基于“計算思維+學單”的小學信息技術支架式教學

徐鋼強

計算思維是信息技術學科核心素養的重要組成部分，其實質是個體運用計算機科學領域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中所產生的一系列思維活動，這就表明計算思維的培養必須以具體教學為載體，滲透到學生的學習活動中。

小學信息技術教學中計算思維培養的現實矛盾

在重視計算思維培養的同時，但也存在計算思維“人人都喊，人人都做，人人低效”的困境。究其根本原因，是小學生認知水平的局限和計算思維高要求的脫節，使得計算思維培養缺乏深度，浮于形式。那應如何補齊小學生低認知水平和計算思維高要求之間的斷層呢？筆者認為，問題的實質就是如何做到計算思維培養的“深入”和教學策略的“淺出”的統一。

現實矛盾呼喚支架式教學

1.支架式教學

支架式教學法是基于建構主義學習理論的一種以學習者為中心、以培養學生的問題解決能力和自主學習能力為目標的教學法。在教學中，一步步地為學生的學習提供適當的線索或提示，也就是支架，讓學生通過這些支架一步步進行探究提升，逐漸解決學習中的問題，掌握所要學習的知識，提高問題解決能力。

2.基于學單的支架式教學的優勢

學單指的是教師根據教學重難點和學生學情，針對某個環節或知識點設計的、用于引導學生逐步理解掌握該重難點的類似“腳手架”的表單。基于學單的支架式教學具有以下優勢：形式靈活，可以針對某個知識點或思維點展開，讓支架式教學更有針對性;促進學生自主學習建構，激發學習動力，引導學生思維的主動生發;形成思維梯度，化繁為簡，對問題進行梯度分解，以“腳手架”方式為學生提供思維支撐。

基于“計算思維+學單”的小學信息技術支架式教學的探索

1.助力思維提升，實現計算思維的深度發生

小學生對課堂上的思維活動，往往參與的積極性很高，但是卻缺乏必要的深度，只停留于淺層次的思維。這時，教師可針對某個思維點，設計由淺而深、具有梯度的學單作為支架，為學生的思維升發提供必要的支撐。

例如，在《機器人分辨顏色》一課中，讓學生理解機器人分辨顏色的原理是難點。機器人為什么能夠分辨不同的顏色是一個值得探究的問題，也是可以挖掘的一個思維點。為了引導學生實現計算思維的深度發生，筆者設計了如下頁表1所示的學單。

學生以該學單為支架，通過實踐得出各種顏色的灰度值，同時通過對這些數據的比較和分析，完成后續關于規律表單的填寫，并最終得出對機器人分辨顏色的結論。

2.助力全局規劃，實現計算思維鏈的完整重塑

對項目的分解規劃，是計算思維的一個重要體現。但對全局的把握和規劃意識是小學生的一個薄弱點，尤其是在面對一些需要全局把握的項目化任務時，這個矛盾尤為突出。

例如，《給古詩配畫》是浙教版信息技術四年級上冊畫圖與文字輸入的綜合任務。這節課的難度在于學生不僅要理解古詩的表層意思，而且要對整體的畫面進行合理構思，更重要的是要理解古詩的深層意境，確定古詩配畫的色彩基調。為了突破這個難點，筆者設計了如表2所示的學單，為學生思維提供支架。

在該學單中，筆者將學生的思維分解成一個思維鏈，一步步引導學生完成對全局的把控和規劃，在這個過程中實現計算思維鏈的完整重塑。這在培養學生規劃意識和全局意識的同時也培養了計算思維。

3.助力信息要素提煉，實現計算思維的結構化重組

計算思維從實質上講是對原始問題進行分析、解構，最終建模實現自動化，但現實中的原始問題往往都是以非結構化表述呈現的劣構信息，這就要求要有更強的信息意識去提煉歸納其中的關鍵點，因此，從某種程度上講，信息要素的提煉是計算思維的基礎。但信息要素的提煉是小學生的弱項，所以基于信息提煉的學單就成為學生的學習支架。例如，在《表格的制作》一課中，筆者創設了為玉樹貧困孩子挑選愛心書包的情境，呈現網上獲取的劣構信息：a書包——紅色面料圖案超級飛俠、長30cm寬25cm高50cm、255元一個、外料PU皮里料尼龍、最大容量37.5L、雙肩背帶（帶拉桿）、時尚可愛，省力;b書包——藍色鯨魚圖案、192元一個、單肩背包45×20×45cm，容量40.5L、化纖材質、大方美觀;c書包——98元一個、軍綠色滿天星圖案、40×50×50cm，可裝60L、尼龍材質、樸素耐用。同時提供如下頁表3所示的學單。

在學單的支撐下，學生利用已有的材料，對其中的信息要素進行歸納，進而形成制作表格的各個要素，完成了數據的整理，為后續利用數據分析比較進而解決實際問題打下基礎。

4.助力模式抽象，實現計算思維+算法的統一

算法是計算思維的重要體現。在實際教學中，尤其是編程教學中，困難的往往不是最終實現，而是對問題的分析建構和模式抽象。在圖形化編程教學中，當涉及多角色多線程的程序設計時，學生往往無從下手，顧此失彼。

例如，浙教版信息技術六下《海底探險》一課，需要涉及潛水員、鯊魚、貝殼、巖石等多個角色的互動，是完整運用算法思維解決實際問題的綜合應用。難點是對各個角色的規則的結構化分解與抽象。為此，筆者設計了如表4所示的學單進行學習支撐。

結合學單，學生對游戲的各個角色進行規則提煉，進而形成形式表達，基本形成了整個游戲的算法設計，最終的程序實現也就水到渠成了。

5.助力課堂拓展，實現思維的廣度發散

深度和廣度是計算思維培養的兩個維度。教學的目的，不僅僅是讓學生學會知識和技能，更是要讓學生學會學習，學會反思，學會舉一反三，進而實現“不教而教”的目的。因此，學習的反思重構和發散拓展尤為重要。而思維的發散拓展是計算思維培養的創新維度，但卻往往容易被忽視。

例如，在教學《我們身邊的機器人》一課時，學生已經認識了許多機器人的功能、形態以及簡單的原理，達成了本課的教學目標。但從培養思維廣度方面看還不夠，為此，筆者設計了如表5所示的學單。

在學單的支撐引導下，學生不僅對本課內容進行了重構，而且在不同思維層面上進行了發散拓展，以“在原來的基礎上還能增加什么功能”為第一層面，以“請你根據實際需求設計一個機器人，并簡單描述它的功能和工作原理”為第二層面，加深了對機器人原理的認識，激發了思維的創新。

學單是小學生認知水平短板和計算思維培養之間的紐帶，它一方面是學生學習的支架，另一方面也是教師吃透教材，尊重學情、落實計算思維的手段。讓學生在學單的支撐下，主動進行建構，收獲成長的快樂，是支架式教學的精髓所在。