計算思維在小學(xué)編程創(chuàng)想中的滲透

黃正芳

【摘要】計算思維是信息技術(shù)課程的核心內(nèi)容之一。通過在信息技術(shù)編程課中培養(yǎng)計算思維，學(xué)生可以把事物特征、結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)利用信息技術(shù)的手段呈現(xiàn)出來。我們可以利用計算思維，對各類資源進(jìn)行分析和總結(jié)，從而形成合理的解決問題的方案，并且可以套用到與之類似的問題中去。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)的興起，計算思維的培養(yǎng)在各地如雨后春筍般流行起來。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)編程 計算思維 思維導(dǎo)圖

一、對計算思維的認(rèn)知與理解

研究人員通過多角度對計算思維進(jìn)行闡述，比如，圍繞“什么是計算思維”“怎么樣發(fā)展計算思維”等問題進(jìn)行深入研究。對于計算思維的培養(yǎng)，教師應(yīng)把重點(diǎn)放在培養(yǎng)學(xué)生的想象能力和科學(xué)文化知識上，并注重操作與實(shí)踐。對部分比較難理解的概念，我們可以通過計算思維把概念具體化。雖然有些實(shí)踐活動用于思維過程的操作定義，但知識學(xué)習(xí)的焦點(diǎn)集中在計算科學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)上。而思維培養(yǎng)的觀點(diǎn)則集中在計算思維上，專注于解決問題，如抽象、表達(dá)等。計算思維訓(xùn)練的核心工作實(shí)際上是思維能力的建立和培養(yǎng)。如何有效地發(fā)展計算思維能力，觀察和量化計算思維能力的發(fā)展成果，是未來教育中的現(xiàn)實(shí)問題。

二、計算思維在小學(xué)編程教學(xué)中的應(yīng)用

編程是指以代碼的形式實(shí)現(xiàn)解決問題的方式，計算機(jī)代碼通過自定義的邏輯形成一種編程語言，幫助人們理解和運(yùn)用。通過程序的理解，我們可以更好地幫助學(xué)生發(fā)展計算思維，同時考慮到小學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，一般小學(xué)階段采用可視化模塊的軟件實(shí)現(xiàn)程序的編輯。通過對計算思維的教學(xué)實(shí)踐與研究，筆者總結(jié)出以下經(jīng)驗(yàn)：

1.創(chuàng)設(shè)情境，將抽象變具體

教學(xué)要關(guān)注學(xué)習(xí)與生活的聯(lián)系。生活是一個學(xué)習(xí)的大教室，對于教師來說，它包含了豐富而鮮活的課程資源。如果教學(xué)遠(yuǎn)離生活，則意味著學(xué)生將失去學(xué)習(xí)的另一半。陶行知先生說：“與生活分離的教育是鳥籠的教育。”學(xué)生喜歡生動活潑的生活世界，因?yàn)樵谶@個世界上，學(xué)生可以體驗(yàn)生活的意義和樂趣，并學(xué)習(xí)很多課堂上無法學(xué)到的知識。體驗(yàn)整個世界，學(xué)生將充滿激情地生活并一天天成長。

生活背景和生活經(jīng)歷不僅是學(xué)生學(xué)習(xí)的起點(diǎn)，而且也是教師寶貴的教學(xué)資源。傳統(tǒng)教學(xué)過分強(qiáng)調(diào)預(yù)設(shè)和封閉性，使課堂教學(xué)機(jī)械化、程序化，缺乏生氣和樂趣，不能激發(fā)學(xué)生的挑戰(zhàn)性和好奇心，導(dǎo)致師生的智慧在課堂上都沒有得到充分發(fā)揮。

我們提倡設(shè)計真實(shí)、復(fù)雜、具有挑戰(zhàn)性和開放性的教學(xué)情境和問題情境，誘導(dǎo)和驅(qū)動學(xué)習(xí)者的探索、思考和解決問題的活動，創(chuàng)造“回歸生活”和“接近生活”的教學(xué)。課堂教學(xué)要從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)有知識出發(fā)，創(chuàng)造一種生動有趣的教學(xué)環(huán)境，指導(dǎo)學(xué)生觀察、操作、猜測、推理、交流等活動，使學(xué)生可以通過活動進(jìn)行學(xué)習(xí)，掌握基本知識和技能，學(xué)會觀察和思考，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)欲望。

例如，在教授Scratch“打地鼠”比賽的過程中，盡管提供了示例程序，但對于地鼠是如何“隨機(jī)”出現(xiàn)的虛擬場景，學(xué)生仍然很難理解。即使他們能感受到游戲的生動性，但虛擬場景及其程序仍然“抽象”。為了將這種“抽象”轉(zhuǎn)換為“具體”的個人經(jīng)驗(yàn)，筆者在課堂上把學(xué)生當(dāng)作“地鼠”，模擬了一個小型的打地鼠游戲。

2.設(shè)計思維導(dǎo)圖

科技是人類智慧的結(jié)晶，因此大腦的開發(fā)顯得尤其重要。大腦的發(fā)展離不開思維的培養(yǎng)，根據(jù)人類大腦的特點(diǎn)，思維導(dǎo)圖采用發(fā)散的思維方式來替代以往的線性思維，使問題的可能性變得更加多樣化，從而增加創(chuàng)新的可能性。同時，思維導(dǎo)圖激發(fā)了人類右腦的開發(fā)，促進(jìn)了人類智慧的發(fā)展。

思維導(dǎo)圖是用單詞“描繪”你的思想，因?yàn)樗菀子涀　＠媚愕南胂罅Σ粩嗤晟颇愕乃季S導(dǎo)圖，在每個關(guān)鍵詞旁邊，繪制代表它的圖形并進(jìn)行解釋。對于每個關(guān)鍵字，每個人都會想到更多的單詞。例如，當(dāng)我們談?wù)摗绑w育”一詞時，我們會想到足球、籃球、乒乓球等。根據(jù)我們聯(lián)想到的又會聯(lián)想到與它相關(guān)的信息。比如“籃球”，我們會聯(lián)想到姚明、易建聯(lián)等球星，從一個詞發(fā)散出更多的“連線”，數(shù)量可以無數(shù)個，不受限制地發(fā)散下去，從而將思維的發(fā)散進(jìn)行到底。

3.問題分解，逐條解決

問題分解是將整個問題分解為多個部分，或者分解事物的各個特征的思考過程。我們學(xué)習(xí)的各類知識被分解為一個個單元，一部分一部分地進(jìn)行學(xué)習(xí)。一個復(fù)雜的大問題分為若干部分，然后對各個部分逐個解析，整個問題通常能得到解決。我們在學(xué)習(xí)過程中經(jīng)常會遇到很多問題，遇到問題時，不應(yīng)該急于尋求成功，也不應(yīng)退縮，我們可以將問題分解為一系列小問題，區(qū)分哪些是主要問題，哪些是本質(zhì)問題，哪些是次要和非本質(zhì)問題，然后按順序?qū)@些問題進(jìn)行排序并加以解決。

例如，我們在Scratch的機(jī)器人跳舞編程中，可以把機(jī)器人的動作分解為手部和腳部兩個部分，分別對兩個部分進(jìn)行編程設(shè)計，這樣編程不僅變得簡單，而且步驟也更加清晰易懂。

4.合作學(xué)習(xí)，共同探究

程序調(diào)試糾錯是一個相對無聊的過程，需要耐心。在教授編程課時我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在調(diào)試程序上會花特別多的時間，從而影響學(xué)習(xí)的效率。因此，我們可以采用小組合作的方式，凝聚所有人的智慧，找到問題的最佳解決辦法，使課堂效率得到提高。

合作學(xué)習(xí)有多種形式，在長度和復(fù)雜性方面都非常靈活。不同的任務(wù)要求學(xué)生使用不同的能力，而協(xié)作學(xué)習(xí)的不同任務(wù)可以在合作組中找到自己的位置，針對不同的學(xué)生，應(yīng)該選擇相應(yīng)難度的合作學(xué)習(xí)任務(wù)。只有當(dāng)任務(wù)對學(xué)生具有挑戰(zhàn)性時，才能最大限度地激勵學(xué)生參加合作活動。如果學(xué)習(xí)任務(wù)太簡單并且學(xué)習(xí)過程很順利，那么當(dāng)學(xué)生獨(dú)自完成任務(wù)時，他們會感到無趣，更不用說讓他們彼此合作了。但是，如果任務(wù)太艱巨，他們又會因?yàn)榉磸?fù)的挫折而失去自信心，因此設(shè)計的任務(wù)需要把握好難易度。

5.歸納總結(jié)

通過學(xué)習(xí)和實(shí)踐，學(xué)生掌握了知識和技能，但是知識是否被消化，計算思維是否形成，還需最后一步，那就是歸納和總結(jié)。教師在教授學(xué)習(xí)內(nèi)容的時候，往往會為學(xué)生提供解決問題的參考思路，但由于每個學(xué)生的領(lǐng)悟能力不同，掌握程度也因人而異。有的學(xué)生善于總結(jié)歸納，經(jīng)過自己的思考加工后完全掌握，并形成了自己的計算思維，有的則不然。學(xué)生通過歸納總結(jié)，往往會發(fā)現(xiàn)各個知識點(diǎn)之間是相互關(guān)聯(lián)的，學(xué)習(xí)也是有規(guī)律的，掌握規(guī)律后學(xué)習(xí)就成為一件非常簡單而愉快的事情，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的樂趣，獲得學(xué)習(xí)的成就感。同時，歸納總結(jié)也鍛煉了學(xué)生的思維能力，為創(chuàng)新打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

三、總結(jié)

計算思維的應(yīng)用讓我們知道每個細(xì)節(jié)都很關(guān)鍵，有時候一個小小的錯誤會引出大的問題。大問題的分解，就是計算思維中的核心要素。在編程時，不管你寫的程序多么復(fù)雜，都可以分解成一個個小的問題，也就是說，當(dāng)你把大問題合理地分解之后，問題實(shí)際上已經(jīng)解決得差不多了。在小學(xué)編程教學(xué)中，學(xué)生動手實(shí)踐把問題分解成小問題，規(guī)劃執(zhí)行的順序，制定出合理的解決方案。同時，關(guān)注細(xì)節(jié)就是給自己培養(yǎng)解決問題的技能，這些技能還可以幫助我們學(xué)習(xí)信息技術(shù)以外的其他學(xué)科，甚至可以解決日常生活問題。因此筆者認(rèn)為計算思維可以通過一些玩具或游戲等手段，引入到對學(xué)生們的教育中去，它遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了追求個人興趣的意義。

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