基于計算思維培養的小學編程教學策略探究

艾青

信息技術課是培養學生計算思維的重要載體，雖然我國的程序設計教學已經開始在中小學教育階段得到了越來越廣泛的推進，但由于教學經驗的缺乏仍然存在著一些問題。為了有效提升思維培養的教學效益，本文就圍繞著小學編程的相關教學策略做出探究。

一、當下小學信息技術課編程教學中的幾個問題

1.教材體系形式化

由于計算機技術本身誕生于西方并且在西方取得了巨大的發展成效，因此在編程教學中所引進的教材都是外文翻譯的教材。對于學生而言，這些教材本身由于跟中國思維的差異化以及語言表述上的專業化往往會造成一定的理解障礙。教材知識選擇過于形式化，完全脫離了學生目前的認知水平與生活情境，導致學生無法對這種枯燥復雜的教學內容產生學習熱情。

2.教學模式過于傳統

在當下的小學教育階段，部分教師仍然受到傳統的教育思想的局限，將自己作為課堂教學的主體，只顧單方面地向學生進行知識的傳授。在大部分信息技術教學課程中，教師所運用的依然是講解式的教學方法，而學生只能被動地接收知識。課堂的所有環節都由教師來進行推動，學生喪失了自主思考與動手實踐的空間，最終導致在長時間內學生的學習能力都無法得以有效提升。

3.文本的專業化編程環境，阻滯了學習的進程

所有的編程語言都是基于文本和符號的編程方式，學生需要自己輸入指令。而在這過程中往往會出現各種不同的語法錯誤，學生在這種編程環境中就無法進行有效的學習，其計算思維自然也無法得到有效培養。

二、基于計算思維培養的小學信息技術課編程教學的策略

1.設置編程，建立模型

在編程教學中，首先需要進行的步驟就是對于編程問題的設置。教師需要引導學生明晰自己的問題設計需求，進而將抽象情境中所展現出的問題結構分離出來，形成基本的問題邏輯。教師可以創設一些生動具象的教學情境來吸引學生的關注，幫助學生進行問題的設置。

例如，教師可以設置一個貓吃魚的情境，魚在水缸里，貓需要跳上桌子把爪子伸進魚缸里抓魚。如果要想順利地吃到魚，貓就需要通過一些障礙。第一個障礙物是桌子，第二個障礙物是魚缸。教師可以提出問題來讓學生進行思考：小貓需要做什么動作才能吃到魚？學生就會回答：跳躍以及抓取。教師需要讓學生在模擬情境中把握角色間的聯系以及相應的動作事件。從而形成清晰的問題邏輯。

2.提煉算法，自主實踐

計算思維中算法是指解決問題的步驟，它是一系列指令的組合。[2]也就是說，在經過正確的算法流程之后，問題就能夠得到有效解決。

而有效形成合理的算法流程需要經過兩個步驟：

第一個步驟，是草擬算法流程圖。為了有效幫助學生從之前的思維架構中提煉出算法，教師需要引導學生畫出相應的流程結構圖，以更為直觀地理清思路。這種方式也能夠幫助學生快速找到所需要的腳本。例如在“大魚吃小魚”的程序設計中，學生就可以通過預先擬定算法流程框架的方式來幫助自己梳理思路，進而明確自己所需要運用到的腳本模塊進行游戲程序的搭建。

第二個步驟是，讓學生自主搭建腳本積木。在學生已經明確自己的需求與問題處理目標之后，接下來所需要的就是給予學生充足的時間來引導他們進行互相協作或者獨立實踐。每個人的思維模式不同，提煉出的算法也會不盡相同，學生可以在與彼此之間的交流中產生思維的碰撞與拓展，進而不斷強化自身的計算思維。

3.運行調試，修正糾錯

計算思維是通過冗余、賭錯、糾錯的方式，在最壞的情況下進行預防、保護和恢復的一種思維。對于程序的設計而言，搭建出可以推進的程序腳本只是程序運行過程中的其中一個步驟，而不是程序設計工作的結束。當一個新興的程序被設計出來，學生所需要進行的下一步就是反復的調試糾錯，來驗證程序運作的最終效果，以及針對其中所產生的問題來進行策略方案的調整。在運行效果無法達到學生預期時，教師就需要引導學生進行算法的調試。

運行調試是學生的編程學習中一個尤為關鍵的步驟，也參與著學生的全部學習過程。學生需要在進行程序調試的過程中把控全局，并且預判當不同的腳本或者程序語句出現偏差時可能會造成的結果。學生需要對實際運行中程序作品所出現的所有問題進行集中的整理與歸納，并與應達到的最終效果進行一個系統的比對。如果實驗偏差較大，那么學生就需要重新選擇腳本模塊或者調整某些執行語句來進行修正，在反復的改善中不斷接近應達成的成果，并最終完成程序的運行。在這種反復的糾錯過程中，學生的基礎知識技能得到了鞏固，計算思維能力也得以有效提升。

而運行調試本身是一個較為枯燥單調的過程，如果單純依靠學生個人的力量或許會耗費大量的時間與精力。并且程序運行中所產生的問題往往是多方面的，學生根本無法在限定的教學時間內完成應有的學習實踐任務。因此，信息技術教師需要思考如何提升課程教學的效益。合作學習就是一種非常基礎且有效的方式。教師應當鼓勵學生自主構建起一定數目的學習小組，并充分發揮出集體的力量來共同解決同一個程序設計問題。小組成員之間可以通過互相的協商與探討來集體規劃出一個游戲程序的基礎框架，然后分工合作進行程序的設計、腳本的選擇以及最終的調試修正。小組成員的共同協作能夠節省出大量的程序調試時間，教師需要引導學生對程序運行中所產生的不同問題進行系統地總結與歸納，并制定出相應的處理方案。而成員之間的互相探討又能夠不斷拓展學生的思維領域，從而鍛煉學生的計算思維。

4.總結歸納，形成思維

課程學習能夠幫助學生掌握編程設計的基礎理論知識，而課堂實踐能夠訓練學生的實操技能。但編程教學效益的真正提升離不開對整個課堂學習過程的總結與歸納。教師需要有意識地觀察學生在課堂時間內各個環節的具體表現，并且根據學生的學習反饋情況判斷學生是否真正完成了知識的內化，并形成了計算思維，再實時進行教學策略的調整與完善。

對于課程結束之后的總結歸納，教師可以分為兩個步驟來進行。第一步是鼓勵學生進行自主總結，舉一反三。在這一教學環節中，教師需要引導學生通過對相似問題的類比來發現問題的共性，進而總結出適用于某一類問題的處理策略。第二個步驟就是鼓勵學生在課堂上展示自己的作品。對于編程教學而言，學生們的作品展示是必不可少的。在作品展示環節，學生們能夠獲得語言表達、人際溝通的經驗。而這一環節也給學生提供了讓他們進行互相學習以及借鑒的機會。學生們能夠在展示過程中認知到自己的不足，明晰自己今后的改善方向，并不斷鞏固編程學習中的相關知識，完善自身的計算思維。

結語

總而言之，學生計算思維能力的培養是一個長期性的過程，教師需要基于計算思維能力的培養方向來開展教學活動，并在實踐教學中不斷探索出更科學高效的教學模式，嘗試從更加新穎的教學角度來完成教學目標，不斷提升學生的計算思維能力與素養。

參考文獻：

[1]陳茂賢，何國星.基于計算思維培養的小學Scratch編程教學[J].教育信息技術，2017（10）：53-57.

[2]陳碧華.基于STEM教育理念的小學Scratch編程教學初探[J].科教文匯（下旬刊），2018（06）：113-114.