培養(yǎng)小學(xué)生計算思維的教學(xué)策略探究

摘"要：在當(dāng)今數(shù)字化時代，小學(xué)生的計算思維能力培養(yǎng)成為教育領(lǐng)域的一項重要任務(wù)。文章首先對小學(xué)信息技術(shù)計算思維的概念進(jìn)行了闡述，明確了其在小學(xué)教育中的重要性和實質(zhì)內(nèi)容。接著分析了計算思維培養(yǎng)的核心要求，包括分析數(shù)據(jù)、抽象建模和舉一反三的能力。在此基礎(chǔ)上，提出了五種具體的教學(xué)路徑，旨在優(yōu)化小學(xué)信息技術(shù)的教學(xué)活動，提高教學(xué)的創(chuàng)新性和實效性，助力學(xué)生形成強大的計算思維能力，為他們未來的學(xué)習(xí)和生活打下堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：小學(xué)信息技術(shù)；計算思維；教學(xué)實踐

中圖分類號：G623.9"""文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A"""文章編號：1673-8918（2024）47-0103-04

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，計算思維已成為21世紀(jì)必備的核心素養(yǎng)之一。計算思維不僅涉及編程或算法等技術(shù)層面，更是一種解決問題的思維方式和方法。在小學(xué)階段培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，不僅是提高他們科技素養(yǎng)的需要，也是適應(yīng)未來社會發(fā)展的必然要求。因此，如何在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中有效培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，成為教育工作者面臨的重要課題。

一、小學(xué)信息技術(shù)計算思維概述

計算思維作為21世紀(jì)的一種重要思維方式，在小學(xué)信息技術(shù)教育中舉足輕重。其核心在于培養(yǎng)學(xué)生使用計算機科學(xué)的基本概念、原理和思維來解決問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類行為的能力。在小學(xué)階段，這種思維方式對孩子們的邏輯思維、創(chuàng)新能力和問題解決能力的培養(yǎng)尤為重要。計算思維并非單一指編程或計算機操作技能，而是一種更為廣泛的認(rèn)知和問題解決技能，它涵蓋算法思維、系統(tǒng)思維、抽象思維和設(shè)計思維等多個方面。在小學(xué)信息技術(shù)教育中，計算思維的培養(yǎng)不應(yīng)局限于教授學(xué)生如何編程，而應(yīng)更多地關(guān)注引導(dǎo)學(xué)生運用這些思維方式來分析和解決實際問題。計算思維具有高度的抽象性和系統(tǒng)性。通過培養(yǎng)學(xué)生將復(fù)雜問題分解為更小、更易管理的部分，然后通過算法思維來逐步解決，學(xué)生學(xué)會如何有效地管理和解析問題。這種能力在小學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展中至關(guān)重要，它有助于孩子們建立起更加嚴(yán)密和邏輯的思維方式。再者，計算思維強調(diào)的是一種跨學(xué)科的思維模式。它不僅在信息技術(shù)領(lǐng)域有顯著的應(yīng)用，還能與數(shù)學(xué)、科學(xué)、語言藝術(shù)等多個學(xué)科領(lǐng)域相結(jié)合，形成綜合的思維和學(xué)習(xí)模式。這種跨學(xué)科的思維方式對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和綜合能力具有重要意義。此外，計算思維還注重實踐操作。在小學(xué)信息技術(shù)課程中，通過動手實踐的方式，比如，編程項目、算法設(shè)計等，可以有效地促進(jìn)學(xué)生對計算思維的理解和應(yīng)用，使學(xué)生不僅能夠理解理論知識，還能夠?qū)W會將這些知識應(yīng)用于現(xiàn)實生活中，從而更好地應(yīng)對未來可能面臨的挑戰(zhàn)。

二、小學(xué)信息技術(shù)計算思維培養(yǎng)的要求

（一）分析數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)分析能力是計算思維的重要組成部分，尤其在信息技術(shù)日益發(fā)達(dá)的今天，能夠理解和分析數(shù)據(jù)成為一項基本技能。對小學(xué)生而言，培養(yǎng)數(shù)據(jù)分析能力意味著教會他們收集、整理、分析和解讀數(shù)據(jù)，以及將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可用信息。小學(xué)生應(yīng)學(xué)會使用基本的數(shù)據(jù)組織工具，如表格、圖表等，來整理和展示信息。教師可以通過實例教學(xué)，如調(diào)查問卷、實驗記錄等，讓學(xué)生在實際操作中學(xué)會收集和整理數(shù)據(jù)。此外，學(xué)生應(yīng)學(xué)會識別數(shù)據(jù)中的模式和趨勢，通過比較、分類和排序等基本方法來分析數(shù)據(jù)。例如，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過分析天氣數(shù)據(jù)來預(yù)測天氣變化，或者通過統(tǒng)計和分析班級中同學(xué)的生日來了解分布規(guī)律。

（二）抽象建模

抽象建模在計算思維中至關(guān)重要，它要求學(xué)生能夠?qū)F(xiàn)實世界的復(fù)雜問題抽象化，形成簡化的模型，并使用這些模型來理解和解決問題。在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中，重點是培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力，使他們能夠在復(fù)雜的信息中提取關(guān)鍵要素，并構(gòu)建有效的解決方案。為了培養(yǎng)學(xué)生的抽象建模能力，教師可以設(shè)計各種模擬活動和游戲。例如，利用編程軟件讓學(xué)生創(chuàng)建簡單的游戲或動畫，通過這個過程使他們理解如何將現(xiàn)實問題轉(zhuǎn)化為計算機程序。此外，還可以通過數(shù)學(xué)問題、科學(xué)實驗等跨學(xué)科活動，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會從具體實例中提取抽象概念，理解抽象概念，學(xué)會將這些概念應(yīng)用于不同的情境。

（三）舉一反三

舉一反三是指從一個實例出發(fā)，推廣到其他類似情境的能力，這在計算思維中同樣重要。這不僅要求學(xué)生掌握知識，還要能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識應(yīng)用于不同的情境中。對小學(xué)生來說，這意味著他們需要學(xué)會將在一個領(lǐng)域?qū)W到的概念或方法遷移到另一個領(lǐng)域。教師可以通過案例教學(xué)、比較分析等方式來培養(yǎng)學(xué)生的舉一反三能力。例如，在教授編程基礎(chǔ)時，可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)一種編程概念，然后引導(dǎo)他們探索這一概念在不同項目中的應(yīng)用。此外，通過跨學(xué)科的項目學(xué)習(xí)，學(xué)生可以將在信息技術(shù)課程中學(xué)到的技能應(yīng)用到數(shù)學(xué)、科學(xué)等其他學(xué)科中，從而實現(xiàn)知識的綜合運用。

三、小學(xué)信息技術(shù)計算思維培養(yǎng)的具體路徑

（一）微課輔助信息技術(shù)教學(xué)，先學(xué)后教提高課堂教學(xué)效率

在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中，微課是一種新興的教學(xué)手段，其可以通過提供簡短、精煉的學(xué)習(xí)內(nèi)容，有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和課堂參與度。采用先學(xué)后教的教學(xué)模式，即引導(dǎo)學(xué)生通過微課自主學(xué)習(xí)相關(guān)知識，然后在課堂上進(jìn)行深入探討和實踐活動，這種模式有利于提高課堂教學(xué)效率，讓學(xué)生在實際操作中更好地理解和應(yīng)用所學(xué)知識。微課通常集中于某一具體主題或技能，內(nèi)容直觀、易于理解，有助于學(xué)生快速掌握核心概念，對培養(yǎng)小學(xué)生的計算思維尤為有效。

以小學(xué)信息技術(shù)教材中的《體驗積木式編程》為例，教師可以首先制作一系列關(guān)于積木式編程的微課視頻，內(nèi)容涵蓋基本的編程概念、操作步驟以及簡單的編程實例。學(xué)生在課前觀看這些微課，初步了解積木式編程的基本原理和操作方法。接下來，在課堂上，教師可以組織學(xué)生進(jìn)行實際的編程操作，比如，使用Scratch或其他積木式編程軟件，讓學(xué)生親手制作一個簡單的動畫或游戲。在這個過程中，學(xué)生可以將微課中學(xué)到的知識應(yīng)用于實際操作中，同時，教師可以對學(xué)生在操作過程中遇到的具體問題進(jìn)行個別指導(dǎo)，幫助他們深入理解編程原理和邏輯。例如，假設(shè)微課中介紹了如何使用積木塊控制角色移動，學(xué)生則可以在實際操作中嘗試制作一個簡單的迷宮游戲，讓角色通過編程指令在迷宮中移動。在這個過程中，學(xué)生不僅能夠?qū)嵺`微課中學(xué)到的知識，還能通過實際操作深化對積木式編程思維的理解。

（二）依托情境設(shè)置探究任務(wù)，問題驅(qū)動下培養(yǎng)學(xué)生計算思維

情境設(shè)置旨在創(chuàng)造一個接近真實的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生能夠在實際應(yīng)用中理解和掌握知識。問題驅(qū)動教學(xué)則是通過提出問題，激發(fā)學(xué)生的好奇心和探索欲，引導(dǎo)他們通過主動探究來尋找答案，從而培養(yǎng)其計算思維。在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中，通過情境設(shè)置和問題驅(qū)動的教學(xué)方法能有效激發(fā)學(xué)生的興趣，引導(dǎo)他們積極參與學(xué)習(xí)過程。

以小學(xué)信息技術(shù)教材中的《指揮角色聽命令》為例，此課程便是一個很好的實踐案例。教師首先通過引言和展示Scratch的多功能性（如制作動畫、演奏音樂、畫圖、做數(shù)學(xué)題等），為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了一個豐富多彩的編程世界。這種情境的設(shè)置激發(fā)了學(xué)生的好奇心，使他們對接下來的學(xué)習(xí)充滿期待。在探究任務(wù)環(huán)節(jié)，教師提出創(chuàng)造一個奇妙的太空場景的任務(wù)，這個任務(wù)不僅具有挑戰(zhàn)性，而且與學(xué)生的生活經(jīng)驗和興趣相結(jié)合，能夠激發(fā)學(xué)生的探索動機。學(xué)生需要自學(xué)教材完成舞臺背景和角色的添加，在這一過程中，他們不僅學(xué)習(xí)了編程知識，還培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)和問題解決的能力。例如，在制作太空場景中，學(xué)生需要讓星星角色Star1閃爍，讓機器人Robot1在舞臺上來回行走。這需要學(xué)生理解和應(yīng)用Scratch中的循環(huán)結(jié)構(gòu)、條件語句等編程概念。在實踐過程中，學(xué)生遇到的問題如角色旋轉(zhuǎn)模式的設(shè)置，以及優(yōu)化腳本等，都需要通過探索和實驗來解決。這種問題驅(qū)動的學(xué)習(xí)方式不僅提高了學(xué)生對知識的理解，而且鍛煉了他們的計算思維。在教學(xué)的后半部分，教師可以通過引導(dǎo)學(xué)生觀察順序結(jié)構(gòu)的腳本，尋找規(guī)律，進(jìn)一步深化學(xué)生對所學(xué)知識的理解。學(xué)生通過分析星星閃動的腳本，發(fā)現(xiàn)腳本中重復(fù)出現(xiàn)的部分，并學(xué)會了如何通過編程語言將復(fù)雜問題簡化。這種方法不僅使學(xué)生掌握了編程技能，更重要的是培養(yǎng)了他們的抽象思維和邏輯分析能力。通過依托情境設(shè)置探究任務(wù)，以問題驅(qū)動開展教學(xué)，不僅使學(xué)生在學(xué)習(xí)編程的過程中獲得了知識和技能，更重要的是能培養(yǎng)他們的計算思維能力。

（三）開展項目化的學(xué)習(xí)任務(wù)，小組合作中強化學(xué)生計算技能

項目化學(xué)習(xí)是現(xiàn)代教學(xué)中一種高效的教學(xué)模式，特別是在信息技術(shù)教學(xué)中，它能夠有效地促進(jìn)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)和團(tuán)隊合作。通過小組合作完成項目任務(wù)，學(xué)生不僅能夠?qū)嵺`和鞏固所學(xué)知識，還能在合作過程中學(xué)會溝通、協(xié)調(diào)和解決問題，從而全面提升計算技能和團(tuán)隊合作能力。

以小學(xué)信息技術(shù)教材中《指揮角色變位置》的“創(chuàng)建海底世界”項目為例，這個項目綜合運用了學(xué)生之前學(xué)到的編程知識，要求他們在小組內(nèi)協(xié)作，共同完成一個多角色同時運動的編程作品。這樣的項目不僅涉及編程知識的應(yīng)用，還包括角色設(shè)計、背景設(shè)置、故事情節(jié)構(gòu)思等多個方面，是對學(xué)生綜合能力的全面考查。在該項目中，教師首先引導(dǎo)學(xué)生通過學(xué)習(xí)教材的范例，分析不同角色的運動方式，并熟悉Scratch指令的范圍和功能。接著，學(xué)生根據(jù)自己的興趣和愛好分組，制訂合作方案和計劃，編寫數(shù)字作品劇本。在這個過程中，學(xué)生需要進(jìn)行大量的討論和交流，學(xué)會在團(tuán)隊中表達(dá)自己的觀點，聽取他人的意見，并共同做出決策。例如，學(xué)生可能會選擇制作一個以“海底探險”為主題的作品。在這個項目中，學(xué)生需要決定使用哪些海洋生物作為角色，如何設(shè)計它們的運動軌跡，以及如何通過編程讓這些角色在屏幕上動起來。小組中的一個成員可能負(fù)責(zé)編寫控制魚類游動的腳本，而另一個成員則可能負(fù)責(zé)設(shè)計背景和其他海洋元素。小組成員之間需要相互協(xié)調(diào)，確保所有的元素在編程中協(xié)同工作。在項目的最后階段，每個小組都會展示他們的作品，并對項目進(jìn)行評價和反思。這不僅是一個展示學(xué)生計算技能的機會，也是一個學(xué)習(xí)如何接受反饋和進(jìn)行自我反思的過程。通過這種方式，學(xué)生不僅能夠提升自己的編程技能，還能在小組合作中學(xué)習(xí)共同解決問題，培養(yǎng)團(tuán)隊合作精神。

（四）搭建程序交流學(xué)習(xí)平臺，拓展知識培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力

在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中，搭建一個程序交流學(xué)習(xí)平臺是培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力的有效途徑，這樣的平臺不僅提供了一個學(xué)生之間分享、討論和合作的空間，還能夠促進(jìn)學(xué)生之間的知識傳遞和技能提升。通過這種交流，學(xué)生能夠從同伴那里獲取新的想法和解決問題的方法，同時也能夠加深對已學(xué)知識的理解和應(yīng)用。

以小學(xué)信息技術(shù)教材中的《移動鼠標(biāo)接蘋果》為例，這一課題可以在程序交流學(xué)習(xí)平臺上得到有效的實踐和拓展。在這個課題中，學(xué)生需要學(xué)習(xí)如何使用Scratch編程語言實現(xiàn)鼠標(biāo)位置偵測、生成隨機數(shù)和使用變量，從而編寫一個人機交互的小游戲。在這個平臺上，學(xué)生首先可以觀看由教師或其他學(xué)生制作的教學(xué)視頻，了解游戲的基本規(guī)則和編程方法。接著，學(xué)生可以分組進(jìn)行游戲的設(shè)計和編程，每個小組成員分別負(fù)責(zé)游戲的不同部分，如編寫控制小車的腳本、設(shè)計蘋果下落的邏輯等。在這個過程中，學(xué)生們可以在平臺上發(fā)布自己的疑問、交流編程經(jīng)驗，甚至可以上傳自己的游戲版本，邀請其他小組成員進(jìn)行測試和反饋。例如，一個小組可能在游戲中添加額外的挑戰(zhàn)元素，比如，設(shè)置蘋果下落的速度逐漸加快，或者在游戲中加入額外的障礙物。這些創(chuàng)新的想法可以在平臺上與其他小組分享，激發(fā)更多的創(chuàng)意和改進(jìn)。其他小組成員在嘗試這些游戲版本后，可以提供反饋，比如，關(guān)于游戲難度的調(diào)整、用戶界面的優(yōu)化等建議。通過這種方式，學(xué)生不僅能夠?qū)W習(xí)編程知識，還能在實際的項目中應(yīng)用這些知識。更重要的是，他們可以在交流和合作的過程中學(xué)習(xí)共同解決問題，吸收和借鑒他人的好點子，這些都是計算思維能力的重要組成部分。

（五）開展可視化編程教學(xué)，在深度體驗學(xué)習(xí)中強化學(xué)生計算思維

可視化編程作為一種直觀、易于理解的編程方式，非常適合小學(xué)生學(xué)習(xí)計算思維。通過可視化編程，學(xué)生能夠直觀地看到編程邏輯和程序運行的效果，這有助于他們更好地理解編程概念和邏輯思維。同時，可視化編程不僅降低了編程的學(xué)習(xí)門檻，還激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使他們在實踐中加深對編程知識的理解。

以小學(xué)信息技術(shù)教材中的《操控鍵盤比車速》為例，這個課題通過讓學(xué)生使用Scratch等可視化編程工具來編寫控制賽車的腳本，能有效地培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力。在這個項目中，學(xué)生需要使用按鍵偵測指令、計時器指令以及編寫用鍵盤控制角色運動的游戲腳本。學(xué)生首先需要設(shè)計賽車游戲的舞臺背景和角色，這一過程不僅涉及創(chuàng)意思維，學(xué)生還需要了解和應(yīng)用坐標(biāo)定位和角色造型的知識。隨后，在編寫賽車控制腳本的過程中，學(xué)生會接觸到按鍵偵測和顏色偵測等編程概念。例如，學(xué)生需要編寫使賽車根據(jù)不同按鍵指令進(jìn)行前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等動作的腳本。這要求學(xué)生理解條件判斷和循環(huán)控制的基本原理。在測試和優(yōu)化腳本的階段，學(xué)生會體驗到編程中的試錯過程，他們需要通過實際操作來檢查和調(diào)整賽車的運動邏輯和響應(yīng)速度。例如，如果賽車的轉(zhuǎn)彎角度過大或過小，或者響應(yīng)速度不夠快，學(xué)生需要調(diào)整腳本中的相關(guān)參數(shù)。這一過程不僅鍛煉了學(xué)生的邏輯思維和問題解決能力，也提高了他們對程序運行過程的理解。這種方式使學(xué)生在編寫游戲腳本的過程中深入體驗了計算思維的各個方面，從而有效地強化了他們的計算思維能力。學(xué)生不僅能夠?qū)W會編程知識，還能夠在實際項目中學(xué)會邏輯思考和創(chuàng)新設(shè)計，這對他們未來學(xué)習(xí)和生活中應(yīng)用計算思維至關(guān)重要。

四、結(jié)論

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和深入應(yīng)用，計算思維作為一種基本的思維技能，對小學(xué)生的學(xué)習(xí)和未來的發(fā)展具有重要影響。文章通過探討和分析得出結(jié)論：小學(xué)信息技術(shù)教育中計算思維的培養(yǎng)需要結(jié)合創(chuàng)新的教學(xué)策略和方法，如采用微課輔助教學(xué)、情境設(shè)置探究任務(wù)、項目化學(xué)習(xí)任務(wù)、程序交流學(xué)習(xí)平臺的建立以及可視化編程教學(xué)等方式，不僅能提高教學(xué)效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更重要的是能夠在實踐中培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，為他們的未來學(xué)習(xí)和職業(yè)生涯打下堅實的基礎(chǔ)。未來，我們應(yīng)繼續(xù)探索和完善這些教學(xué)策略，以適應(yīng)教育的發(fā)展和學(xué)生的需求，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的新時代學(xué)生貢獻(xiàn)力量。

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