基于計算思維培養的小學信息科技教學探究

【摘 要】計算思維是解決問題時所采用的過程和方法，是思維活動方式，是人們面臨復雜問題時最普遍、最不可或缺的思維方式。在小學信息科技課程中，教師可聚焦計算思維的某一方面教學，開展分解思維、抽象思維、概括思維、算法思維、評估思維培養的課堂活動，還可以覆蓋計算思維的各個層面進行教學，不斷提升教學質量和效果，為學生的終身學習奠定基礎。

【關鍵詞】小學信息科技 計算思維 教學方法與策略

【中圖分類號】G623.58 " 【文獻標識碼】A" "【文章編號】1002-3275（2024）09-70-04

一、計算思維的概述

在人類文明的演進中，人文與科學素養教育共同推動著社會前行。隨著科學技術的發展，人類進入信息時代，數字化生存已成常態，信息素養教育是當前重要的教育方向。正如熊璋所說，信息素養和人文素養、科學素養一樣，都是現代人必須具備的核心素養，他還從方法學的視角分析科學研究的三大基本方法：理論方法、實驗方法、計算方法，對應解決科學問題的三種思維方式：理論思維、實驗思維、計算思維。［1］計算思維作為信息素養的核心要素，不僅是學生解決問題的過程方法，而且是學習、生活中不可或缺的思維方式和能力。小學是教育的關鍵階段，從小培養學生的計算思維顯得尤為重要。基于此，本文旨在探討如何在小學信息科技教育中有效培養學生的計算思維，以期為教育實踐提供參考。

綜合多個學者相關研究，本文認為計算思維是解決問題時所采用的過程和方法，是思維活動方式，是人們面臨復雜問題時最普遍、最不可或缺的思維方式。

二、小學信息科技課程培養學生計算思維的意義

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》強調發展學生的核心素養，計算思維是信息科技課程的核心素養之一。它是一種以計算機科學為基礎的問題解決方式，涵蓋了問題分解、抽象、概括、算法、評估等多個層面。

首先，計算思維的培養有助于提升學生邏輯思維能力。教師通過引導學生運用計算思維分析問題，將復雜抽象問題化為簡單可處理的問題，進而設計算法求解，從而鍛煉邏輯思維，使他們能夠有條不紊地思考和表達，從而提高他們解決問題的能力。

其次，計算思維的培養能夠激發學生創新思維。在解決問題的過程中，學生需要不斷嘗試新的方法、新的思路。這種不斷嘗試、不斷創新的過程，能夠激發學生的創新潛能，培養他們的創新精神。具備計算思維的學生在面對問題時，能夠更加靈活地思考，提出更具創意的解決方案。

最后，計算思維的培養能夠幫助學生更好地適應數字化時代。隨著信息科技的發展，數字化已經成為現代社會的重要特征。具備計算思維的學生能夠更好地理解和應用信息技術，更好地適應數字化時代的生活和學習。

三、在教學中落實計算思維培養的方法與策略

計算思維的形成不是一蹴而就的，它需要持續訓練與實踐。小學階段是學生思維習慣養成的啟蒙時期，是至關重要的階段，在教學中教師需根據小學生的認知特點，設計一系列富有挑戰性的教學活動，創新與優化教學方法，采用更為生動、有趣、易于理解的教學方式，激發學生的學習興趣，引導他們深入探索，不斷訓練他們的計算思維。

首先，整合教學資源，引導學生主動思考與實踐，潛移默化地培養學生的計算思維。其次，創設真實情境，結合實際問題設計任務或項目，讓學生在解決問題中體驗計算思維的魅力。同時建立多元評價方式，關注學生的學習表現，提供個性化建議。最后，創新教學方法，借鑒先進理念與技術，激發學生的學習興趣與主動性，并根據反饋調整教學策略。

在實施過程中，教師可根據需要聚焦計算思維的某一方面，也可覆蓋計算思維的各個層面進行教學，逐步培養學生計算思維。

（一）聚焦計算思維的某一方面開展教學

計算思維包括分解、抽象、概括、算法、評估等多種思維方式，教師可根據計算思維的某個方面開展教學活動。

1．培養分解思維的課堂活動

分解思維，即把復雜問題拆解為若干個子問題，是計算思維的核心要素，對提升小學生的問題解決能力至關重要。在教學過程中，教師應注重引導學生運用分解思維來解決問題。

首先，教師可以通過示范和講解的方式，幫助學生掌握分解思維的方法和技巧。教師可以在課堂上展示如何將一個問題逐步拆解為若干個子問題，并詳細解釋每個子問題的解決思路和方法。同時，教師也可以引導學生嘗試自己對問題進行分解，并給予及時的反饋和指導。

其次，教師可以通過設計具有層次性和復雜性的任務，讓學生在面對問題時自然而然地想到運用分解思維。例如在三年級“畫圖軟件”教學中，以“畫田野”為任務，引導學生將其分解為畫田野、大山、樹、白云、飛鳥等子任務，通過完成一個個子任務構建完整畫面。又如在四年級“我的電子報刊”教學中，引導學生分析制作電子報刊所需步驟，如收集資料、設計版面、編輯文章、美化版面等具體小任務，通過完成一個個小任務實現整體制作。再如在五年級“演示文稿展成果”教學中設計跨學科主題，如“植物生長”或“蠶”，將制作演示文稿任務分解為收集資料、制作幻燈片、編寫講解詞等小任務，通過完成一個個小任務展示研究成果。

再次，教師還可以利用小組合作學習的模式，讓學生在小組內共同討論和解決問題。在小組中，學生可以相互交流和分享自己的分解思路和方法，相互學習和借鑒，共同提升分解思維能力。同時，小組合作也能夠培養學生的團隊協作精神和溝通能力。

最后，作品展示和分享也是培養學生分解思維的有效途徑。學生可以展示自己的作品，并向其他同學介紹自己在解決問題過程中的分解思路和方法。通過分享和交流，學生可以進一步拓展自己的分解思維，并從他人的作品中獲得新的啟發和靈感。

綜上所述，分解思維不僅有助于提升學生的問題解決能力，而且能夠培養他們的邏輯思維能力和系統化思考問題的能力。教師可以設計具有層次性和復雜性的任務，通過示范和講解、小組合作、作品展示等多種方式，聚焦分解思維的培養。

2．培養抽象思維的課堂活動

抽象思維作為計算思維的核心組成部分，要求學生能夠剝離事物的非本質特征，聚焦于問題的核心要素，從而有效地解決問題。在小學信息科技教學中，教師需要創設情境，整合教學資源，設計富有啟發性的課堂活動，引導學生深入思考，分析并提煉問題的核心要素，從而培養他們的抽象思維能力。

例如在畫圖軟件、文字處理軟件、PowerPoint軟件教學中，教師可以通過展示反映現實的圖畫、電子板報、演示文稿作品，或者講述與教學內容相關的故事，將學生帶入生動的情境中，吸引學生的注意力，激發他們的好奇心。同時通過呈現具有代表性的不同風格、不同主題的圖畫、電子板報、演示文稿范例，作為學生觀察和分析的對象，引導學生通過小組討論或自主探究的方式，剔除作品中色彩、布局等干擾信息，分析這些作品的構成，學會從復雜的表象中提煉出事物的本質特征，培養他們的抽象思維能力。這樣的課堂活動不僅僅有助于學生理解掌握信息科技學科基礎知識，更能培養他們的抽象思維能力，通過不斷地思考和分析，促使他們逐漸學會運用抽象思維來分析和解決問題，提高抽象思維能力。

3．培養概括思維的課堂活動

概括思維是指個體在面對問題時，能夠基于已有的知識經驗，對問題的本質和共性進行提煉和歸納，從而形成一般性的認識或解決方案。它要求人們超越具體細節，把握問題的核心和普遍性，以便更有效地解決類似問題。

例如在三年級信息科技教學中，當學生在學習“計算機”窗口的組成后，教師在后續“記事本”窗口教學時，可以引導學生回憶之前所學的窗口組成知識，并找出兩者的共同特點。學生通過對比和分析，可以認識不同窗口之間的相似性和規律性，從而學會概括。這種教學方法不僅能夠幫助學生鞏固已有知識，而且能夠培養他們概括思維能力。又如在計算機組成的教學中，教師在介紹各個外部設備（如鍵盤、鼠標、顯示器、打印機、攝像頭、音箱等）的功能后，可以提出問題：“哪些設備是輸入設備？哪些是輸出設備？”引導學生對這些設備進行分類和歸納，幫助他們理解設備的共性和差異，進一步培養他們的概括思維能力。

為了更有效地培養學生的概括思維，教師還可以設計具有層次性和遞進性的任務，從簡單到復雜，從具體到抽象，逐步引導學生深入思考，進行概括。同時，小組合作學習也是一個有效的策略，通過小組討論和分享活動，學生可以相互交流和啟發，共同尋找問題的共性和規律，從而提升概括思維能力。

總體而言，教師在教學過程中應充分考慮學生的心理特征和學習經驗，以教學內容為載體，設計富有啟發性的教學活動，通過層次化、漸進式的引導，促使學生進行深入思考，對知識進行層次化概括。學生在掌握基礎知識的同時，逐步學會對知識進行提煉和概括，在培養概括思維的同時，也讓學生能夠更好地理解和運用所學知識，培養他們的知識遷移能力，提升他們在面對新問題時解決問題的能力。

4．培養算法思維的課堂活動

算法思維，即規劃邏輯清晰、精準解決問題的能力，其本質源于人類思維。在教學中，應著重通過多樣化的課堂活動，有效培養學生的算法思維能力。教師可采用任務驅動法，通過設計具體任務來引導學生進行算法思維的訓練。以“畫圖軟件”的教學為例，教師可以設定一個復雜的圖案繪制任務，要求學生不僅要完成圖案的繪制，而且要思考和分析如何選擇合適的工具并設置顏色，以及確定繪制順序。這樣的任務設計能夠使學生在實踐中體驗算法思維的運用，在潛移默化中培養算法思維。

在小學信息科技其他應用軟件教學中，教師也可以采用任務驅動法進行教學，在呈現任務后引導學生先思考構建任務的完成順序流程、操作步驟，再進行實踐操作。通過這種教學方式，可以讓學生在不同的應用場景中鍛煉算法思維，提高解決問題的能力。另外，教師可以組織學生進行小組討論，讓他們互相表述完成任務的步驟和思路。這種互動的學習方式不僅可以幫助學生厘清思路，而且能讓他們在交流中相互啟發，共同提高算法思維水平。作品展示和分享也是算法思維培養一個有效途徑，學生通過向其他同學介紹自己的創作思路、遇到的問題及其解決方案，不僅可以展示自己的學習成果，而且能在互動和交流中進一步拓展算法思維。

5．培養評估思維的課堂活動

評估思維作為在多種解決方案中篩選并選定最佳路徑的關鍵能力，在小學信息科技教學中具有極其重要的地位。為有效培養這一思維能力，教師需要精心設計課堂活動，并密切關注學生的參與和表現。

例如在“畫圖軟件”教學中，教師可為學生設定一個復雜的圖案繪制任務。鼓勵學生嘗試使用不同的工具、色彩搭配、繪制順序，以探索最佳的創作方案。完成作品后，引導學生對作品進行相互比較和評估，從而學會選擇最合適的繪制策略，進而提升作品的質量和創作效率。又如在“字處理軟件”的教學中，教師通過布置排版任務來鍛煉學生的評估思維。引導學生思考不同字體、字號、行間距、段落格式對閱讀體驗的影響，并鼓勵他們嘗試多種排版方案。通過對比不同方案的效果，學生能夠學會根據實際需求選擇最佳的排版方式，從而進一步鍛煉其評估和優化能力。再如在六年級的編程教學中，結合循環結構的教學，引入數學中的“雞兔問題”“百錢買雞”等經典問題，鼓勵學生運用多種方法解決問題，并引導他們對比各種方法的優劣。這樣的實踐活動不僅僅提升了學生的編程技能，更在無形中培養了他們的評估思維，促使他們逐漸養成尋找最佳路徑解決問題的習慣。

在教學過程中，教師還可以組織學生進行小組合作，鼓勵他們共同討論和評估不同的解決方案。通過小組內的交流和分享，學生能夠相互學習、啟發，從而進一步提升評估思維的能力。同時教師及時給予學生反饋和指導，幫助他們認識自己的不足，并引導他們尋找改進的方向。

（二）覆蓋計算思維的各個層面進行教學

在教學實施過程中，教師不僅可以針對計算思維中的某一特定方面進行教學活動，而且可以策劃一個具有整體性和連貫性的項目式教學活動。這樣的教學活動旨在全面鍛煉學生的計算思維，系統性和綜合性地提升學生的計算思維能力。

在小學信息科技六年級的上下冊編程教學中，當學生已經掌握基礎的編程技能后，教師可以巧妙地運用項目式教學法，通過精心設計主題項目，實現對學生計算思維的全面培養。以六年級下冊的“操控鍵盤比車速”為例，探討有效培養學生的計算思維的路徑，課堂教學活動及對應的計算思維如表1所示。

對項目任務進行分解，利用思維導圖將問題分解成更易理解和執行的有序步驟，再編寫并驗證腳本，這一過程不僅能夠使學生掌握編程技能，而且能夠培養學生利用計算機技術解決問題的計算思維。

除了編程教學，其他應用軟件教學也可有效培養計算思維。以三年級下冊“多種形狀展創意”為例，說明如何在活動中培養學生的計算思維，課堂活動及對應的計算思維如表2所示。

只要教師秉持培養計算思維的教學理念，并將其融入課堂教學的每一環節，無論側重計算思維的某一方面還是多個方面，都是切實可行的。這樣的教學方式不僅能夠系統地提升學生的計算思維能力，而且能在潛移默化中深化學生對信息科技的理解與應用，為他們的信息素養和創新能力發展打下堅實基礎。

在信息科技教學中，軟件只是教學工具載體，學科核心是培養學生的信息科技核心素養。計算思維可以遷移、應用到更加廣泛的生活、工作中，為學生提供解決問題的基本思維方式，為未來的學習和生活奠定堅實基礎。在信息科技教學中落實計算思維培養的方法與策略，還可以幫助學生形成邏輯思維、創新思維等綜合能力。因此，教師應積極探索培養計算思維的有效途徑，不斷提升教學質量和效果，為學生的終身學習奠定基礎。

【參考文獻】

［1］黃蔚．中小學計算機教育發展聚集信息技術：應從小培養信息意識和計算思維［N］．中國教育報，2017-09-05（7）．