思維力：計算思維應用于小學信息技術教學的培養核心

韓杰

摘 要：2006年，周以真教授提出“計算思維”這一概念之后，引起了國際計算機界的廣為關注，同時也成為教育界迫切需要研究的重要課題。本文將結合課堂案例，從計算思維的核心培養內容——思維力的培養方向進行論述，對計算思維的實踐性研究進行相關剖析。

關鍵詞：計算思維; 小學信息技術教學

中圖分類號：G623.58 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1006-3315（2019）01-069-001

小學階段可以說是整個教育過程中的“根基”，如果能讓學生在此階段形成較科學、積極的思維習慣，這會讓他們終身受益。

一、追本溯源：什么是“計算思維”

目前學者都贊同美國卡內基·梅隆大學（CMU）計算機科學系主任2006年在美國計算機權威刊物《Communications of the ACM》上提出的計算思維。周以真教授在2013年《計算思維改變信息技術課程》（《中國信息技術教育》2013年第6期）中再次明確指出計算思維的概念與內涵：“計算思維就是像一個計算科學家一樣的思維。在計算思維學習過程中，一個人學習的是計算機科學的概念。我使用‘計算思維而不是‘計算機編程，那是因為更多的是計算機科學而不是計算機編程，”“計算思維是思維過程參與制定問題，并給出它的解決方案，在一臺電腦上以人或機器的方式就可有效地開展。在計算思維學習過程中，一個人學習的是計算機科學的概念。”

在此之間，一些學者又對此概念進行了補充，使其內涵更具體。王旭卿在2014年《從計算思維到計算參與：美國中小學程序設計教學的社會化轉向與啟示》（《中國電化教育》2014年第3期）中引用：“國際教育技術協會聯合計算機科學教師協會在2011年時提出計算思維的操作性定義，即計算思維是一個問題解決的過程，該過程包括制定問題、分析數據、抽象、設計算法、選擇最優方案、推廣六大要素。”縱觀大量文獻，筆者發現很多學者都是把“計算思維”與“計算機科學”相掛鉤。但是，筆者在翻閱周教授的兩次文獻中發現，周教授其實想普及的是一種思維的能力，形成這種思維技能后，可以更簡單、高效地去解決遇到的問題——不僅僅是計算機學科中遇到的問題，可以是各種學科的，也可以是生活中的問題。那么這種思維是怎樣的呢？就是像“計算機科學家那樣思考問題”，例如運用“并行”、“排序”、“遞歸”等思路去解決生活中的問題，應是一種解決問題的能力。

二、且行且思：思維力的培養是關鍵

思維力是什么？它包括理解力、分析力、綜合力、抽象力等多種能力，是整個智慧的核心，是一切智力活動的支配力量。

小學信息技術教學中，有一個很重要的板塊——程序編寫。先有Logo語言，后有機器人，再有SCRATCH。Logo語言是一種較接近自然語言的高級語言，只要能記住幾條簡單命令，就能畫出圖形。這種語言，小學生初學的時候，都覺得挺簡單，但卻普遍有一種越學越難的感覺，尤其是出現了轉彎之后。筆者在發現了這一教學難點后，想了一些方法去解決。

在教學中，教師一開始利用學生自身為“道具”，跟隨海龜的步伐一起前進，這個方法在畫三角形時還能解決問題，因為當時海龜的運動軌跡比較簡單。但是越往后，線條越多，軌跡越復雜，學生靠“扭扭身子”解決不了問題了。究其原因，是和這個年段的孩子空間立體思維匱乏有關。為了能讓他們有更直觀的感受，教師把“道具”換成了他們能看得見摸得著的筆，在眼睛的觀察下，思考就會容易得多。用筆作道具，把學生熟悉的物品當成“海龜”的效果就不一樣了，筆尖在空中劃過一道弧線時，是那樣清晰地展示了海龜的運動軌跡，向右轉頭或是向左轉頭，即使頭沖下轉彎時也一樣，一目了然。那么在下一次復雜模型構造的學習中，學生便能夠舉一反三，鍛煉自己的類推能力，進而快速解決問題了。

三、路阻且長：思維力培養的“落腳點”

“在美國，中小學開始采用一種‘教學軟件設計的編程教學方式，即要求學生把學術內容應用到設計有意義的真實的應用程序中去。把學生視為教學軟件的設計者”，“麻省理工學院媒體實驗室終身幼兒園研究小組在多年研究互動媒體設計者活動的基礎上認為，計算思維應包含三個維度：計算概念，計算實踐和計算觀念。”①這就很好地體現了計算思維的實踐應用的價值，是非常值得借鑒的。

在機器人板塊的教學中，當學完藍牙通訊后，學生了解到此項技術具有“無線、便捷”等優點。教師繼而鼓勵學生進行思考：“我們可以利用這項技術解決生活中的哪些問題？”學生提出了各種各樣的想法。繼而在老師的引導下，大伙兒一起利用藍牙技術制作了一個車庫的感應門。從設計、搭建到編程，再到調試，學生把自己的設計與生活緊密相聯系。這便體現了“一個問題解決的過程，該過程包括制定問題、分析數據、抽象、設計算法、選擇最優方案、推廣六大要素”。②

其實，課堂是無數的“問題”積累起來的，這些問題有的來自于教師的提問，有的來自于學生的思考或是他們的日常生活。作為教師，主要責任便是“解惑”。

參考文獻：

[1]Wing J M.Computational Thinking[J]Communication of the ACM，2006，49（3）：33-35

[2]戰強，閆彩霞，蔡堯.機器人教學改革的探索與實踐[J]現代教育技術，2010（3）：144-146

[3]王小根等.基于“任務驅動”的小學機器人教育校本課程開發[J]電化教育研究，2010（6）：100-106

[4]牟琴，譚良.計算思維的研究及其進展[J]計算機科學，2011，38（3）：10-15

[5]李廉.計算思維——概念與挑戰[J]中國大學教學，2012（1）：7-12

[6]馮博琴.對于計算思維能力培養“落地”問題的探討[J]中國大學教學，2012年（9）：6-9

[7]王旭卿.從計算思維到計算參與：美國中小學業程序設計教學的社會化轉向與啟示[J]中國電化教育，2014（3）：97-100

[8]王旭卿.面向三維目標的國外中小學計算思維培養與評價研究[J]電化教育研究，2014（7）：48-53

[9]鐘析昌，張祿.我國中小學機器人教育的現狀調查與分析[J]中國電化教育，2015（7）：101-106

①《從計算思維到計算參與：美國中小學程序設計教學的社會化轉向與啟示》，《中國電化教育》，2014年第3期

②轉引自《從計算思維到計算參與：美國中小學程序設計教學的社會化轉向與啟示》，《中國電化教育》，2014年第3期