小學生算法思維養成路徑與策略解析

【摘 要】算法是信息科技學科核心素養計算思維的重要元素，《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》強調了算法的重要性。為促進學生算法思維的發展，培養學生解決問題的能力，本文重點解析通過貼近真實生活的課堂教學和學生自主創作應用，探索小學生算法思維的養成路徑和策略。

【關鍵詞】新課標;課堂教學;算法思維

【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2022）08-078-02

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》指出，算法是計算思維的核心要素，也是推廣人工智能應用的三大支柱之一。算法作為計算機科學的重要概念，一般指解決某一問題的具體步驟。算法思維就是人們運用計算機科學原理和方法解決問題產生的一系列思維活動。

在小學階段，算法思維著重幫助學生理解程序設計中的算法思想，將其用在解決問題的過程中，能夠充分發展學生的邏輯思維能力。同時，算法思維也是將科技學科關鍵知識內化為核心素養的重要方式之一，算法思維能幫助學生全面分析理解待解決的問題，以及為了解決問題應采取的具體步驟，這些內容在問題解決中起著“四兩撥千斤”的作用。

學生算法思維的養成，不僅能促進學生思維方法的發展和問題解決能力的提高，還能幫助學生提高課堂任務的達成度，讓信息科技教學得到質的提升。在信息科技教學中，培養學生的問題解決能力尤為重要，算法思維活動正是問題解決過程中的重要一環。編程教學是算法思維培養的關鍵載體，本文探索編程教學中促進學生算法思維的養成路徑與策略，以期讓學生能夠借助算法思維實現問題求解。

源于生活，感知思維過程

小學階段，學生對直接經驗接受度較高，教學中貼近生活實際的問題能迅速吸引學生注意。教師要在教學中創設真實的任務場景，讓學生在具體的生活情境中感知算法思維流程。學生用“程序腳本”搭建自己的真實生活場景或完成任務活動，實現學習生活中現實需要的同時，也能進一步提高學生應用算法思想解決問題的能力。

教師在教學“動物表演”一課時，課前組織學生參加了一次課間小劇場，課上引導學生用自然語言來描述這場演出。通過場景還原，學生找準動物表演中的角色定位——演員和主持人，分析每個角色的任務。在此基礎上，學生運用編程工具搭建腳本，將動物表演用圖形化編程呈現出來。教學“奇趣故事”一課時，給學生設置一個導演的身份，學生結合熟悉的校園生活，尋找適合場景的各類小角色，編寫出結構合理的腳本來模擬同學間講趣事的情境。在編程學習過程中，學生體會自然語言向機器語言轉換，思維逐步由具象的感性經驗向抽象的邏輯推理發展，使學生對算法思維過程有直接體驗，為培養算法思維打下基礎。

繪制流程，促進思維可見

流程圖是一種思維可視化工具，人們經常借助它來描述算法，用規定樣式的圖形、指向線和文字組合起來表示問題解決過程。流程圖直觀、清晰、易懂，同時便于檢查、修改和交流。在課堂教學中，繪制流程圖既能幫助學生梳理問題解決的一般過程，也可以幫助學生理解問題解決的核心算法。

以“吃豆精靈”游戲設計為例，學生先用自然語言描述游戲場景，“豆子從舞臺上方隨機出現，不斷下落，如果碰到吃豆人就消失，如果碰到地面就回到舞臺上方”。教師引導學生思考關鍵詞“如果”判斷的表示方式，并用流程圖的形式表示出來。學生繪制流程圖的過程，其實就是將原本模糊不清的想法轉變為清晰的外在形態，讓知識可視。通過流程圖，學生明晰問題解決的完整過程，也理解了指令背后的算法思想，能更加有效地內化算法思維的過程。

巧用結構，助力思維發展

順序、分支和循環是程序設計的三種基本結構，任何復雜的程序都可以由這三部分組成。順序結構是按照腳本的順序，自上而下依次運行;分支結構也叫做選擇結構，即滿足某個條件，就執行內部腳本;循環結構表示程序反復執行某段腳本。這三種結構可以單獨使用，也可以相互結合，組成較為復雜的程序結構。這三種結構本身是算法的具體表現，因此學生投入三種基本結構的學習與應用，就是在為算法思維的養成做鋪墊 。

如“火柴人跳舞”一課，角色的跳舞動畫需要不斷切換造型，學生用順序結構搭建腳本，發現火柴人連做幾個動作后就靜止了，不能完成整段舞蹈，通過調試發現需要使用循環結構，用重復執行切換造型腳本。在制作“剪刀石頭布”小游戲時，學生分析發現有多種情況選擇，單分支結構不能滿足問題需要，此時要用雙分支或多分支來描述多種情況。學生綜合運用三種結構進行程序設計，就是在應用算法解決實際問題。在編程學習的過程中，學生不僅能掌握程序設計的三種基本結構，還能對復雜的問題進行分析拆解、規劃設計，更重要的是，在這一過程中學生感受算法思想的價值，逐步形成算法思維，并將其延伸到日常的學習與生活中，提高解決問題的能力。

創作應用，提升思維能力

程序設計能力提升不在于指令的熟練程度，而是要讓學生能夠根據具體情況，找到對應的解決方法并不斷優化。課堂是提出問題、分析問題、解決問題的主陣地。因此，課堂教學中需要將“學”與“用”結合，給學生提供廣闊的創作空間，讓學生從生活學習中提出實際問題，分析拆解問題，形成解決方案。在此基礎上，學生設計算法、編寫程序，并在平臺中進行調試測試，全程參與問題解決的過程，讓程序腳本真正“起效”。

以“端午節”主題活動為例，教師提供粽子、龍舟等素材，給學生創作留白。學生從風俗介紹、人物故事、游戲創作、知識競賽中自主選擇作品類型。學生創作的作品可以是一小段短片，感受編程的交互魅力;可以是多媒體故事創編，學生結合生活所見所聞和當下熱點，創造角色、設計情節，充分感受編程作品的趣味性;可以是一個小游戲，學生在分析規劃游戲規則、設計制作游戲的過程中，運用算法思維，初步形成游戲開發意識;還可以是生活應用App，學生根據自己或他人需求，對實際問題進行分析、算法設計、程序實現，在完整的問題解決過程中，提升算法思維能力。學生可以通過編寫程序實現問題解決，如制作“電子投票器”“隨機點名機”“成績錄入系統”等。

算法思維是解決問題的過程性思維活動，學生借助生活情境能切身感知思維過程，通過流程圖可以更好地描述、表達和分析問題。充分利用三種程序結構，對復雜問題進行分析拆解，學生的算法思維得到促進和發展，同時解決問題的能力也有所提升。學生可以根據具體問題，形成清晰的問題解決思路，快速理順各部分關系，然后設計合適的算法，創作應用到真實場景中。基于真實場景，學生可以有輕有重、分清主次地解決具體問題，讓算法“參與”現實生活，提升生活學習的效率。

參考文獻

教育部. 義務教育信息科技課程標準[S]. 北京：北京師范大學出版社，2022.

陳凱. 從算法思維向計算思維趨近[J]. 中國信息技術教育，2022（3）：21-24.

孫穎燕. 讓程序思維可見——“流程圖”在小學信息技術程序設計課程中的實踐與思考[J]. 小學教學研究，2021（5）：68-70.

作者單位：江蘇無錫市厚橋實驗小學