培養計算思維能力提升學生信息素養

◇徐華榮

【作者單位：常州市武進區劉海粟小學 江蘇】

計算思維是以計算機科學為基礎的一種概念思維，是反映計算機科學的核心概念與思維。其作為一種重要的分析解決問題方法，可以廣泛應用于工作、學習與生活。計算思維與形象思維、邏輯思維等思維方法不同，其能夠更好地促進學生在信息技術方面的學習效率。因此，小學信息技術教師應在教學實踐中積極培養學生計算思維，使之能夠為迎接信息技術新時代、滿足社會發展需求做充分的準備。

培養和提升學生的信息素養，是我國當前中小學信息技術課程開設的主要目的。由于信息技術課程的內容設置是隨著技術的改變而變化的，再加上信息技術課程屬于考查課程，教師和學生的重視程度不夠，導致學生的信息素養無法得到有效的培養。計算思維的提出，使中小學信息技術教師清楚地認識到信息技術課程的核心內容與價值。因此，計算思維的培養有助于中小學生信息素養的提升。

一、計算思維能力的含義

計算思維能力的培養既是信息技術教育的新趨勢，也是提高信息技術教育教學質量的重要指標。在小學信息技術教學中，培養學生計算思維，絕不能只停留在信息技術工具層面，而要注重引導學生去理解計算機技術、信息技術背后的知識與原理；使學生能夠在接觸和了解計算機科學概念的基礎上，逐步將計算思維的培養由形象化、具體化轉向概念化、抽象化，進而幫助學生更好地認清數字世界的內涵與本質特征。如在“電子郵件”教學過程中，教師可以“@”為切入點展開計算思維的培養，使學生了解“@”的文化及實用意義。同時，教師可以通過讓學生體驗對“@”的使用過程中來了解電子郵件表達的一般格式，并逐步完成、掌握相關電子郵件的查看、發送、接收等活動。最終，可以促使學生逐步養成主動了解自己所使用技術背后的基本常識、工作原理的良好習慣。

二、運用多種方法培養計算思維能力

在信息時代，計算思維已經融入了人們生產生活的各個領域。為了幫助小學生更好地適應數字環境，小學信息技術教學就不能停留在表層的信息技術操作訓練上，而要幫助學生掌握計算思維所包含的諸多計算方法，比如抽象、整合和形式化等；要引導學生發現生活中隱藏的計算問題，培養學生的算法思想，鍛煉學生解決實際問題的能力，促使學生自然而然地提升計算思維，為學生的全面發展奠定基礎。例如，在畫樓梯教學中，教師除了讓學生掌握logo轉角操作以外，更需要引導學生掌握其中包含的計算思維。在教學過程中，教師可以運用小海龜畫樓梯這個場景，創設教學情境，激發學生的學習興趣。當學生認識了角度命令之后，教師需要引導學生發現角度命令隱藏的計算思維。教師可以為學生展示不同角度的樓梯，并在黑板上寫下一組角度命令，如FD45、RT120、FD45、RT120、FD45等，引導學生結合不同角度的樓梯，掌握角度命令與樓梯角度之間的對應關系，認識轉動的方向和起始角中包含的計算思維。最后，為學生布置探究性作業，讓學生嘗試繪制等邊三角形。在這個過程中，教師需要引導學生開展自主探究，讓學生分析會遇到什么命令，命令展示了什么計算思維，使學生在討論中消化轉角知識，培養計算能力。在實際教學中，教師需要注重教學內容中隱藏的計算思維，引導學生掌握在復雜的形象中，勾勒出學習對象的主要特征，抓取這些主要特征背后的計算思維，讓學生在抽象中更好地掌握信息技術的精髓。

三、應用工具增強計算思維能力

計算機工具，在小學信息技術教學中占據了重要位置。目前，信息技術變革十分迅速，各種工具層出不窮。如果讓學生逐一操作工具，那么會導致學生產生厭倦情緒，甚至導致學生被技術所操控。為了提升學生的工具理解和應用能力，要引導學生掌握工具背后相對一致的算法原理，促使學生正確看待技術、理性運用技術，讓學生在學習中潛移默化地增強計算思維能力。例如，在畫圖教學中，教師可以借助圖形化編程，培養學生的計算思維能力。圖形化編程相對容易，可以讓學生專注于設計和創作，避免陷入編程語法難題。在實際教學中，教師可以將學生分為小組，引導學生根據不同動作，運用所代表的代碼塊，在屏幕上操作動作，構建程序方式。在這個過程中，可以運用Scratch、Alice、Game-Maker、Greenfoot等圖形化編程，營造良好的編程環境，使編程變得更為簡單易懂，讓學生掌握編程背后的算法原理。比如，在Scratch中，展示重復動作，可以運用冒泡排序算法，一次性比較兩個動作，讓兩個動作進行重復交換，直到沒有交換為止。通過這種方式引導學生掌握工具背后的算法，不斷培養學生的計算思維能力。

四、培養計算思維能力的目的

在小學信息技術教學中，培養學生計算思維的最終目的，就是引導學生將計算思維應用到日常生活中，解決一些生活問題，形成一種思維習慣。計算思維反映了信息技術領域解決問題的思維過程，遷移到實際問題情境中，就是引導學生在問題分析、工具選擇、自動化解決方案中，解決現實問題；讓學生體驗計算思維解決問題的一般過程和常用方法，最終實現在解決實際問題的過程中，靈活應用計算思維的目標。比如，在畫星星教學中，教師可以首先展示一幅星空圖片，讓學生運用紙筆展示自己畫星星的方法，以生活化的場景，激發學生學習欲望。然后，為學生設置問題：如何畫星星？可用什么工具畫星星？緊接著，為學生展示使用畫圖工具畫星星的流程：打開畫圖工具，在“形狀”選擇框中，單擊選擇五角星形狀；根據自己的喜好，設置線條的粗細和顏色；按住Shift 鍵，拖動鼠標左鍵，畫出五角星；點擊油漆桶工具，選擇顏色；單擊鼠標左鍵，填充顏色。緊接著，為學生展示其他工具操作方式。比如，用PS中的柔角畫筆畫出絢麗的星星效果、用矢量畫圖軟件畫多角星等。讓學生比較這些工具的優劣，并在遷移中更加合理地選擇畫圖工具，自動畫出星星，培養學生應用計算思維的能力。

總之，計算思維是一種人人必備的最普遍、最基礎的思維方式。小學信息技術教師要優化培養方法，引導學生主動參與教學過程；要明確培養條件，提高自身綜合素養；要注重學習的多元化表現評價，從而實現學生計算思維能力的有效培養和提升。