小學數(shù)學教學中計算思維的培養(yǎng)研究

紀曙娟

摘 ?要：2011年由ISTE與CSTA共同提出的計算思維有著明確的操作定義，結(jié)合其操作定義對K-12教育中不同學科教學案例進行了設計說明，通過這些教學案例的分析，有助于計算思維教育在不同學科中得到有效推廣。所以，筆者將主要以小學數(shù)學課程中的“認識東南西北”為例，以案例教學的方式去研究如何在小學數(shù)學教學中培養(yǎng)學生的計算思維。

關(guān)鍵詞：小學數(shù)學;教學;計算思維;培養(yǎng)

【中圖分類號】G623.5 ? ?【文獻標識碼】A ? ? ? 【文章編號】1005-8877（2020）23-0149-01

計算思維教育在K-12教學活動中應當?shù)玫搅己脩?，因此CSTA與ISTE針對計算思維提出了具體的操作性定義，明確指出了計算思維屬于問題解決的過程，同時在培養(yǎng)學生計算思維時必不可少地要對學生解決復雜問題的信心、不懼怕困難的決心、解決開放式問題的能力以及與他人合作的能力等進行培養(yǎng)。所以，在具體的操作性定義提出的計算思維框架與概念支持下，為小學數(shù)學教學中培養(yǎng)學生計算思維提供了重要指導。

1.案例設計

計算在小學數(shù)學思維導向中起著非常重要的作用，對小學生而言，解決問題的教學是次要的，培養(yǎng)數(shù)學思維、解決數(shù)學問題的能力才是最重要的。因此，基于小學生計算思維的探索。筆者主要結(jié)合“認識東南西北”一課的教學實踐，對小學數(shù)學教學中如何培養(yǎng)學生計算思維進行案例設計分析。

（1）教學目標

《認識東南西北》是小學三年級數(shù)學教學內(nèi)容，該節(jié)課的主要教學目標在于讓學生學會辨認方向，發(fā)展其空間能力，能夠結(jié)合方向去確定物體的具體位置，能夠分析與繪制出簡單的方向示意圖。同時，促使學生找到方向與生活之間的聯(lián)系，探究如何確定位置的最佳方法。本節(jié)課重點采取游戲教學法，注重方向的使用，比如，向東、向西走等。最后需要針對本節(jié)課學習內(nèi)容展開應用拓展，從而鞏固所學知識。

（2）教學過程

計算教學注重的并不是結(jié)果，而是學生的思維過程和思維方式。在教學中，應該努力引導學生學會分析問題的手段和方法，讓學生嘗試獨立自主發(fā)現(xiàn)問題、探究問題以及解決問題，培養(yǎng)學生的探索精神和創(chuàng)新意識，把計算思維的培養(yǎng)真正落到實處。

第一，情境導入。教師提出相應問題進行導入：小紅站在教室門口，要走到小花的座位前，要怎樣走呢？教師可引導學生利用以前學過的與方向相關(guān)的知識進行指示。因為學生在學習東南西北方向知識前，應掌握了基本的前后左右概念，所以學生會結(jié)合這一概念對小紅進行指示。

第二，新課講授。首先，教師可任意指定一位學生，讓小紅按照他的指示走，看看能否走到小花的座位前，之后再點名其他學生，看看有沒有其他的路徑同樣可以到達。同時，要告知學生一步大概能跨多遠，并且在整個過程中教師不應給予任何提示，讓小紅在步數(shù)與方向的指示下到達小花座位。其次，在活動完畢后，教師便可介紹方向除了能夠用前后左右進行指示以外，還能用東南西北去指示。此時教師便可引出新課知識進行教學，待學生學習完認識東南西北知識之后，便再次讓學生利用所學的東南西北方向知識去指示小紅怎樣從教室門口走到小花座位。

（3）拓展活動

待學生對東南西北的方向知識已經(jīng)有確切的把握之后，教師便可將學生分為多個小組，展開游戲教學，游戲名為“小蝌蚪找媽媽”，故事情景為：小蝌蚪生下來沒有看見媽媽，便踏上了尋找媽媽的旅程。首先，讓學生分別扮演小蝌蚪、青蛙媽媽、鯉魚、烏龜?shù)冉巧?，將他們的位置都安排好，然后由其他同學對“小蝌蚪”的前進路線進行指示;其次，同學們可根據(jù)小蝌蚪的出發(fā)位置，繪制出簡單的示意圖去表示不同動物與障礙物的位置，設計出最佳前進路線;最后，小蝌蚪找到媽媽之后，讓學生對不同的路徑進行分析，探究哪一條最快。

（4）遷移應用

這一環(huán)節(jié)重點在于引導學生利用所學知識去解決生活問題，助力學生實踐能力及問題解決能力的提高。例如，可提出如下問題：一是放學回家的最佳路線是怎樣的;二是去學校食堂應該按照哪個方向前進;三是從教室走到圖書館要怎么去。

2.案例分析

對該節(jié)課教學內(nèi)容進行設計之后，我們便需要對計算思維技能及態(tài)度在實際教學中的體現(xiàn)進行分析，以此去證明實現(xiàn)教學目標以及計算思維相關(guān)內(nèi)容教學的證據(jù)與教學策略。在教學案例當中所體現(xiàn)出的計算思維技能與態(tài)度有：基于算法思想（也即是相關(guān)有序步驟），制定自動化的問題解決方案;對可能的解決方案進行識別、分析與實施，目的在于實現(xiàn)步驟與資源的最優(yōu)化整合;促進問題解決過程常態(tài)化與一般化，能夠?qū)Υ蠖鄶?shù)同類問題進行遷移推廣;對不確定性事物的承受力;對歧義的容忍。

證明本節(jié)課完成了既定教學目標的主要證據(jù)在于如下幾點：一是問題的提出利用情境進行導入;二是學生已掌握如何運用方向數(shù)學知識去表達與找到物體位置;三是學生能夠繪制出簡單示意圖;四是能對突發(fā)狀況進行修改;五是能總結(jié)出最佳路徑;六是能夠利用方向知識解決實際生活問題。

該節(jié)課所使用的教學策略主要為角色扮演法與游戲教學法，重點體現(xiàn)了學生的主體地位，開展了小組合作學習活動。同時在學習中學生對事件突發(fā)情況予以創(chuàng)新，設計出了其他線路對問題有效解決。如此看來，對于小學數(shù)學教師而言，在教學活動中培養(yǎng)小學生的計算思維并非極度困難的事情，應當結(jié)合小學數(shù)學教學目標及學生學習實情，并不需要對教學方法有過多的設計，便可實現(xiàn)對學生計算思維的培養(yǎng)。

綜上所述，由CSTA與ISTE共同開發(fā)的K-12計算思維教育操作定義，同時根據(jù)此設計出了相應的教學案例，為不同學科教師的教學提供了明確指導。盡管國內(nèi)外的教學內(nèi)容與目標并不相同，但是通過案例的分析，我們可以結(jié)合學生的具體學情對計算思維進行借鑒，在小學數(shù)學教學中去培養(yǎng)學生的計算思維。