應用思維可視化工具 培養信息技術學科計算思維

王燁

【摘 要】計算思維的培養被視為信息技術教學的重點任務。隨著現代教學理念的不斷發展，計算思維作為信息技術學科核心素養之一備受關注。但受學生學習能力、信息技術課程授課特點等綜合要素的影響，計算思維的培養面臨著一些執行上、計劃上的問題。本文立足小學信息技術學科教學，探究如何結合思維可視化工具完成學生計算思維的培養。

【關鍵詞】思維可視化工具;小學信息技術;計算思維

【中圖分類號】G623.58 ?【文獻標識碼】A ?【文章編號】1671-8437（2021）10-0232-02

在小學信息技術教學中培養學生的計算思維，能夠取得更明顯的教學成果。小學生的思維能力與邏輯意識處于發展初期，具備良好的可塑性。在認知初期導入計算思維的概念、定義及價值，能夠幫助學生獲得一定的信息技術能力，提高學生的信息素養。但對學生來說，計算思維是一個抽象的概念，難以理解。如何幫助學生內化知識、掌握解決問題的方法，是教師必須思考的問題。思維可視化工具是指能夠把本來不可視的思維呈現出來，使其清晰可見的工具。結合思維可視化工具開展教學，將不可見的教學元素轉化為直觀的教學指導材料，能夠在一定程度上提高學生的計算思維能力。

1 ? 圓圈圖確定計算要求，激發思維

美國卡內基·梅隆大學的周以真教授基于多年的計算機教學研究經驗，在2006年提出了“計算思維”的基本概念。他將計算思維定義為一種“超出于數學計算之外，對計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計”的思維特質，并強調計算思維對計算機廣度內涵的解讀作用。對信息技術教學來說，培養學生的計算思維是提升學生信息素養的重要手段。對學生來說，其思維意識與學習能力尚未完全發展，需要借助客觀物象的配合才能理解抽象概念。教學中，由于缺乏可用的參考對象，學生難以理解計算思維的概念。在思維可視化工具的推動下，教師可嘗試利用圓圈圖確定信息技術教學要求，幫助學生掌握學習方法，加強教學的整體性、互動性、目的性，為學生創造學習理論知識與操作技能的必要環境，提高教學效率[1]。

以蘇科版三年級上冊教材“認識計算機”的有關教學為例，教師可圍繞計算機的組成、功能繪制圓圈圖，對計算機的主要部件進行講解。在這一環節，可繪制不同大小、不同核心的“圓圈”，闡明計算機各部分的關系，依靠圓圈圖的直觀展示加深學生對教學知識的記憶。圓圈圖的核心由關鍵詞“計算機組成”組成。在關鍵詞的周圍，教師可對計算機輸入、輸出設備進行講解，要求學生閱讀教材填充圓圈內容。在學生獨立完成信息搜集任務之后，教師再對學生所給出的答案進行補充、糾正。借由圓圈圖培養學生的計算思維，幫助學生掌握任務重點，能使學生在溝通互動中圍繞有關任務搜集信息，提高學習效率。

2 ? 思維導圖簡化計算流程，整理思維

培養學生計算思維的過程中，需要針對不同的信息技術問題、教學概念進行講解，在復雜的理論知識中找到突破口，為學生的解題、記憶、學習及復習提供能力上的支持。部分教師認為，要培養學生的計算思維，只要不斷給出問題，引導學生在搜集信息的過程中不斷思考即可。但對小學階段的學生來說，其智力尚未完全發育，認知能力存在一定不足。教師給出復雜的教學問題要求學生作答可能會阻礙學生計算思維的發展。要培養學生的計算思維，教師必須對教學進行合理規劃，結合學生的學習能力、關注點、學習態度確定教學方法，構建滿足學生發展需求、全面鍛煉學生學習素質的教學模式。

以蘇科版四年級教材“編輯文檔”的教學為例，在指導學生學習相關技能、鍛煉學生計算思維的過程中，教師可嘗試利用思維導圖梳理學習流程：借助思維導圖羅列出一些功能性詞匯，對修改文字大小、設置文字顏色等操作流程進行講解，根據學生的思維活動特點整理教學知識，代替單一的詞匯羅列。在思維導圖給出的每個關鍵詞下，教師應為學生設計對應的思考與學習任務，從各個角度幫助學生分析問題。如改變字體，要求學生對字體顏色、字體大小進行調整;完成文字部分的整理后要求學生對文檔的格式、頁邊距進行處理。在這一環節，思維導圖應發揮“給出任務”的作用，借任務帶動學生提升操作能力。靈活利用思維導圖，能為學生信息技術技能的后續發展提供保障[2]。

3 ? 流程圖提高計算能力，提升技能

信息技術教學帶有較強的順序性、邏輯性特點，在教學指導環節，涉及的專業信息技術知識并非“無跡可尋”，大部分信息技術知識點之間都存在一定的聯系。如果能夠將這種聯系以可視化的方式展現出來，幫助學生整理信息技術知識點之間的內在關系，則能夠在一定程度上提高學生的信息技術學習效率。在思維可視化的推動下，計算思維的培養被反復強調。教師可利用流程圖進行教學，帶動學生快速生成良好的計算思維。

以蘇科版五年級信息技術教材“畫正多邊形”的教學為例，可以利用流程圖幫助學生理清思路，引導學生設計算法，通過搭建腳本執行程序，完成之前分解好的學習任務，在不斷調試和完善中實現腳本最優化，并在此基礎上尋找規律，概括出解決問題的一般方法。教師先請學生回憶在白紙上畫線的步驟，引導學生將過程細化，并以流程圖的形式表示出來。根據流程圖中的具體步驟，學生能很容易地在“畫筆”模塊下找到相關控件，進行腳本搭建。計算思維是一種解決問題的方法，是學生的信息搜集能力、表達能力的集中表現。在培養學生計算思維時，教師可嘗試圍繞有關教學目標布置任務，結合計算思維教學，對學生的信息技術實踐能力、實操能力進行訓練。

4 ? 樹狀圖整理計算經驗，提高效率

思維可視化材料為計算思維的培養提供了新的載體，也為學生解題能力的發展提供了進一步保障。培養學生計算思維的過程中，教師不能僅強調教學活動的“創新發展”，更要積極幫助學生積累學習經驗，依靠新的教學理論鍛煉學生的計算技能。在教學指導環節，教師可圍繞樹狀圖幫助學生整理學習經驗[3]。

以蘇科版五年級教材“火柴人跳舞”的教學為例，教師可結合樹狀圖整理舊知，幫助學生在以往的學習經歷中搜集可用的實踐材料，為學生深入創作、主動發揮提供必要的支持。在這一環節，學生會回憶之前接觸過的動畫效果，從PPT動畫的制作、動畫的原理等角度對有關問題進行反思，將知識點羅列出來，并圍繞有關知識點提出新的思考問題：PPT動畫效果僅保留著相對動態的特點，比較生硬，但教材中所給出的動畫都較生動，如何使動畫完成從靜到動的轉化呢？在學生提出問題后，教師可要求其將問題補充到樹狀圖中，結合樹狀圖的展示分析解答有關知識點。結合學生的學習經驗，幫助其分析問題，能使其快速在新知識中找到“突破口”，高效解題。

5 ? 電子文檔解決計算短板，主動進步

培養學生計算思維的過程中，學生可能會出現學習方法、學習能力不足的問題，這會影響學生整體的學習效率與學習能力。教師只有對學生出現的錯誤進行調整修正，改變學生的學習方法與學習模式，才能在根源上做好信息技術的教學指導。教師可結合信息技術手段幫助學生整理學習問題，對容易出現的疏漏、錯誤進行整理，培養學生的計算思維，使其在計算中主動進步，不斷向前。

以蘇科版六年級教材“語音控制對話機器人”的有關教學為例，在這一板塊的教學中，學生需要完成識別程序、語音錄制程序、語音分析程序等內容的加工工作，整體的教學要求比較復雜，一些學生可能會出現程序編排、執行上的錯誤。在這種情況下，學生所表現出來的問題可能會成為影響學生學習能力發展的阻礙。在教學指導環節，教師可嘗試借助電子文檔幫助學生整理學習問題：先展示設置的程序語句，幫助學生了解、分析程序語句的特點、功能;在完成材料的分析、利用后，要求學生執行程序，根據程序的執行結果對程序進行翻譯。在這一過程中，學生能夠根據程序的執行效果對程序編排中存在的錯誤進行整理、分析。教師還要要求學生將錯誤記錄下來，并針對學生無法解決、理解的有關問題開展教學，幫助學生深入分析理論知識。借由電子文檔，學生的學習問題能夠長期保存，學生能夠不定期查看自己的學習錯誤，進而對已經出現的學習問題進行整理，提高學習效率。

總之，計算思維是學生解決信息技術學習問題、依靠邏輯思維分析和組織數據的重要技能。在思維可視化工具的推動下，教師應嘗試利用多元化的思維材料分析理論知識，對計算思維的價值、概念進行整理，提高學生的學習效率。

【參考文獻】

[1]蔡榮華，高薇.基于可視化編程工具的計算思維培養探究[J].中國教育技術裝備，2019（4）.

[2]胡盈瀅.中小學計算思維培養課程設計與開發研究[D].上海：上海外國語大學，2019.

[3]黎琬琳.基于可視化編程的小學生計算思維培養研究[D].成都：四川師范大學，2019.