小學(xué)信息技術(shù)編程教學(xué)中計(jì)算思維的培養(yǎng)

許明 鐘曉丹

摘要：隨著現(xiàn)代信息化社會(huì)的不斷發(fā)展，信息素養(yǎng)已經(jīng)逐漸地成為學(xué)生必不可少的基本素養(yǎng)之一。而信息素養(yǎng)的核心就是學(xué)生的計(jì)算思維。小學(xué)階段是學(xué)生信息技術(shù)能力的啟蒙階段，在這一階段培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維是小學(xué)信息技術(shù)編程教學(xué)的重中之重。本文結(jié)合筆者的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)小學(xué)信息技術(shù)編程教學(xué)中培養(yǎng)計(jì)算思維的策略做出了一些探究。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)? 編程教學(xué)? 計(jì)算思維

喬布斯曾經(jīng)說過，編程可以幫助你拓展自身的思維寬度，養(yǎng)成正確的思維方式，并且在編程過程中鍛煉自身的思維，這一思維適用于所有領(lǐng)域。喬布斯所說的思維正是指計(jì)算思維，而編程就是計(jì)算思維的重要體現(xiàn)。在小學(xué)階段，教師應(yīng)當(dāng)關(guān)注學(xué)生的計(jì)算思維發(fā)展，這樣不僅僅可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性化、差異化的成長(zhǎng)，更是能夠通過編程的學(xué)習(xí)鍛煉學(xué)生的邏輯能力、創(chuàng)新能力，構(gòu)建學(xué)生科學(xué)的思維模式。

一、小學(xué)信息技術(shù)編程教學(xué)的特點(diǎn)

（一）多層分段推進(jìn)

對(duì)剛?cè)雽W(xué)的學(xué)生而言，編程語(yǔ)言是一種全新的語(yǔ)言，也是一種全新的思維方式，在小學(xué)階段的教學(xué)中，應(yīng)分層次多階段利用不同軟件進(jìn)行循序漸進(jìn)式培養(yǎng)，一二年級(jí)學(xué)生對(duì)文字認(rèn)識(shí)不多，對(duì)語(yǔ)言的理解也不夠透徹，但對(duì)圖形符號(hào)和一些簡(jiǎn)單游戲十分感興趣，因此使用無(wú)數(shù)字全符號(hào)Scratchjr或CodeMokey進(jìn)行教學(xué)非常合適，學(xué)生在編程游戲中用計(jì)算思維理解問題。三四年級(jí)學(xué)生的思維變得活躍，對(duì)循環(huán)、判斷、嵌套等程序結(jié)構(gòu)的理解具備了一定基礎(chǔ)，使用Scratch軟件教學(xué)可以讓計(jì)算思維得到進(jìn)一步發(fā)展。五六年級(jí)學(xué)生思維相對(duì)成熟，可以拋開圖形編程軟件，選擇主流為C++或Python，學(xué)生在解決實(shí)際問題過程中計(jì)算思維會(huì)得到更進(jìn)一步的提升。分階段推進(jìn)編程教學(xué)并選擇符合學(xué)生年齡特點(diǎn)和思維水平的軟件，做到階段化、層次化、差異化，是編程教學(xué)的基礎(chǔ)。

（二）注重問題分解

計(jì)算思維的英文為Computational Thinking，從英文翻譯可以看出它是由Computal這個(gè)單詞衍生而來，計(jì)算機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)就是計(jì)算快、搜索快，所以計(jì)算思維與平常實(shí)際生活中的解題思維不同，更注重搜索和計(jì)算。在日常教學(xué)中要學(xué)生比較兩種思維方式的不同，引導(dǎo)學(xué)生像計(jì)算機(jī)那樣去思考問題。日常生活中當(dāng)學(xué)生們周末外出郊游時(shí)，就需要把當(dāng)天需要的零食、紙巾放進(jìn)書包，放得太多了忘記哪些已經(jīng)放了，哪些沒有放，該怎么辦呢？這時(shí)就有不同的思維方式來幫助我們解決問題了。有些人會(huì)回憶剛剛好像水沒有放，就在包里找水，結(jié)果發(fā)現(xiàn)水帶了，就又回憶是不是紙巾沒有帶，如此往復(fù)。但計(jì)算思維方式思考的方式是事先擬定清單，按照清單上的物品，一個(gè)一個(gè)到書包里找，找到一個(gè)記錄一下，直至找完清單上的所有物品。編程教學(xué)中就要引導(dǎo)學(xué)生去適應(yīng)計(jì)算機(jī)的思維方式和運(yùn)算特點(diǎn)，促使學(xué)生的計(jì)算思維有效提高。

（三）提倡一題多解

“一題多解”就是從不同的視角和思路去分析和解決數(shù)學(xué)問題，經(jīng)常訓(xùn)練可以增進(jìn)了解知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)，以利于形成知識(shí)體系。信息技術(shù)編程教學(xué)課中要求學(xué)生運(yùn)用多種方法解決問題，還可以開闊學(xué)生的思路，打破狹隘的單一的思維定式，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，從而培養(yǎng)思維能力尤其是計(jì)算思維能力。在解一道題時(shí)由于解題方向和解題方法的多樣化，我們能夠得到多種方法，有些方法原理簡(jiǎn)單但書寫復(fù)雜，運(yùn)算次數(shù)多占用內(nèi)存大;有些方法思維巧妙，書寫少且計(jì)算步驟不多。這就需要學(xué)生根據(jù)具體情況而定，選擇其中最合理最簡(jiǎn)單的一種解法，這樣教學(xué)有效地培養(yǎng)學(xué)生思考問題的能力，計(jì)算思維的能力，以及解決問題的能力。更重要的是，“一題多解”可以培養(yǎng)學(xué)生思維的發(fā)散性、選擇性和創(chuàng)造性并最終達(dá)到簡(jiǎn)潔最優(yōu)性。

二、小學(xué)信息技術(shù)編程教學(xué)對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的要求

（一）讀懂題意

隨著學(xué)科融合的深入推進(jìn)，閱讀能力早已不是認(rèn)識(shí)漢字、讀通句子那么簡(jiǎn)單了，而學(xué)生在信息技術(shù)語(yǔ)言的解讀上確實(shí)存在著不少問題。究其原因，一方面是自身閱讀能力不夠和跨學(xué)科遷移不暢造成的，另一方面，也是信息技術(shù)編程的題型思維方式確實(shí)有別于傳統(tǒng)思維方式，學(xué)生訓(xùn)練不足所致。要想在信息技術(shù)編程能力上得到發(fā)展，讀懂題意，確認(rèn)題目的問題，是非常關(guān)鍵的一步。

（二）分析數(shù)據(jù)

編程的各方面都涉及數(shù)學(xué)知識(shí)，其中最主要的體現(xiàn)就是數(shù)據(jù)。首先是從問題中給出的眾多條件數(shù)據(jù)提取出關(guān)鍵的信息，然后將其按照語(yǔ)法轉(zhuǎn)化成能夠讓程序編譯運(yùn)行的數(shù)據(jù)，最后還要將結(jié)果中的數(shù)據(jù)進(jìn)行反推并與已知條件比對(duì)。在這個(gè)過程中，擁有合理分析數(shù)據(jù)的能力格外重要。另外，程序的編寫也不是一次就能成功的，需要不斷地調(diào)試和修改，此時(shí)善于根據(jù)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)提示，分析出思維漏洞的能力，就是思維靈活性的另一種表現(xiàn)。

（三）抽象建模

傳統(tǒng)的思維方式在于推算呈現(xiàn)的結(jié)果，推算的過程往往都是抽象的，難以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)地具化練習(xí)，從而使得學(xué)生訓(xùn)練異常困難。編程的重心在于求解過程的呈現(xiàn)。那么使用計(jì)算機(jī)編程求解問題，第一步要做的就是對(duì)給定的抽象問題進(jìn)行具化，依靠邏輯關(guān)系形成一些可求解的編程公式，這些編程公式就是這個(gè)給定問題的數(shù)學(xué)模型。如果缺乏數(shù)學(xué)模型建立的能力，那么計(jì)算思維的訓(xùn)練就缺乏根基和輸出，解決這個(gè)實(shí)際問題的程序自然也就無(wú)法編寫。在信息技術(shù)編程教學(xué)中教師要幫助學(xué)生復(fù)習(xí)他們?cè)跀?shù)學(xué)學(xué)習(xí)中已經(jīng)建立起來的知識(shí)系統(tǒng)，引導(dǎo)學(xué)生將這些知識(shí)進(jìn)行編程建模，并指導(dǎo)他們?cè)谟?jì)算機(jī)編程中正確使用。

（四）舉一反三

實(shí)際問題千變?nèi)f化，出現(xiàn)的形式也五花八門，但問題的解決最終還是要?dú)w結(jié)到一個(gè)基本的計(jì)算機(jī)要執(zhí)行的動(dòng)作上來。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中勤于歸納總結(jié)，熟記適用情景并通過多次運(yùn)用的方式加以鞏固，學(xué)生的計(jì)算思維在一次次總結(jié)和運(yùn)用中才能得到提升，才能在解決實(shí)際問題中發(fā)揮更大的效用。

三、小學(xué)信息技術(shù)編程教學(xué)中計(jì)算思維培養(yǎng)的策略

（一）情境預(yù)設(shè)，浸入式體驗(yàn)

在實(shí)際教學(xué)過程中不難發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)與自身生活情景息息相關(guān)的知識(shí)是十分感興趣的。在編程教學(xué)的過程中，將一些生活情景引入到課堂，不僅可以極大地降低學(xué)生對(duì)于知識(shí)的陌生感，更是能夠讓學(xué)生在熟悉的情境中進(jìn)行編程學(xué)習(xí)，讓學(xué)生有浸入式體驗(yàn)。

例如，在“DIY日歷桌面”這一課堂教學(xué)的過程中，首先筆者就會(huì)利用多媒體向?qū)W生展示日常生活中常見的日歷，讓學(xué)生對(duì)比紙質(zhì)日歷和電腦日歷軟件的優(yōu)缺點(diǎn)，并提出問題：“你在日常生活中看紙質(zhì)日歷還是電腦日歷？電腦日歷是通過什么設(shè)計(jì)出來的？”在學(xué)生討論之后，筆者會(huì)進(jìn)一步的引導(dǎo)學(xué)生：電腦上的日歷軟件僅僅作為日歷展示的軟件嗎？可不可以加入一些天氣的動(dòng)態(tài)提醒、日程的提醒呢？通過這樣的形式啟發(fā)學(xué)生的思維，讓學(xué)生能夠更加主動(dòng)地去制作一款屬于自己的電腦日歷軟件，真正將生活情景與課堂教學(xué)融合。

（二）編程探究，發(fā)現(xiàn)式引導(dǎo)

學(xué)生對(duì)編程知識(shí)的認(rèn)知是由淺入深的，因此教師在進(jìn)行教學(xué)的過程中應(yīng)當(dāng)通過不同難度的編程探究活動(dòng)的設(shè)置來讓學(xué)生體驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問題、探究問題、解決問題的思維過程。例如，在“DIY日歷桌面”的教學(xué)過程中，首先確定本節(jié)課的核心教學(xué)目標(biāo)：引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)地進(jìn)行桌面日歷程序的編寫，然后確定這一總目標(biāo)下的子目標(biāo)：學(xué)生會(huì)喜歡什么樣的編程形式？在編程過程中需要應(yīng)用什么樣的圖片要素？天氣元素如何加入到日歷中？天氣數(shù)據(jù)怎么獲取？目的是將總目標(biāo)進(jìn)行拆分，使問題的難度下降。這樣不僅符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，更讓學(xué)生通過發(fā)現(xiàn)式的編程學(xué)習(xí)，培養(yǎng)自身的思維能力。

（三）分析總結(jié)，評(píng)論式分析

分享交流是學(xué)生提升自身思維能力的重要途徑之一，在以往教學(xué)時(shí)教師往往會(huì)忽略這一環(huán)節(jié)。筆者在進(jìn)行教學(xué)的過程中，會(huì)引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)地分享自己的編程作品，并且對(duì)他人的編程作品進(jìn)行理性的分析評(píng)價(jià)。評(píng)論式分析能夠讓學(xué)生了解自身思維的薄弱點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)，從而幫助學(xué)生的思維快速成長(zhǎng)。例如，在學(xué)生完成作品設(shè)計(jì)后，筆者會(huì)讓學(xué)生利用分享功能將自己的編程作品進(jìn)行分享，并且互相討論編程過程中遇到的難題，筆者會(huì)針對(duì)較難的問題進(jìn)行解答。

編程正是鍛煉學(xué)生思維能力的過程，教師應(yīng)當(dāng)通過多種教學(xué)方式相結(jié)合的形式，在讓學(xué)生獲取成就感的同時(shí)體會(huì)到編程的魅力，發(fā)展學(xué)生的邏輯能力及計(jì)算思維。

參考文獻(xiàn)：

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[2]陳茂顯.基于計(jì)算思維培養(yǎng)的小學(xué)Scratch編程教學(xué)[J].探索與實(shí)踐，2017（10）：53.