腳本編寫是一項復雜而煩瑣的任務，而第一個游戲的程序編寫對學生來說更是不小的挑戰。用游戲體驗的方式進行導入能夠激發學生的學習興趣，使用探究式學習策略能夠較好地降低學習難度，用探究卡將游戲腳本編寫的任務分解、呈現，在分析和實踐的過程中，學生能夠深刻體會游戲設計和編寫的思路和過程。學生的積極性明顯提高，但組內的分工還不夠明確，還是有小部分學生不愿參與小組合作，他們表示在此之前沒有接觸過探究式學習，在組織探究學習之前教師應該先說明探究的流程和學習目標等。探究式教學的課堂案例中學生開展小組合作完成游戲的制作，本身就增加了不確定因素，對探究式教學流程陌生也會導致浪費寶貴的課堂時間，學生無從下手，最后導致作品的完成度不高。在學生自主學習過程中，使用有趣的探究卡可以幫助學生將大問題分解為若干個小問題，最終在學習和探索中解決大問題。通過與小組同伴的合作探究，學生對腳本進行比較、調試和驗證，了解到不同方法具有不同的優缺點和適用范圍，不同方法對問題的解決有著不同的影響，學生學會擇優選擇解決問題的方案，從而培養和提高了計算思維能力。

五、結語

在教學過程中采用開放型、探究式的方法，讓學生參與課堂的互動和討論，讓他們思考多種可能性，可以培養學生的發散性思維。教師通過一個個探究項目和實踐活動來鼓勵學生思考、探索和解決問題。學生在與同伴進行合作編程過程中，共同解決問題，相互提供反饋和支持，也能拓展思維。教師的實時反饋和評價，能夠幫助學生改進和完善自己的計算思維。此外，探究式教學的設計需要把握好對學生思維的引導，設計有效的問題。這意味著教師要積累豐富的經驗，因此教師在實際教學過程中，應掌握學生的實際情況，遵循學生思維的規律，不斷進行細致的研究。

【參考文獻】

[1]劉莉.Scratch編程教學培養小學生計算思維的方法探究[J].中小學信息技術教育，2022（05）.

[2]高玲.新課標下培養小學生計算思維的策略探究——以Scratch編程教學為例[J].中國現代教育裝備，2022（16）.