指向計(jì)算思維培養(yǎng)的小學(xué)信息科技課堂教學(xué)

【摘要】計(jì)算思維是計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，在解決問(wèn)題的過(guò)程中衍生出的一系列思維活動(dòng)。在小學(xué)信息科技課堂上，計(jì)算思維是非常關(guān)鍵的培養(yǎng)目標(biāo)。文章對(duì)計(jì)算思維內(nèi)涵及特征進(jìn)行解讀，從小學(xué)信息科技課堂教學(xué)實(shí)際出發(fā)，詳細(xì)闡述計(jì)算思維的培養(yǎng)目標(biāo)、計(jì)算思維的激活和鍛煉方法、適用于計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)評(píng)價(jià)方法等。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)；信息科技教學(xué)；計(jì)算思維

作者簡(jiǎn)介：丁紅霞（1981—），女，甘肅省蘭州市榆中縣柳溝店小學(xué)。

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出，信息科技課程主要研究以數(shù)字形式表達(dá)的信息及其應(yīng)用中的科學(xué)原理、思維方法、處理過(guò)程和工程實(shí)現(xiàn)。小學(xué)信息科技課程的目標(biāo)，要圍繞核心素養(yǎng)，體現(xiàn)課程性質(zhì)，反映課程理念。計(jì)算思維是小學(xué)信息科技核心素養(yǎng)的重要組成部分，涉及問(wèn)題解決過(guò)程中的各項(xiàng)思維活動(dòng)。教師要圍繞計(jì)算思維目標(biāo)，組織學(xué)生參與建模、算法設(shè)計(jì)等活動(dòng)，幫助學(xué)生理解并掌握信息科技課程知識(shí)，發(fā)展解決問(wèn)題的能力。

一、計(jì)算思維的內(nèi)涵及特征

（一）內(nèi)涵

計(jì)算思維指運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在問(wèn)題解決過(guò)程中涉及的抽象、分解、建模、算法設(shè)計(jì)等思維活動(dòng)。計(jì)算思維依托于模擬、仿真、驗(yàn)證解決問(wèn)題等學(xué)習(xí)過(guò)程，能夠?qū)⒔鉀Q方案和學(xué)科知識(shí)遷移應(yīng)用到解決其他問(wèn)題中［1］。具備計(jì)算思維的小學(xué)生，能夠在真實(shí)的問(wèn)題情境中，運(yùn)用抽象、分解、建模、算法設(shè)計(jì)等思維方法解決問(wèn)題。

（二）特征

結(jié)合小學(xué)信息科技課程的基本性質(zhì)和理念，計(jì)算思維具有以下幾個(gè)特征：抽象化、模型化、算法性、邏輯性。計(jì)算思維是一種基于人類(lèi)大腦概念化的思維方式，并不是計(jì)算機(jī)程序化的思維［2］。在小學(xué)信息科技課程教學(xué)中，計(jì)算思維能夠幫助學(xué)生將實(shí)際問(wèn)題抽象為可計(jì)算的形式，建立適當(dāng)?shù)哪Ｐ秃蛿?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)描述、分析問(wèn)題。在中高學(xué)段的信息科技課程中，計(jì)算思維則表現(xiàn)為運(yùn)用邏輯推理方法，并選用合適的算法和步驟，在真實(shí)情境中解決問(wèn)題。

二、指向計(jì)算思維培養(yǎng)的小學(xué)信息科技課堂教學(xué)策略

（一）解讀課程內(nèi)容，明確素養(yǎng)目標(biāo)

在小學(xué)信息科技課堂教學(xué)中，教師需要深入解讀課程內(nèi)容，明確以核心素養(yǎng)為核心的教學(xué)目標(biāo)。以甘少版信息科技四年級(jí)上冊(cè)“感受信息社會(huì)”的教學(xué)為例。教師在深入解讀課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上，合理劃分“走進(jìn)信息世界”“認(rèn)識(shí)信息技術(shù)”“保障信息安全”等課時(shí)的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)活動(dòng)。教師可結(jié)合這三個(gè)課時(shí)，圍繞計(jì)算思維這一核心素養(yǎng)，設(shè)計(jì)以下教學(xué)目標(biāo)。

“走進(jìn)信息世界”教學(xué)目標(biāo)：了解信息社會(huì)的主要特征和獲取信息的途徑，認(rèn)識(shí)信息與生活、工作、學(xué)習(xí)的密切關(guān)系；學(xué)會(huì)利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)搜集信息、運(yùn)用信息，與他人交流信息；能夠?qū)π畔⒂涗涍M(jìn)行分析，并自主探究調(diào)查和分析的結(jié)果。

“認(rèn)識(shí)信息技術(shù)”教學(xué)目標(biāo)：了解信息技術(shù)在社會(huì)、學(xué)習(xí)、生活中的應(yīng)用現(xiàn)狀，結(jié)合教師展示的信息技術(shù)應(yīng)用案例，思考信息技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展與學(xué)習(xí)、生活的關(guān)系；了解常見(jiàn)的信息技術(shù)應(yīng)用軟件，在模擬的數(shù)字化學(xué)習(xí)軟件上，逐步掌握軟件的開(kāi)啟、關(guān)閉、信息輸入、信息輸出、保存等基本操作。

“保障信息安全”教學(xué)目標(biāo)：了解信息安全在信息社會(huì)的重要作用；在網(wǎng)絡(luò)上瀏覽信息時(shí)，學(xué)會(huì)辨別不正確、不合法的信息操作；在初步接觸網(wǎng)絡(luò)論壇、博客系統(tǒng)時(shí)，學(xué)會(huì)區(qū)分信息操作的安全環(huán)境和不安全環(huán)境。

計(jì)算思維強(qiáng)調(diào)問(wèn)題解決過(guò)程的連貫性和抽象性。教師應(yīng)深入解讀教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)與學(xué)生學(xué)情、認(rèn)知特點(diǎn)相符的核心素養(yǎng)目標(biāo)。

（二）創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，激活計(jì)算思維

在小學(xué)信息科技課堂教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的關(guān)鍵在于讓學(xué)生遷移和應(yīng)用知識(shí)。教師應(yīng)依托真實(shí)的教學(xué)情境，激活學(xué)生的計(jì)算思維［3］。在鏈接生活情境、問(wèn)題情境時(shí)，教師應(yīng)起到紐帶作用，幫助學(xué)生厘清學(xué)科要素之間的關(guān)系，鼓勵(lì)學(xué)生自主探索、發(fā)現(xiàn)學(xué)科規(guī)律，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)重構(gòu)和應(yīng)用能力的發(fā)展。

1.鏈接生活情境

生活化的教學(xué)情境能夠讓學(xué)生快速進(jìn)入學(xué)習(xí)和思考狀態(tài)，并聯(lián)系實(shí)際生活，判斷分析信息科技課程內(nèi)容之間的關(guān)系。教師可以按照“分析問(wèn)題—規(guī)律與模式識(shí)別—問(wèn)題抽象化—算法開(kāi)發(fā)與執(zhí)行”的順序，讓學(xué)生自主探索課程內(nèi)容，并進(jìn)行邏輯性思考。

以甘少版信息科技五年級(jí)下冊(cè)“綜合實(shí)踐—制作漂亮的幻燈片”的教學(xué)為例。教師可以鏈接生活情境，向?qū)W生直觀展示生活中的“快閃”活動(dòng)視頻，激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)踐活動(dòng)的參與興趣和探索欲。教師在展示“快閃”活動(dòng)視頻時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生觀察視頻的細(xì)節(jié)，如開(kāi)始、結(jié)束的標(biāo)志，以及倒計(jì)時(shí)的字幕效果，并結(jié)合實(shí)踐活動(dòng)主題自主思考能否使用演示文稿展現(xiàn)類(lèi)似的“快閃”效果。

學(xué)生可以結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，自主判斷什么樣的幻燈片是漂亮的，可以參考教師所展示的幻燈片模板，從文本編輯、圖片的插入與編輯、背景與主題顏色的設(shè)置等方面，初步構(gòu)思自己認(rèn)為漂亮的幻燈片制作效果。學(xué)生可以結(jié)合“快閃”活動(dòng)的短視頻作品，從中選擇自己喜歡的顏色，將其作為幻燈片的主題顏色，并在草稿紙上初步繪制幻燈片的頁(yè)面效果。

2.巧設(shè)問(wèn)題情境

在真實(shí)的教學(xué)情境中，教師要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)表自己的真實(shí)看法或觀點(diǎn)，在學(xué)習(xí)探究?jī)?nèi)驅(qū)力的作用下，集中注意力解決實(shí)際問(wèn)題。教師需要巧設(shè)問(wèn)題情境，讓學(xué)生圍繞主題進(jìn)行交流探討，設(shè)置開(kāi)放性的問(wèn)題，激活學(xué)生的計(jì)算思維、應(yīng)用意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)［4］。

在“綜合實(shí)踐—制作漂亮的幻燈片”一課中，學(xué)生需要熟練運(yùn)用幻燈片的制作知識(shí)與技能，自主構(gòu)思、獨(dú)立完成幻燈片的制作任務(wù)。教師可以從合作交流的角度，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生思考、交流問(wèn)題的解決方法。

問(wèn)題1：在“快閃”活動(dòng)中，站在中心位置的男生和女生隨著音樂(lè)的節(jié)奏即興舞蹈，他們身上衣服的顏色都有哪些？你比較喜歡其中的哪幾個(gè)顏色？在演示文稿頁(yè)面上，你更喜歡哪個(gè)主題顏色？

問(wèn)題2：音樂(lè)和舞蹈在哪些地方比較常見(jiàn)？演示文稿可以在任意頁(yè)面上插入音頻和舞蹈圖片，想一想怎樣能夠讓自己的幻燈片更加漂亮。

問(wèn)題3：根據(jù)你所掌握的幻燈片設(shè)計(jì)和制作方法，與同學(xué)一起探討，如果要做出像“快閃”活動(dòng)視頻的倒計(jì)時(shí)效果，需要準(zhǔn)備哪些素材？

教師在創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境時(shí)，應(yīng)從激活學(xué)生計(jì)算思維的角度，引導(dǎo)學(xué)生思考、交流與制作幻燈片有關(guān)的問(wèn)題。在生活和問(wèn)題情境的共同影響下，學(xué)生能夠準(zhǔn)確分析問(wèn)題，積極探索幻燈片制作技能。在學(xué)生實(shí)際操作的過(guò)程中，教師需要從美觀、創(chuàng)意、吸引力等方面給予指導(dǎo)，使學(xué)生集中注意力，逐步掌握幻燈片制作知識(shí)和技能。

（三）組織項(xiàng)目學(xué)習(xí)，鍛煉計(jì)算思維

在小學(xué)信息科技課堂教學(xué)中，教師可以根據(jù)實(shí)際學(xué)情，組織項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。計(jì)算思維的重點(diǎn)在于實(shí)踐和遷移應(yīng)用，因此教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)和思維特點(diǎn)，以真實(shí)場(chǎng)景、真實(shí)生活、真實(shí)意義為載體，讓學(xué)生投入信息科技課程的學(xué)習(xí)活動(dòng)過(guò)程。

項(xiàng)目1：豐富多彩的多媒體世界。

在甘少版信息科技五年級(jí)下冊(cè)“走近多媒體世界”的課堂教學(xué)中，教師可以設(shè)計(jì)“豐富多彩的多媒體世界”項(xiàng)目，激發(fā)學(xué)生的自主探究興趣，讓學(xué)生客觀認(rèn)識(shí)多媒體素材，如圖片、聲音、視頻等。

任務(wù)1：利用微課等網(wǎng)絡(luò)資源，了解多媒體素材的基本概念、種類(lèi)及作用；利用搜索引擎，搜集至少五種類(lèi)型的多媒體素材，保存至個(gè)人文件夾；根據(jù)素材的類(lèi)型和內(nèi)容，合理進(jìn)行分類(lèi)和整理，撰寫(xiě)報(bào)告并詳細(xì)介紹多媒體素材的來(lái)源、特點(diǎn)和用途。

任務(wù)2：利用網(wǎng)絡(luò)搜索，下載感興趣的圖片，并使用簡(jiǎn)單的圖片處理工具，對(duì)圖片進(jìn)行裁剪、調(diào)整方向等操作；根據(jù)微課中的示范步驟，操作圖片處理工具，對(duì)圖片進(jìn)行美化，如調(diào)整亮度、對(duì)比度、色彩平衡等，并為圖片添加文字、水印、標(biāo)簽或邊框等美化元素。

任務(wù)3：了解聲音、視頻文件的獲取途徑和常見(jiàn)格式；通過(guò)實(shí)踐操作，對(duì)音頻、視頻進(jìn)行基本編輯操作，如剪切、復(fù)制、粘貼、分割等，并使用軟件工具對(duì)音頻、視頻進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換。

在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)中，每個(gè)學(xué)生均可以接觸到圖片、音頻、視頻等不同類(lèi)型的多媒體素材，探索豐富多彩的多媒體世界，運(yùn)用計(jì)算思維，遷移應(yīng)用知識(shí)和技能，完成上述項(xiàng)目任務(wù)。

項(xiàng)目2：探秘機(jī)器人與人工智能。

在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)中，學(xué)生能夠接觸到更多新鮮事物和真實(shí)問(wèn)題，自主思考信息科技知識(shí)與技能的實(shí)際應(yīng)用意義。在“探秘機(jī)器人與人工智能”項(xiàng)目中，教師可讓學(xué)生根據(jù)甘少版信息科技六年級(jí)下冊(cè)“走進(jìn)機(jī)器人世界”“初識(shí)人工智能”兩個(gè)單元的內(nèi)容，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上搜集的案例資料，深入思考機(jī)器人和人工智能對(duì)生活、學(xué)習(xí)與社會(huì)產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響。

任務(wù)1：搜集生活案例和網(wǎng)絡(luò)資料，了解機(jī)器人的類(lèi)型、功能和特點(diǎn)，并將其與機(jī)器、機(jī)器學(xué)習(xí)等概念進(jìn)行區(qū)分，撰寫(xiě)一份簡(jiǎn)要的有關(guān)機(jī)器人的介紹文稿。

任務(wù)2：觀看與機(jī)器人、人工智能設(shè)備有關(guān)的微課視頻，了解機(jī)器人、人工智能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀，結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)思考、闡述未來(lái)的智能世界是什么樣的。

任務(wù)3：在教師的帶領(lǐng)下，參觀本地人工智能的研究院所或展覽館，全面了解人工智能設(shè)備識(shí)別圖像、語(yǔ)言、聲音等功能。在參觀結(jié)束后，構(gòu)想人工智能在未來(lái)世界所扮演的角色，通過(guò)講故事、繪畫(huà)、表演情景劇等方式在課堂上展示。

通過(guò)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)，學(xué)生能夠發(fā)展計(jì)算思維，在真實(shí)的情境中思考和探究項(xiàng)目任務(wù)與知識(shí)技能之間的關(guān)系，逐步提升綜合素養(yǎng)。學(xué)生能夠運(yùn)用計(jì)算思維，實(shí)現(xiàn)知識(shí)和技能的遷移應(yīng)用目標(biāo)，將理論和實(shí)踐相結(jié)合，提高解決實(shí)際問(wèn)題的效率。

（四）鼓勵(lì)實(shí)踐拓展，引入多元評(píng)價(jià)

在小學(xué)信息科技課堂教學(xué)中，教師要立足計(jì)算思維等核心素養(yǎng)目標(biāo)，鼓勵(lì)學(xué)生開(kāi)展拓展實(shí)踐，拓寬思維。教師在組織教學(xué)活動(dòng)時(shí)，需要?jiǎng)?chuàng)新引入多元化的教學(xué)評(píng)價(jià)方法，如過(guò)程性評(píng)價(jià)、表現(xiàn)性評(píng)價(jià)等，突出學(xué)生的主體地位，尊重學(xué)生的個(gè)體差異，幫助其理解、掌握計(jì)算思維的實(shí)踐和拓展應(yīng)用方法。

以甘少版信息科技六年級(jí)下冊(cè)“綜合實(shí)踐二—交通巡檢任務(wù)”的教學(xué)為例。教師帶領(lǐng)學(xué)生在課堂上模擬體驗(yàn)交通巡檢情景，運(yùn)用信息技術(shù)手段進(jìn)行實(shí)踐操作，解決實(shí)際問(wèn)題。在實(shí)踐拓展的基礎(chǔ)上，教師讓學(xué)生分解導(dǎo)學(xué)案中的學(xué)習(xí)任務(wù)，按照流程和步驟，認(rèn)識(shí)交通巡檢的實(shí)際工作內(nèi)容。教師運(yùn)用過(guò)程性評(píng)價(jià)和表現(xiàn)性評(píng)價(jià)方法，對(duì)學(xué)生的實(shí)踐操作情況、思維拓展效果、主要學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并引導(dǎo)學(xué)生參與自評(píng)、小組互評(píng)和師生互評(píng)活動(dòng)。教學(xué)評(píng)價(jià)量表如表1所示。

表

在小學(xué)信息科技課堂教學(xué)中，教師根據(jù)學(xué)生的實(shí)踐情況、思維拓展情況，圍繞計(jì)算思維等核心素養(yǎng)目標(biāo)，安排教學(xué)評(píng)價(jià)活動(dòng)。在學(xué)生逐步具備計(jì)算思維后，教師需要同步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、團(tuán)隊(duì)合作能力，幫助學(xué)生遷移應(yīng)用知識(shí)技能，解決各項(xiàng)實(shí)際問(wèn)題。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，計(jì)算思維是信息科技學(xué)科的核心素養(yǎng)之一，對(duì)學(xué)生的發(fā)展和成長(zhǎng)至關(guān)重要。教師應(yīng)重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，在深入解讀課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上，明確以計(jì)算思維培養(yǎng)為主的教學(xué)目標(biāo)。在課堂教學(xué)中，教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)真實(shí)的生活和問(wèn)題情境，激活學(xué)生的計(jì)算思維；借助項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)，鍛煉學(xué)生的計(jì)算思維；在實(shí)踐拓展活動(dòng)中運(yùn)用多元化的教學(xué)評(píng)價(jià)方法，發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維。

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