計(jì)算思維的培養(yǎng)策略：生活邏輯走向?qū)W科邏輯

鞠敏 江蘇省南通市北城小學(xué)

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》強(qiáng)調(diào)以真實(shí)問題或項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷原理運(yùn)用過程、計(jì)算思維過程和數(shù)字化工具應(yīng)用過程，建構(gòu)知識(shí)，提升學(xué)生解決問題的能力。因此，教師要從學(xué)生的日常生活經(jīng)驗(yàn)切入，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)生活中熟悉的事件進(jìn)行分析、抽象、建模，從而建立起認(rèn)知關(guān)聯(lián)，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

筆者提出，通過“透視前概念，挖掘教學(xué)生長點(diǎn)——關(guān)注情境體驗(yàn)，把握生活邏輯——聚焦關(guān)鍵特征，走向?qū)W科邏輯——關(guān)聯(lián)關(guān)鍵特征，明晰學(xué)科邏輯”這一系列過程，能夠培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

● 透視前概念，挖掘教學(xué)生長點(diǎn)

熊璋教授在解讀信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)時(shí)強(qiáng)調(diào)，課堂的教學(xué)情境要與學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)接軌，然而在教學(xué)實(shí)踐中，教師常常忽略了學(xué)生帶入課堂的這種經(jīng)驗(yàn)，或者將對(duì)它的理解片面化。

例如，在講解五年級(jí)《穿越迷宮》一課時(shí)，當(dāng)教師展示游戲界面時(shí)，班級(jí)大部分學(xué)生都脫口而出——迷宮。毫無疑問，學(xué)生對(duì)這個(gè)游戲是有一定的理解的。在以往的教學(xué)實(shí)踐中，當(dāng)學(xué)生說出迷宮后，很多教師會(huì)順勢指明本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容——穿越迷宮。然而，這種處理方式，浪費(fèi)了潛在的資源，即學(xué)生帶入課堂中的前概念，也就是學(xué)生在日常生活中按照自己的習(xí)慣、經(jīng)驗(yàn)、思維方式獲得的一些經(jīng)驗(yàn)。因此，在課堂中，教師要挖掘?qū)W生的已有經(jīng)驗(yàn)，如僅僅在“迷宮”這一詞語中，就隱含了學(xué)生對(duì)迷宮的認(rèn)識(shí)和理解，何謂迷宮，學(xué)生必然存在著一定的理解。課堂的出發(fā)點(diǎn)在哪里，需要教師去深思。例如，教師可以嘗試以下的教學(xué)片段。

師：你覺得什么是迷宮呢？

生：道路很復(fù)雜，會(huì)有一些障礙；可能會(huì)走錯(cuò)了，走到死胡同里；要走正確的路，才能順利通關(guān)，走到終點(diǎn)。

師：那在我們這個(gè)作品里，什么叫走錯(cuò)了？

生：碰到黑墻。

在上面的案例中，教師可以從學(xué)生的回答中提取出關(guān)鍵詞：起點(diǎn)、路障、終點(diǎn)。而在路障中，又可以根據(jù)學(xué)生對(duì)“走錯(cuò)了”三個(gè)字的理解，聚焦到“碰到黑墻”。那么，碰到黑墻后的處理方式，則需要學(xué)生在具體的試玩游戲中感受體驗(yàn)。

● 關(guān)注情境體驗(yàn)，把握生活邏輯

計(jì)算思維包括了抽象、分解、建模、算法設(shè)計(jì)等思維活動(dòng)。從物理世界跨入到計(jì)算機(jī)世界的第一步是抽象，即通過抽象建立合理的抽象模型。但在實(shí)際操作中，抽象的工作已經(jīng)由教師完成，學(xué)生在課堂上直接看到了學(xué)科邏輯。而學(xué)生在生活中是如何思維的？他們?cè)谇榫持畜w驗(yàn)到了什么？對(duì)這些問題教師常常會(huì)忽略，從而導(dǎo)致學(xué)生的生活邏輯在課堂中缺失。因此，教師有必要在課堂中讓學(xué)生在情境中經(jīng)歷、體驗(yàn)，避免整個(gè)都是抽象分析。例如，下面的片段是在學(xué)生試玩穿越迷宮游戲后進(jìn)行的。

師：在玩游戲的時(shí)候，你們發(fā)現(xiàn)了什么？

生：角色碰到障礙就會(huì)回到起點(diǎn)。

師：這里的障礙就是？

生：那個(gè)黑色的墻。

師：（相機(jī)板書：碰到黑色的墻回到起點(diǎn)）除此之外，你們還觀察到了什么？

生：角色在到達(dá)終點(diǎn)后，會(huì)歡呼“我成功了”。

師：這里的終點(diǎn)是哪里？

生：箭頭。

師：所以這句話我們還可以怎樣說？

生：角色碰到箭頭，就說“我成功了”。

師：（相機(jī)板書：碰到箭頭說我成功了）角色如果在起點(diǎn)不動(dòng)，能碰到障礙嗎？或者是能到達(dá)終點(diǎn)嗎？

生：角色碰到了鼠標(biāo)，就會(huì)跟隨鼠標(biāo)移動(dòng)。

（教師相機(jī)板書：碰到鼠標(biāo)跟隨鼠標(biāo)移動(dòng)）

在以上教學(xué)片段中，學(xué)生在游戲體驗(yàn)中逐步總結(jié)出游戲規(guī)則，同時(shí)也是對(duì)迷宮前概念理解（起點(diǎn)—路障—終點(diǎn)）的進(jìn)一步展開。從教學(xué)片段中可以看出，箭頭的意義需要在具體的背景中才能凸顯出來，在本節(jié)課中箭頭就是指代的終點(diǎn)。

● 聚焦關(guān)鍵特征，走向?qū)W科邏輯

在日常生活中，圍繞一個(gè)事物，往往可以從事物不同的方面切入分析，或圍繞事物的不同屬性展開交流討論。因此，引導(dǎo)學(xué)生從生活世界過渡到計(jì)算機(jī)世界的關(guān)鍵步驟在于，將學(xué)生的目光引到待抽象的關(guān)鍵特征上去，忽略其他無關(guān)要素。例如，教師可以嘗試如下的教學(xué)片段。

師：我們班上有不少小朋友學(xué)習(xí)過舞蹈，如民族舞、街舞等，哪位同學(xué)愿意來為大家現(xiàn)場表演一段舞蹈呢？

學(xué)生表演街舞。

師：感謝xx同學(xué)為我們帶來的精彩的街舞表演。其他同學(xué)想跟著他一起來學(xué)一學(xué)嗎？這段舞蹈的起手式是怎樣的？

學(xué)生身體擺出第一個(gè)動(dòng)作，教師順勢在黑板中畫出第一個(gè)動(dòng)作的簡筆畫，其他舞蹈動(dòng)作的簡筆畫由學(xué)生完成。

在這個(gè)教學(xué)片段中，由學(xué)生的個(gè)人舞蹈表演切入，然后引導(dǎo)學(xué)生對(duì)此段舞蹈進(jìn)行分析。通過對(duì)街舞起手式的分析，自然地將學(xué)生的目光轉(zhuǎn)向分析街舞的動(dòng)作，并讓學(xué)生用簡筆畫的形式將其繪制出來。

● 關(guān)聯(lián)關(guān)鍵特征，明晰學(xué)科邏輯

計(jì)算思維需要經(jīng)歷抽象、分解、建模、算法設(shè)計(jì)等思維活動(dòng)，需要構(gòu)造研究對(duì)象各要素間的組合關(guān)系與框架，最終指向的是計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)化解決。因此，在教學(xué)中，教師要關(guān)聯(lián)從意義世界中所抽象出來的關(guān)鍵特征，并圍繞這些關(guān)鍵特征進(jìn)行建模、算法設(shè)計(jì)。

例如，在一節(jié)線路規(guī)劃課上，教師引導(dǎo)學(xué)生在若干個(gè)節(jié)點(diǎn)之間尋找最優(yōu)路徑，即從A節(jié)點(diǎn)出發(fā)到達(dá)E節(jié)點(diǎn)，其中可能經(jīng)過B、C、D節(jié)點(diǎn)，從中找出一條最短路徑。筆者認(rèn)為，通過節(jié)點(diǎn)之間距離或權(quán)重的數(shù)值計(jì)算，找出最短路徑是哪一條并不重要，而是要嘗試引導(dǎo)學(xué)生能夠用語言描述出尋找的過程，如每一次從當(dāng)前節(jié)點(diǎn)出發(fā)，下一個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)是和當(dāng)前節(jié)點(diǎn)距離最短的（貪心算法）。僅僅通過比較各路徑的長度值來確定最優(yōu)路徑，這屬于數(shù)學(xué)課，而非信息科技課；而描述出確定最優(yōu)路徑的過程、步驟，才是學(xué)生進(jìn)行算法設(shè)計(jì)的過程，才是學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的過程。