小學信息科技編程教學中學生計算思維的培養策略

一、引言

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》指出，要提升學生信息素養意識，也要重視對學生計算思維、數字創新意識的培養。為滿足新時代育人要求，小學信息科技教學中，教師要引導學生在動手實踐中增強問題解決意識，為學生今后學習高難度編程課程奠定堅實基礎。

二、小學信息科技編程教學內容解析

小學編程包括了圖形化編程和機器人編程兩個部分。圖形化編程以形象直觀為主，可以將程序有效簡化，非常適合小學低年段學生學習和掌握。機器人編程則是一種在圖形化編程基礎上發展起來的更具適應性的編程模式。它與一般程序語言相類似，具有結構簡明、易于擴展的特點。通過機器人編程，學生可以嘗試進行編程實踐，讓機器人通過動作來實現一些復雜的任務。

三、編程教學中計算思維培養的必要性

（一）符合新時代人才培養的需求

計算思維是當前新課標中的核心素養內涵之一。在信息科技編程教學中培養學生計算思維，是提高學生問題解決能力，引導學生遷移運用的重要方式。通過計算思維的培養，學生可以將信息科技課堂所學內容應用于生活，適應社會發展的需要，進而成長為具有創新精神和開拓意識的智慧型人才。

（二）滿足信息科技教學實踐需要

新課標實施前，信息技術教材編排略有差異。為提升學生信息素養，凸顯信息科技知識在生活中的應用價值，國家統一頒布《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》，并推行統一教材。通過信息科技教學培養學生的計算思維，可以使學生能夠運用所學編程知識，解決具體問題。在此過程中，學生還能將數學、科學、語文等學科的內容有效運用在編程實踐中。學校應為學生提供良好的實踐操作環境，這樣既能提高學生計算思維能力，又能為他們帶來良好的學習體驗。

（三）有效提高學生模型化能力

信息科技編程教學的開展，主要是讓學生運用計算機思維，將一些生活問題轉換為數據模型，并利用計算機的原理將復雜問題簡單化，從而找到針對性的任務解決方案。同時，激發學生思維創造力，為學生計算機課程學習及其他學科知識探索提供有效助力。

四、小學信息科技編程教學中學生計算思維培養策略

（一）創設探究情境，培養學生計算思維

在小學信息科技編程教學工作中，為了有效培養學生的計算機思維，教師要善于結合教學內容創設探究情境，引導學生從機械學習向主動探究有效轉變。通過解決實際問題，提高學生計算思維能力，并將現實問題有效融入其中，讓學生更好地感受信息科技課程的魅力。教師可以結合教學工作的需要，巧妙運用多媒體技術，創設生動的教學情景，讓學生在探索與體驗中促進計算思維循序漸進地發展。

以“掃地機器人”這一課為例，教師可以創設問題情境，讓學生思考生活中有哪些簡單機器人可以幫助我們解決問題。學生很容易想到餐廳有送餐機器人，可以幫助工作人員進行送餐，工廠有機械手臂可以幫助工人完成一些加工任務，家庭中還有掃地機器人可以幫助人們完成掃地的任務。有效的問題情景創建，可以拉近機器人與學生的距離，讓學生明白機器人編程在生活中有廣泛的應用。在此基礎上，教師可以進一步引導，讓學生明白機器人之所以能夠自由活動，也是因為機器人的行為和動作受程序控制。人只要進行有效的程序設定，就可以讓機器人靈活地前進后退。調動學生的學習興趣后，教師就可以指導學生進行有效的編程嘗試。教師還可以設定目標任務，要求學生在限定時間內給出設計方案，結合規劃路徑，讓學生計算任務完成需要用到的時間，并讓學生學會完成機器人動作的線性控制。

教學開展過程中，教師可以讓學生設計巡線的路徑（見圖1），控制機器人先從起點到達A點，在A點完成轉向到達B點，并讓學生進一步思考如何從B點到達D點或E點。結合已經學習的知識，讓學生遷移應用，以完成有效的編程實踐，使學生對左轉、右轉、前進、掉頭等任務更加熟悉。在此基礎上，學生還能夠觸類旁通，為機器人設定更加靈活的行動路徑。通過突破任務難點，學生的計算思維將得到訓練及提升。

（二）培養圖式思維，增強學生信息意識

小學階段學生以形象思維為主，因此，教師應采用形象直觀的教學方式，以發散學生思維，促進學生左右腦全面開發。在信息科技編程教學中，教師可以應用流程圖、思維導圖對學生進行有效引導，幫助學生掌握課程所學內容，提煉關鍵信息點，構建學習分支。通過任務實踐，可以鍛煉學生的信息意識，提升學生的計算思維，并增強學生問題解決能力。

例如，在小學信息科技編程教學中，為了推動學生圖式思維和計算思維的同步提升，教師可以設計“穿越迷宮”這種趣味性編程訓練。先讓學生學習課內知識，使他們能夠有效區分角色、路線、迷宮圖等關鍵詞。接著，教師可以帶領學生完成一些小型的活動任務，以促進學生計算思維的生成。在此基礎上，教師可以小組為單位，讓學生嘗試設計“穿越迷宮”游戲，鼓勵學生結合自身興趣選擇目標角色，設計迷宮路線，結合程序設計的關鍵詞，讓他們一步一步進行路徑分析，搭建腳本，繪制迷宮路線圖，進而形成有效的問題解決方案。通過這種游戲化的方式，可以提升學生的邏輯思維能力，促進學生良好計算思維的形成。

在“穿越迷宮”游戲推進的過程中，學生可能會遇到諸多困難。例如，有的學生在調試程序上花費了較多的時間，但是取得的效果并不理想。此時，教師可以讓學生以小組合作的方式共同討論，探討如何設定角色的行進方向以及如何用鍵盤來控制角色運動。教師應堅持以學生發展為本，引導學生在編程學習中進行智慧碰撞，通過有針對性地解決任務，提升學生的實操能力，并結合學生設計的游戲成果，實現計算思維全面提升。

（三）加強編程實踐，提高學生計算思維

在小學信息科技編程教學中，教師要引導學生開展有效的編程實踐，讓學生理解編程知識的同時，結合具體的實踐過程，指導學生發現并修正錯誤。通過對程序的調試，實現整個路徑優化，帶動學生計算思維循序漸進地提升。編程實踐活動的開展，可以讓學生對課本知識點的理解更加深入，也能通過探究式學習，提高學生電腦實操技能。教師還可以引導學生在編程實踐過程中，從不同角度思考問題，并提出有針對性的解決方案。

以“機器人的機械手”這節課為例，這是提高學生學習興趣，激活學生計算思維的重要一課。教師在教學工作中，要讓學生對機器人、機械手程序的搭建和機器人拓展模塊的組合進行有效嘗試。在學生明白機械手概念和活動原理的前提下，引導學生掌握伺服電機的設置方式，并通過編寫程序對機器人、機械手進行操作，讓學生對伺服電機、電池模塊等多個設備的連接過程進行具體實踐。隨著操作難度的提升，學生可以讓機械手臂從靜態向動態轉變，完成抓取任務，增強學習成就感在編寫機器人、機械手程序時，先要讓學生學會用機械手抓取物體，再運用程序推動機器人前進，到達指定位置后，再讓機械手放下物體。結合前期所學過的算法知識，教師應教授學生如何編輯機器人、機械手程序，并向它們下達指令。同時，借助圖形化的編程語言，引導學生編輯代碼，實現對機器人機械手臂的控制。

在這節課中，通過使用可拆卸的積木式機器人，學生可以提高其動手能力。模塊化代碼指令的應用，能夠幫助學生建立良好的流程意識。在機械手拆卸操作過程中，學生能夠更加具象化地理解信息科技編程內容，并在學習探索中始終保持高漲的熱情。

（四）重視項自式教學，發展學生計算思維

以新課標為指引，在中小學信息科技教學工作中，要重視橫向拓展、縱向銜接，以促進學生計算思維系統化發展。在項目式教學中，教師應引導學生綜合運用數學、科學及工程等多學科知識，實現綜合項目拓展。通過合作交流，激發學生的思維碰撞，并借助信息科技編程課程的學習，加強生生之間、師生之間的交流，并鼓勵學生分享學習經驗，從而實現學習的高效進步。

以“機器人汽車倒車雷達”這一項目學習為例，這個項目涉及利用倒車雷達程序感知距離和分支結構算法。為了幫助學生理解雙分支結構，教師可以創設問題情境，讓學生先觀察真實的倒車雷達顯示屏，了解倒車雷達的提示音。由此，引導學生思考真實的倒車雷達是怎樣測量車與障礙物之間的物理距離的，以及隨著距離數值的變化，雷達提示音的具體表現形式。結合這一具體的感知情境，教師應向學生介紹控制器和超聲波傳感器的工作原理，并引導學生運用數學思維分析相關計算公式，了解提示音的提示模式。在此基礎上，教師可以讓學生借助小車模型，嘗試編輯計算機語言，實現對汽車倒車雷達的仿真模擬。

在項目式任務實施過程中，學生需要先畫出流程圖，接著討論相應的算法，最后再模擬汽車聲波傳感器運行的原理，嘗試根據汽車和障礙物之間的距離，向控制器發送信號，并給出不同的提示。這一項目學習的落實，有效拉近了計算機語言與學生日常生活的距離，使學生掌握了分層處理思維，能夠將一些復雜問題進行簡單分解。通過對超聲波傳感器和控制器的研究，學生能夠進一步掌握計算機程序語言。在具體實踐中，學生需要解決問題，并利用程序進行算法驗證，從而促進其綜合能力的全面發展。

（五）開發校本課程，重視編程興趣引導

為了更好地培養學生學習興趣，提高學生計算思維能力，在小學信息科技編程教學中，教師還要重視開發校本課程，為學生提供更多編程實踐機會，培養學生良好的學習習慣。教師可以以興趣為引導，將學生分成相應的學習小組，讓學生利用課余時間做到快樂編程，不斷探索各種趣味性方式，激發學生信息科技編程學習熱情。

以“克隆飛機大戰”這部分內容的學習為例，教師可以鼓勵學生積極分享自己在編程方面的創意，讓學生通過游戲化模式學習編程，從而發展計算思維，并不斷挑戰自我。學校還可以組織一些編程對抗賽，如機器人編程大戰，讓學生報名參賽。在編程系統中，學生需輸入指令并運行到機器人身上，綜合運用循環語句、函數知識、變量處理等方法，體驗控制機器人運動的奧妙。這樣的活動能夠激發學生學習潛力，實現編程的趣味化學習。校本課程的開發要堅持由易到難、循序漸進的原則，既要讓學生嘗試圖形化編程，還可以融人STEAM教育理念，實現多學科聯動，讓學生綜合學習聯系條件、判斷、循環、變量、鏈表、函數等編程知識。通過項目化校本課程的開發，學生的計算思維將得到有效拓展。

五、結束語

總之，在小學信息科技編程教學中，為培養學生的計算思維，教師應以學生為中心，靈活運用多種教學策略，構建一個既富有挑戰又充滿樂趣的學習環境。通過編程教學，引導學生進行主體實踐、項目體驗、趣味學習，深刻感受信息科技的無限魅力。

作者單位：林振旺佛山市順德區樂從鎮東平小學

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