小學信息技術(shù)編程教學中計算思維的培養(yǎng)

許明 鐘曉丹

摘要：隨著現(xiàn)代信息化社會的不斷發(fā)展，信息素養(yǎng)已經(jīng)逐漸地成為學生必不可少的基本素養(yǎng)之一。而信息素養(yǎng)的核心就是學生的計算思維。小學階段是學生信息技術(shù)能力的啟蒙階段，在這一階段培養(yǎng)學生的計算思維是小學信息技術(shù)編程教學的重中之重。本文結(jié)合筆者的教學實踐，對小學信息技術(shù)編程教學中培養(yǎng)計算思維的策略做出了一些探究。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)? 編程教學? 計算思維

喬布斯曾經(jīng)說過，編程可以幫助你拓展自身的思維寬度，養(yǎng)成正確的思維方式，并且在編程過程中鍛煉自身的思維，這一思維適用于所有領(lǐng)域。喬布斯所說的思維正是指計算思維，而編程就是計算思維的重要體現(xiàn)。在小學階段，教師應(yīng)當關(guān)注學生的計算思維發(fā)展，這樣不僅僅可以實現(xiàn)學生的個性化、差異化的成長，更是能夠通過編程的學習鍛煉學生的邏輯能力、創(chuàng)新能力，構(gòu)建學生科學的思維模式。

一、小學信息技術(shù)編程教學的特點

（一）多層分段推進

對剛?cè)雽W的學生而言，編程語言是一種全新的語言，也是一種全新的思維方式，在小學階段的教學中，應(yīng)分層次多階段利用不同軟件進行循序漸進式培養(yǎng)，一二年級學生對文字認識不多，對語言的理解也不夠透徹，但對圖形符號和一些簡單游戲十分感興趣，因此使用無數(shù)字全符號Scratchjr或CodeMokey進行教學非常合適，學生在編程游戲中用計算思維理解問題。三四年級學生的思維變得活躍，對循環(huán)、判斷、嵌套等程序結(jié)構(gòu)的理解具備了一定基礎(chǔ)，使用Scratch軟件教學可以讓計算思維得到進一步發(fā)展。五六年級學生思維相對成熟，可以拋開圖形編程軟件，選擇主流為C++或Python，學生在解決實際問題過程中計算思維會得到更進一步的提升。分階段推進編程教學并選擇符合學生年齡特點和思維水平的軟件，做到階段化、層次化、差異化，是編程教學的基礎(chǔ)。

（二）注重問題分解

計算思維的英文為Computational Thinking，從英文翻譯可以看出它是由Computal這個單詞衍生而來，計算機最大的優(yōu)點就是計算快、搜索快，所以計算思維與平常實際生活中的解題思維不同，更注重搜索和計算。在日常教學中要學生比較兩種思維方式的不同，引導(dǎo)學生像計算機那樣去思考問題。日常生活中當學生們周末外出郊游時，就需要把當天需要的零食、紙巾放進書包，放得太多了忘記哪些已經(jīng)放了，哪些沒有放，該怎么辦呢？這時就有不同的思維方式來幫助我們解決問題了。有些人會回憶剛剛好像水沒有放，就在包里找水，結(jié)果發(fā)現(xiàn)水帶了，就又回憶是不是紙巾沒有帶，如此往復(fù)。但計算思維方式思考的方式是事先擬定清單，按照清單上的物品，一個一個到書包里找，找到一個記錄一下，直至找完清單上的所有物品。編程教學中就要引導(dǎo)學生去適應(yīng)計算機的思維方式和運算特點，促使學生的計算思維有效提高。

（三）提倡一題多解

“一題多解”就是從不同的視角和思路去分析和解決數(shù)學問題，經(jīng)常訓(xùn)練可以增進了解知識點之間的關(guān)聯(lián)，以利于形成知識體系。信息技術(shù)編程教學課中要求學生運用多種方法解決問題，還可以開闊學生的思路，打破狹隘的單一的思維定式，引導(dǎo)學生發(fā)散思維，從而培養(yǎng)思維能力尤其是計算思維能力。在解一道題時由于解題方向和解題方法的多樣化，我們能夠得到多種方法，有些方法原理簡單但書寫復(fù)雜，運算次數(shù)多占用內(nèi)存大;有些方法思維巧妙，書寫少且計算步驟不多。這就需要學生根據(jù)具體情況而定，選擇其中最合理最簡單的一種解法，這樣教學有效地培養(yǎng)學生思考問題的能力，計算思維的能力，以及解決問題的能力。更重要的是，“一題多解”可以培養(yǎng)學生思維的發(fā)散性、選擇性和創(chuàng)造性并最終達到簡潔最優(yōu)性。

二、小學信息技術(shù)編程教學對學生計算思維的要求

（一）讀懂題意

隨著學科融合的深入推進，閱讀能力早已不是認識漢字、讀通句子那么簡單了，而學生在信息技術(shù)語言的解讀上確實存在著不少問題。究其原因，一方面是自身閱讀能力不夠和跨學科遷移不暢造成的，另一方面，也是信息技術(shù)編程的題型思維方式確實有別于傳統(tǒng)思維方式，學生訓(xùn)練不足所致。要想在信息技術(shù)編程能力上得到發(fā)展，讀懂題意，確認題目的問題，是非常關(guān)鍵的一步。

（二）分析數(shù)據(jù)

編程的各方面都涉及數(shù)學知識，其中最主要的體現(xiàn)就是數(shù)據(jù)。首先是從問題中給出的眾多條件數(shù)據(jù)提取出關(guān)鍵的信息，然后將其按照語法轉(zhuǎn)化成能夠讓程序編譯運行的數(shù)據(jù)，最后還要將結(jié)果中的數(shù)據(jù)進行反推并與已知條件比對。在這個過程中，擁有合理分析數(shù)據(jù)的能力格外重要。另外，程序的編寫也不是一次就能成功的，需要不斷地調(diào)試和修改，此時善于根據(jù)錯誤的數(shù)據(jù)提示，分析出思維漏洞的能力，就是思維靈活性的另一種表現(xiàn)。

（三）抽象建模

傳統(tǒng)的思維方式在于推算呈現(xiàn)的結(jié)果，推算的過程往往都是抽象的，難以實現(xiàn)系統(tǒng)地具化練習，從而使得學生訓(xùn)練異常困難。編程的重心在于求解過程的呈現(xiàn)。那么使用計算機編程求解問題，第一步要做的就是對給定的抽象問題進行具化，依靠邏輯關(guān)系形成一些可求解的編程公式，這些編程公式就是這個給定問題的數(shù)學模型。如果缺乏數(shù)學模型建立的能力，那么計算思維的訓(xùn)練就缺乏根基和輸出，解決這個實際問題的程序自然也就無法編寫。在信息技術(shù)編程教學中教師要幫助學生復(fù)習他們在數(shù)學學習中已經(jīng)建立起來的知識系統(tǒng)，引導(dǎo)學生將這些知識進行編程建模，并指導(dǎo)他們在計算機編程中正確使用。

（四）舉一反三

實際問題千變?nèi)f化，出現(xiàn)的形式也五花八門，但問題的解決最終還是要歸結(jié)到一個基本的計算機要執(zhí)行的動作上來。學生在學習的過程中勤于歸納總結(jié)，熟記適用情景并通過多次運用的方式加以鞏固，學生的計算思維在一次次總結(jié)和運用中才能得到提升，才能在解決實際問題中發(fā)揮更大的效用。

三、小學信息技術(shù)編程教學中計算思維培養(yǎng)的策略

（一）情境預(yù)設(shè)，浸入式體驗

在實際教學過程中不難發(fā)現(xiàn)，學生對與自身生活情景息息相關(guān)的知識是十分感興趣的。在編程教學的過程中，將一些生活情景引入到課堂，不僅可以極大地降低學生對于知識的陌生感，更是能夠讓學生在熟悉的情境中進行編程學習，讓學生有浸入式體驗。

例如，在“DIY日歷桌面”這一課堂教學的過程中，首先筆者就會利用多媒體向?qū)W生展示日常生活中常見的日歷，讓學生對比紙質(zhì)日歷和電腦日歷軟件的優(yōu)缺點，并提出問題：“你在日常生活中看紙質(zhì)日歷還是電腦日歷？電腦日歷是通過什么設(shè)計出來的？”在學生討論之后，筆者會進一步的引導(dǎo)學生：電腦上的日歷軟件僅僅作為日歷展示的軟件嗎？可不可以加入一些天氣的動態(tài)提醒、日程的提醒呢？通過這樣的形式啟發(fā)學生的思維，讓學生能夠更加主動地去制作一款屬于自己的電腦日歷軟件，真正將生活情景與課堂教學融合。

（二）編程探究，發(fā)現(xiàn)式引導(dǎo)

學生對編程知識的認知是由淺入深的，因此教師在進行教學的過程中應(yīng)當通過不同難度的編程探究活動的設(shè)置來讓學生體驗發(fā)現(xiàn)問題、探究問題、解決問題的思維過程。例如，在“DIY日歷桌面”的教學過程中，首先確定本節(jié)課的核心教學目標：引導(dǎo)學生主動地進行桌面日歷程序的編寫，然后確定這一總目標下的子目標：學生會喜歡什么樣的編程形式？在編程過程中需要應(yīng)用什么樣的圖片要素？天氣元素如何加入到日歷中？天氣數(shù)據(jù)怎么獲取？目的是將總目標進行拆分，使問題的難度下降。這樣不僅符合學生的認知規(guī)律，更讓學生通過發(fā)現(xiàn)式的編程學習，培養(yǎng)自身的思維能力。

（三）分析總結(jié)，評論式分析

分享交流是學生提升自身思維能力的重要途徑之一，在以往教學時教師往往會忽略這一環(huán)節(jié)。筆者在進行教學的過程中，會引導(dǎo)學生積極主動地分享自己的編程作品，并且對他人的編程作品進行理性的分析評價。評論式分析能夠讓學生了解自身思維的薄弱點和優(yōu)缺點，從而幫助學生的思維快速成長。例如，在學生完成作品設(shè)計后，筆者會讓學生利用分享功能將自己的編程作品進行分享，并且互相討論編程過程中遇到的難題，筆者會針對較難的問題進行解答。

編程正是鍛煉學生思維能力的過程，教師應(yīng)當通過多種教學方式相結(jié)合的形式，在讓學生獲取成就感的同時體會到編程的魅力，發(fā)展學生的邏輯能力及計算思維。

參考文獻：

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