計算思維的培養策略：生活邏輯走向學科邏輯

鞠敏 江蘇省南通市北城小學

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》強調以真實問題或項目驅動教學，引導學生經歷原理運用過程、計算思維過程和數字化工具應用過程，建構知識，提升學生解決問題的能力。因此，教師要從學生的日常生活經驗切入，引導學生對生活中熟悉的事件進行分析、抽象、建模，從而建立起認知關聯，培養學生的計算思維。

筆者提出，通過“透視前概念，挖掘教學生長點——關注情境體驗，把握生活邏輯——聚焦關鍵特征，走向學科邏輯——關聯關鍵特征，明晰學科邏輯”這一系列過程，能夠培養學生的計算思維。

● 透視前概念，挖掘教學生長點

熊璋教授在解讀信息科技課程標準時強調，課堂的教學情境要與學生的生活經驗接軌，然而在教學實踐中，教師常常忽略了學生帶入課堂的這種經驗，或者將對它的理解片面化。

例如，在講解五年級《穿越迷宮》一課時，當教師展示游戲界面時，班級大部分學生都脫口而出——迷宮。毫無疑問，學生對這個游戲是有一定的理解的。在以往的教學實踐中，當學生說出迷宮后，很多教師會順勢指明本節課的學習內容——穿越迷宮。然而，這種處理方式，浪費了潛在的資源，即學生帶入課堂中的前概念，也就是學生在日常生活中按照自己的習慣、經驗、思維方式獲得的一些經驗。因此，在課堂中，教師要挖掘學生的已有經驗，如僅僅在“迷宮”這一詞語中，就隱含了學生對迷宮的認識和理解，何謂迷宮，學生必然存在著一定的理解。課堂的出發點在哪里，需要教師去深思。例如，教師可以嘗試以下的教學片段。

師：你覺得什么是迷宮呢？

生：道路很復雜，會有一些障礙；可能會走錯了，走到死胡同里；要走正確的路，才能順利通關，走到終點。

師：那在我們這個作品里，什么叫走錯了？

生：碰到黑墻。

在上面的案例中，教師可以從學生的回答中提取出關鍵詞：起點、路障、終點。而在路障中，又可以根據學生對“走錯了”三個字的理解，聚焦到“碰到黑墻”。那么，碰到黑墻后的處理方式，則需要學生在具體的試玩游戲中感受體驗。

● 關注情境體驗，把握生活邏輯

計算思維包括了抽象、分解、建模、算法設計等思維活動。從物理世界跨入到計算機世界的第一步是抽象，即通過抽象建立合理的抽象模型。但在實際操作中，抽象的工作已經由教師完成，學生在課堂上直接看到了學科邏輯。而學生在生活中是如何思維的？他們在情境中體驗到了什么？對這些問題教師常常會忽略，從而導致學生的生活邏輯在課堂中缺失。因此，教師有必要在課堂中讓學生在情境中經歷、體驗，避免整個都是抽象分析。例如，下面的片段是在學生試玩穿越迷宮游戲后進行的。

師：在玩游戲的時候，你們發現了什么？

生：角色碰到障礙就會回到起點。

師：這里的障礙就是？

生：那個黑色的墻。

師：（相機板書：碰到黑色的墻回到起點）除此之外，你們還觀察到了什么？

生：角色在到達終點后，會歡呼“我成功了”。

師：這里的終點是哪里？

生：箭頭。

師：所以這句話我們還可以怎樣說？

生：角色碰到箭頭，就說“我成功了”。

師：（相機板書：碰到箭頭說我成功了）角色如果在起點不動，能碰到障礙嗎？或者是能到達終點嗎？

生：角色碰到了鼠標，就會跟隨鼠標移動。

（教師相機板書：碰到鼠標跟隨鼠標移動）

在以上教學片段中，學生在游戲體驗中逐步總結出游戲規則，同時也是對迷宮前概念理解（起點—路障—終點）的進一步展開。從教學片段中可以看出，箭頭的意義需要在具體的背景中才能凸顯出來，在本節課中箭頭就是指代的終點。

● 聚焦關鍵特征，走向學科邏輯

在日常生活中，圍繞一個事物，往往可以從事物不同的方面切入分析，或圍繞事物的不同屬性展開交流討論。因此，引導學生從生活世界過渡到計算機世界的關鍵步驟在于，將學生的目光引到待抽象的關鍵特征上去，忽略其他無關要素。例如，教師可以嘗試如下的教學片段。

師：我們班上有不少小朋友學習過舞蹈，如民族舞、街舞等，哪位同學愿意來為大家現場表演一段舞蹈呢？

學生表演街舞。

師：感謝xx同學為我們帶來的精彩的街舞表演。其他同學想跟著他一起來學一學嗎？這段舞蹈的起手式是怎樣的？

學生身體擺出第一個動作，教師順勢在黑板中畫出第一個動作的簡筆畫，其他舞蹈動作的簡筆畫由學生完成。

在這個教學片段中，由學生的個人舞蹈表演切入，然后引導學生對此段舞蹈進行分析。通過對街舞起手式的分析，自然地將學生的目光轉向分析街舞的動作，并讓學生用簡筆畫的形式將其繪制出來。

● 關聯關鍵特征，明晰學科邏輯

計算思維需要經歷抽象、分解、建模、算法設計等思維活動，需要構造研究對象各要素間的組合關系與框架，最終指向的是計算機能夠自動化解決。因此，在教學中，教師要關聯從意義世界中所抽象出來的關鍵特征，并圍繞這些關鍵特征進行建模、算法設計。

例如，在一節線路規劃課上，教師引導學生在若干個節點之間尋找最優路徑，即從A節點出發到達E節點，其中可能經過B、C、D節點，從中找出一條最短路徑。筆者認為，通過節點之間距離或權重的數值計算，找出最短路徑是哪一條并不重要，而是要嘗試引導學生能夠用語言描述出尋找的過程，如每一次從當前節點出發，下一個目標節點是和當前節點距離最短的（貪心算法）。僅僅通過比較各路徑的長度值來確定最優路徑，這屬于數學課，而非信息科技課；而描述出確定最優路徑的過程、步驟，才是學生進行算法設計的過程，才是學生計算思維培養的過程。